技術士第一次試験｜無料Web版
技術士 基礎科目 令和5年度 Ⅰ－１－１｜問題と解説
問題 Ⅰ－１－１
鉄鋼とCFRP（Carbon Fiber Reinforced Plastics）の材料選定に関する次の記述の、（ ）に入る語句又は数値の組合せとして、最も適切なものはどれか。
一定の強度を保持しつつ軽量化を促進できれば、エネルギー消費あるいは輸送コストが改善される。
このパラメータとして、アで割った値で表す比強度がある。
鉄鋼とCFRPを比較すると比強度が高いのはイである。
また、イの比強度当たりの価格は、もう一方の材料の比強度当たりの価格の約ウ倍である。
ただし、鉄鋼では、価格は60〔円／kg〕、密度は7，900〔kg／m3〕、強度は400〔MPa〕であり、CFRPでは、価格は16，000〔円／kg〕、密度は1，600〔kg／m3〕、強度は2，000〔MPa〕とする。
正解と解説
正解：5
解説比強度の大きさと、比強度を同じだけ得るための価格の比を求める。
1．比強度を比較する
比強度は強度を密度で割った値。与えられたMPaとkg/m3をそのまま使うと、鉄鋼は 400/7,900≒0.05063、CFRPは 2,000/1,600＝1.25である。共通単位で比較でき、CFRPの方が大きい。
2．価格を比強度で割る
鉄鋼の価格/比強度は 60/(400/7,900)＝1,185。CFRPでは 16,000/1.25＝12,800となる。
3．同じ指標どうしの比を取る
12,800/1,185≒10.8倍
最も近い選択値は10倍である。価格そのものの比や、比強度の逆比とは区別する。
アは強度を密度、イはCFRP、ウは約10倍である。
関連知識：比強度は，を比較する指標である。材料選定では比強度だけでなく，比剛性，加工性，耐久性及び価格も併せて評価する。
問題・正答の出典：公益社団法人 日本技術士会（公式の過去問題・公式正答）
掲載している解説は日本技術士会の公式解説ではありません。