問題
（出典：日本技術士会のホームページ 過去問題（第一次試験） 基礎科目 令和5年度）
コーチング対話解答
ツトムさんこの問題は材料選定の問題ですね。
鉄鋼は昔ながらの材料で、
CFRPは炭素繊維強化プラスチックで軽量ですが強度は強くて、
航空機や風力発電の羽などに使われていますね。
マナブ先生そうですね。
最近では、水素貯蔵タンクにも適用が始まっているようです。
そこでまず計算を始める前に質問です。
設計者が材料を選ぶとき、一番大切なことは何だと思いますか？
ツトムさん強度でしょうか？
安全が大切ですからね。
マナブ先生いい観点ですが、航空機ではどうでしょう？
ツトムさんあっ…
軽くないと燃費が悪くなります。
マナブ先生その通りです。
では「同じ重さなら、どちらがより大きな荷重に耐えられるか」を表す指標があります。
それは何でしょう？
ツトムさんそれが今回の問題の「比強度」ですね。
マナブ先生その通りです。
では比強度は、何を何で割った値でしょうか？
ツトムさん重さ当たりの強度を見たいから、
強度を密度で割ります。
マナブ先生その理解が必要です。
つまり、
比強度＝強度÷密度
です。
従って、アの答えは「強度を密度」で割った値 ですね。
ツトムさんそれでは鉄鋼の比強度は
強度：400[MPa]
密度：7900[kg/m3]
なので、
400÷7900=0.050
ですね。
マナブ先生CFRPはどうですか？
ツトムさん強度：2000[MPs]
密度：1600[kg/m3]
なので、
2000÷1600=1.25
となります。
マナブ先生鉄鋼とCFRPを比べてみるとどうですか？
ツトムさん鉄鋼よりCFRPは圧倒的に大きいですね。
つまり、イはCFRPになります。
マナブ先生では最後です。
価格だけを見れば
鉄鋼の価格：60円/kg
CFRPの価格：16000円/kg
となります。
これだけ見るとどう思いますか？
ツトムさんCFRPはものすごく高いですね。
マナブ先生比強度当たりの価格を計算するのはどうすればいいですか？
ツトムさん価格÷比強度を計算することになります。
鉄鋼は
60÷0.05=1200
CFRPは
16000÷1.25=12800
となります。
マナブ先生それらの比はどうですか？
ツトムさんCFRPの比強度当たりの価格÷鉄鋼の比強度当たりの価格≒10.7
となり、約10倍になります。
ウは約10倍高い となります。
マナブ先生この問題の解答はどうですか？
ツトムさんア：強度を密度で割る
イ：CFRP
ウ：約10倍
ですので、解答は⑤となります。
マナブ先生正解です。
材料の選定条件の問題でしたね。
価格、強度などを加味して、
コスト、安全性から求められる材料を選定する必要があります。
