第23回国試午後81問の類似問題

ある断面積をもつ1本の円筒管の両端に圧力差を与えて流体を流した。次に、はじめの1/10の断面積の円筒管を10本並列にし、同じ圧力差で流体を流した。そのときの流量は、はじめの状態の何倍になるか。ただし、管内の流れは層流とする。

1: 1/10

2: 1/√10

3: 1

4: √10

5: 10

粘性率$1×10^{-3}Pa・s$の粘性流体が内径1cmのまっすぐな円筒管内を流速10cm/sで流れている。これと相似な流れはどれか。ただし、流体の密度はすべて等しいとする。

1: 粘性率$1×10^{-3}Pa・s$,管内径2cm,流速20cm/s

2: 粘性率$1×10^{-3}Pa・s$,管内径0.5cm,流速5cm/s

3: 粘性率$2×10^{-3}Pa・s$,管内径0.5cm,流速10cm/s

4: 粘性率$2×10^{-3}Pa・s$,管内径1cm,流速20cm/s

5: 粘性率$2×10^{-3}Pa・s$,管内径2cm,流速20cm/s

図のように断面積が異なる2本のピストン管をつなぎ、中に水を満たしてピストン1を押したとき、正しいのはどれか。

1: ピストン管1の中の圧力よりピストン管2の中の圧力の方が大きい。

2: ピストン管1とピストン管2をつなぐ管の中の圧力は零である。

3: 圧力はピストン管の壁やピストン管をつなぐ管の壁には作用しない。

4: ピストン2に出てくる力はピストン1を押す力より大きい。

5: ピストン1を押しても水の体積が変化しない現象をパスカルの原理と呼ぶ。

図のように断面積が異なる2本のピストン管をつなぎ､中に水を満たしてピストン1を押したとき、正しいのはどれか。

1: ピストン管1の中の圧力よりピストン管2の中の圧力の方が大きい。

2: ピストン管1とピストン管2をつなぐ管の中の圧力は0である。

3: 圧力はピストン管の壁やピストン管をつなぐ管の壁には作用しない。

4: ピストン2に出てくる力はピストン1を押す力より大きい。

5: ピストン1とピストン2の移動量は同じである。

粘性率4×10^-3Pa・Sの流体が内径3mmの直円管内を平均速度12 cm/Sで流れている。粘性率1×10^-3Pa･Sの流体を内径9mmの直円管内に流したときに、相似(レイノルズ数が同じ)になる平均速度[cm/S]はどれか。ただし、流体の密度はすべて等しいとする。

1: 0.25

2: 1

3: 9

4: 16

5: 144

断面積がA、3Aの2本のピストン管をつないで中に水を入れ、細い方のピストンにFの力を加えたとき正しいのはどれか。

a: 細い管の中の水の圧力はFを2Aで割った値となる。

b: 水の圧力は2本の管の内面すべてに垂直に作用する。

c: 太い方のピストンには3Fの力が生じる。

d: 太い管の中の水の圧力はFを3Aで割った値となる。

e: 水の代わりに油を入れると圧力は高くなる。

1. a b　2. a e　3. b c　4. c d　5. d e

正しいのはどれか。

a: 断面積Aのピストンを力Fで押したときピストンの中の液体に生じる圧力はAFである。

b: 静止している液体中の圧力の大きさは同一水平面内では位置によらず同一である。

c: パスカルの原理を利用すれば小さな力から大きな力を発生させることができる。

d: 絶対真空を基準にして測定した圧力を真空圧力という。

e: 地表に置いた物体は水銀柱で50cmの大気圧を受ける。

1. a b　2. a e　3. b c　4. c d　5. d e

半径r、長さLのパイプ（管路）に粘性率μのニュートン流体を流した。流れのレイノルズ数を100としたとき、誤っているのはどれか。

1: 流体の速度は管内のどの部分でもほぼ等しい。

2: 管路の抵抗はrの4乗に反比例する。

3: 管路の抵抗はμに反比例する。

4: 管路の抵抗はLに比例する。

5: 管内の流れは層流である。

正しいのはどれか。

a: 非ニュートン流体ではずり応力はずり速度に比例する。

b: キャッソンの式は非ニュートン流体の流動関係を表す式の一つである。

c: 血液の流れはキャッソンの式によく従う。

d: 血液も血漿もニュートン流体である。

e: 血管径が0.4mm以下になると、血管径の減少に伴ってみかけの粘性は増加する。

1. a b　2. a e　3. b c　4. c d　5. d e

図のAB間の抵抗値はどれか。

1: 15Ω

2: 20Ω

3: 30Ω

4: 60Ω

5: 100Ω

正しいのはどれか。（生体物性材料工学）

a: 血液は非ニュートン流体である。

b: 毛細血管の流れは乱流である。

c: 脈波伝搬速度は血管壁が軟らかいほど早い。

d: ポアズイユの式では流量は半径の2乗に比例する。

e: 細い血管で赤血球が中央部に集中する現象をシグマ効果という。

1. a b　2. a e　3. b c　4. c d　5. d e

図のように太さの違うU字形の器に水を入れ、その水を閉じ込めるようにAとBの2つのピストンをつける。Aに力を加えてBに載せた物体を持ち上げるとき、必要となる最小限の力の大きさF[N]に最も近いのはどれか。ただし、ピストンの質量や摩擦抵抗は無視できるものとする。 

1: 2.5

2: 10

3: 25

4: 100

5: 400

誤っているのはどれか。

1: 非ニュートン流体では粘性係数は速度こう配に依存する。

2: ポアゼイユの流れでは流速は管径、管長、両端での圧力差に依存する。

3: レイノルズ数は層流から乱流へ変わる限界を示す。

4: ヤング率は伸びの弾性係数の逆数である。

5: 音響インピーダンスは密度と音速の積で表される。

直円管内の流れについて正しいのはどれか。

1: ハーゲン・ポアゼイユの式は流れが遅いと成立しない。

2: 乱流は層流に比べて撹拌が盛んである。

3: 流れが遅いと乱流になりやすい。

4: 流体の粘性率が低い方が層流になりやすい。

5: 連続の式は乱流では成立しない。

正しいのはどれか。

a: 圧力は単位体積あたりに作用する力である。

b: パスカルの原理に従えば流体の圧力は体積に比例する。

c: 圧力が流体内部のあらゆる方向に作用する現象を連続の定理という。

d: 地表における大気圧は水銀柱で約760mmである。

e: 流れの様子が常に変化している流れを非定常流という。

1. a b　2. a e　3. b c　4. c d　5. d e

水タンクをある高さに固定して内半径rのチューブを接続したところ、流量Qで流れた。同じ長さで内半径2rのチューブを接続した場合の流量はQの何倍か。ただし、流れは層流であるとする。

1: $1/16$

2: $1/4$

3: 1

4: 4

5: 16

円管内の流れについて正しいのはどれか。

1: 流線が交差する流れを層流という。

2: ハーゲン・ポワゼイユの式は乱流で成立する。

3: 乱流では流速分布が放物線状になる。

4: 流体の粘性率が高くなるとレイノルズ数は大きくなる。

5: レイノルズ数は無次元数である。

正しいのはどれか。

a: 流体のずり応力とずり速度との比を粘性率という。

b: 粘性率が流速によって変化する流体をニュートン流体という。

c: ハーゲン・ポアゼイユの公式では流量は流体の粘性率に比例する。

d: 粘性率が0の流体を完全流体という。

e: レイノルズ数が大きくなると層流から乱流に変わる。

1. a b c　2. a b e　3. a d e　4. b c d　5. c d e

誤っているのはどれか。

1: 大動脈中の流れは常に層流である。

2: レイノルズ数が約2,000を超えると層流から乱流へ変わる。

3: パアズイユの流れでは、流量は管径、管長、両端での圧力差に依存する。

4: 生体組織は粘性と弾性をあわせもる。

5: 生体組織の伸びの弾性はヤング率で表される。

正しいのはどれか。

a: 流体の1点が流れてゆく道筋を流線という。

b: 流線の形を表す式を連続の方程式という。

c: 流れの様子が常に変化している流れを定常流という。

d: 流線が時間的に変化しない流れは定常流である。

e: 一つの管の中の定常流では、流体の密度と速度と管断面積との積は場所によらず一定である。

1. a b c　2. a b e　3. a d e　4. b c d　5. c d e