H27年 国家一般職(高卒 技術) No.65 土木基礎力学　解説

　問 題　　　　　

図のように、断面積 0.80m² の水流が 7.0 m/s の速度で板に衝突して 90° 曲げられるとき、板に作用する力の大きさはおよそいくらか。ただし、水の密度は 1.0 × 10³ kg/m³ とする。

1. 9.8kN
2. 20kN
3. 29 kN
4. 39 kN
5. 49 kN

 

 

 

 

 

　解 説　　　　　

水の衝突力に関する公式 F = ρQ(v₁ ー v₂) が基礎知識になります。ρQ で求めているのは 質量 m です。mv₁ ー mv₂ と展開すれば「衝突前後の運動量の差」です。

Q = Av より、Q = 0.80 × 7 = 5.6 です。
横向きの速度に注目すると、衝突前が 7 で、衝突後は 0 です。v₁ = 7、v₂ = 0 です。
F = (1.0 × 10³) × 5.6 (7.0 -0) = 39.2 × 10³ N となります。選択肢を見れば 39kN が最も近い数値です。

以上より、正解は 4 です。