図面を式に直す力が、そのまま得点になる
専門科目は、材料力学・流体・熱・機械力学・機械要素が繰り返し出やすい領域です。図面問題は見た目に圧されず、荷重、支点、流れ、温度、回転数を式へ置き換える練習が近道です。
頻出パターン
- 材料力学：応力、曲げモーメント、トラス、モールの応力円、座屈。
- 流体：連続の式、ベルヌーイ、レイノルズ数、ポンプ・配管。
- 熱：熱力学第一法則、カルノー、オットー、ランキン、熱伝導。
- 機械力学・制御：ばね質量系、固有振動数、PID、伝達関数。
- 機械要素・加工：歯車、ねじ、軸受、溶接、切削、熱処理。
図面問題の読み方
まず「何を求めるか」を丸で囲む。反力、応力、速度、効率など。
図中の数値を単位つきで拾う。mmとm、kNとNの混在に注意。
支点・流れ方向・回転方向・熱の流れを確認する。
使う公式を1つに絞り、選択肢の桁で検算する。
覚えておくべき公式
σ = P / A引張・圧縮応力。断面積の単位に注意。
Mmax = PL / 4中央集中荷重の単純支持梁。
Pcr = π²EI / L²両端ピン柱のオイラー座屈。
A1v1 = A2v2非圧縮性流体の連続の式。
ηc = 1 - TL / THカルノー効率。温度はKで使う。
ηotto = 1 - 1 / r^(κ-1)圧縮比が大きいほど効率上昇。
ωn = √(k/m)1自由度ばね質量系の固有角振動数。
n1z1 = n2z2歯車の速度比。外歯車は回転方向が反対。
L = p × nねじのリード。ピッチ×条数。
L10 = (C/P)^3 × 10^6ボール軸受寿命。荷重は3乗で効く。
分野別のコツ
材料力学
荷重から反力、反力から曲げ、曲げから応力の順に考えます。図面問題は支点条件を見落とさないことが最重要です。
熱・流体
熱は温度をKへ、流体は断面積と速度の積を見るだけで解ける問題があります。公式に入れる前に保存される量を確認します。
直前チェック
- 面積は直径から出すなら
πd²/4。 - 梁の中央集中荷重は
PL/4、片持ちはり端荷重はPL。 - 熱効率の温度は摂氏ではなく絶対温度。
- 歯数が少ない歯車ほど速く回る。
- 軸受寿命は荷重が少し増えるだけで大きく低下する。
※ 本ページの図面・公式整理は学習用です。公式問題や公式図面の転載ではありません。