第30回国試午後82問の類似問題

流体の運動について正しいのはどれか。

a: 円管内の定常流では平均流速と円管断面積との積は場所によらず一定である。

b: 粘性率がずり速度によって変化する流体をニュートン流体という。

c: 臨界レイノルズ数を超えると粘性率はゼロとなる。

d: ベルヌーイの定理によれば動圧と静圧との和が流速に比例する。

e: 粘性率が零の完全流体では流体が流れても力学的エネルギーは消費されない。

1. a b　2. a e　3. b c　4. c d　5. d e

図のように密度ρの液体が入った容器がある。液面から深さhの位置にあいた小さな穴から液体が流出する速度はどれか。ただし、gは重力加速度である。

ある円筒管の両端に圧力差を与えて流体を流す場合と比べて、この円筒管の1/1000の断面積を持つ細い管を1000本並列にして同じ圧力差で流体を流す場合、流量は何倍になるか。ただし、太いほうの円筒管内の流れは層流とする。

1: 1

2: 1/10

3: 1/100

4: 1/1000

5: 1/10000

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

図のような水槽の穴から出る水の速度vはどれか。ただし、水の密度をρ、重力加速度をgとし、水の粘度は無視できるものとする。（医用機械工学）

1: $2\sqrt{gh}$

2: $\sqrt{2gh}$

3: $\sqrt{2\rho{gh}}$

4: $2gh$

5: $2\rho{gh}$

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。

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。

図のパイプ状の流路において、上流から下流に行くに従い断面積が半分になる流路がある。上流に対して下流での流速と管路抵抗について正しいのはどれか。ただし、管路内の水の流れは層流を維持しているものとする。

1: 下流では流速は 1/2 倍になり、管路抵抗は 1/倍になる。

2: 下流では流速は 1/2 倍になり、管路抵抗は 1/4 倍になる。

3: 下流では流速は 1/2 倍になり、管路抵抗は 1/2 倍になる。

4: 下流では流速は になり、管路抵抗は 2倍 になる。

5: 下流では流速は になり、管路抵抗は 4倍 になる。

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

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

超音波ドプラ法では弁狭窄直下の血流速（V［m/s］）から簡易ベルヌーイ式を用いて狭窄前後の圧較差（⊿P［mmHg］）を算出できる。算出式として正しいのはどれか。

1: ⊿P≒1/V

2: ⊿P≒2√V

3: ⊿P≒4V

4: ⊿P≒4V2

5: ⊿P≒V3

図はある遠心ポンプを一定の回転数で駆動したときの流量-揚程（圧力差）特性を示したものである。このポンプが出口圧240mmHgに対して流量4L/minを駆出しているとき、ポンプ入口圧［mmHg］はいくらか。

1: 20

2: 40

3: 60

4: 120

5: 200

図のように真空中で、r離れた無限に長い平行導線1、2に、大きさが等しい電流I1、I2が同じ方向に流れているとき、正しいのはどれか。ただし、I1が導線2につくる磁束密度をB1、I2が導線1につくる磁束密度をB2、導線2の単位長さにかかる力をF2とする。

1: 磁束密度B1電流I1に反比例する。

2: 電流I1と磁束密度B1との向きは逆方向となる。

3: 導線1導線2の間には引力が働く。

4: 力F2は導線間の距離rに比例する。

5: 磁束密度B1と磁束密度B2の向きは同方向となる。

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

正しいのはどれか。

a: ずり応力がずり速度に比例する流れをハーゲン・ポアズイユ流れという。

b: 剛体管内の層流の単位時間の流量は粘性率が大きいほど多い。

c: レイノズル数は流れの速度に比例する。

d: 長い剛体管内では臨界レイノルズ数以下の流れは層流である。

e: レイノルズ数は速度と同じ次元をもつ。

1. a b　2. a e　3. b c　4. c d　5. d e

定常流における連続の条件として一定でなければならないのはどれか。

1: 圧力と断面積との積

2: 圧力と断面積と密度との積

3: 圧力と流速と断面積との積

4: 流速と断面積と密度との積

5: 流速と断面積との積

図のように真空中で、2本の平行な無限に長い線状導線1，2に大きさが等しく、反対方向にI[A]の電流が流れているとき、P点での磁界[T]はどれか。ただし、P点は各導線から等しくr［m］離れている。また、μ0は真空の透磁率である。（電気工学）

1: 0

2: $\frac{\mu_0I}{4\pi{r}}$

3: $\frac{\mu_0I}{2\pi{r}}$

4: $\frac{\mu_0I}{\pi{r}}$

5: $\frac{{2\mu}_0I}{\pi{r}}$

誤っているのはどれか。

a: 流体のずり応力とずり速度の比を粘性率という。

b: 粘性が流速や圧力などにより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: 層流から乱流に変わる境界におけるレイノルズ数を臨界レイノルズ数という。

1. a b　2. a e　3. b c　4. c d　5. d e

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。