第三種電気主任技術者・2019年度・電力

2019年度 電力 問13

図に示すように,電線A,Bの張力を,支持物を介して支線で受けている。電線A,Bの張力の大きさは等しく,その値を TT とする。支線に加わる張力 T1T_1 は電線張力 TT の何倍か。最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。
なお,支持物は地面に垂直に立てられており,各電線は支線の取付け高さと同じ高さに取付けられている。また,電線A,Bは地面に水平に張られているものとし,電線A,B及び支線の自重は無視する。

(注:図の平面図では電線AとBが90度の角度をなしており、支線はその反対側に45度の角度で配置。立体図では支線と支持物(鉛直)のなす角が30度となっている)

2019年度 電力 問13の問題図1

出典:第三種電気主任技術者 2019年度 電力 問13

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正答:(5)

要点

正解は(5)。したがって、支線の張力は電線張力の 222\sqrt{2} 倍となります。

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正解は(5)です。

  1. 水平成分のつり合い
    電線Aと電線Bは水平面内で直交(90度)しており、それぞれの張力は TT です。
    電線による合力の大きさ FwiresF_{wires} は:
    Fwires=T2+T2=2T F_{wires} = \sqrt{T^2 + T^2} = \sqrt{2}T
    この合力は、支線の張力 T1T_1 の水平成分 T1hT_{1h} とつり合います。
    T1h=2T T_{1h} = \sqrt{2}T

  2. 支線の張力計算
    立体図より、支持物(鉛直)と支線のなす角は 30° です。
    支線の張力 T1T_1 とその水平成分 T1hT_{1h} の関係は:
    T1h=T1×sin⁡(30∘)=T1×12 T_{1h} = T_1 \times \sin(30^\circ) = T_1 \times \dfrac{1}{2}

  3. 方程式を解く
    T1×12=2T T_1 \times \dfrac{1}{2} = \sqrt{2}T
    T1=22T T_1 = 2\sqrt{2}T

したがって、支線の張力は電線張力の 222\sqrt{2} 倍となります。
以上より、選択肢(5)が正解です。

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