R7 騒音・振動特論 問21
問題
非線形性が無視できる同じばね定数の皿ばねを図（ア）～（オ）のように組み合わせる
とき、ばね定数が同じになる組合せはどれか。
- （1）（ア）ー（イ）
- （2）（ア）ー（エ）
- （3）（ア）ー（オ）
- （4）（ウ）ー（エ）
- （5）（ウ）ー（オ）
解説
皿ばねは、底が空いた皿のような構造をしたばねです。
組み合わせ方によって、並列や直列に接続したコイルばねのようにばね定数が変化します。
皿ばねを真横から見たとき、並列と直列は以下のように見えます。
また、皿ばね一つのばね定数をkとしたとき、合計のばね定数Kは以下のとおりになります。
以上を踏まえて、各選択肢のばね定数を計算します。
(ア)
皿ばねが4つあり、並列2つが向かい合って直列につながっています。
並列2つのばね定数は、k+k=2kとなります。
これが直列になるため、1/2k+1/2k=1/kとなり、合計ではkとなります。
(イ)
並列が3つとなります。
k+k+k=3k
(ウ)
直列が3つとなります。
1/k+1/k+1/k=3/k=1/k/3
合計は、k/3となります。
(エ)
皿ばねは1つなので、kのままです。
(オ)
並列が2つとなります。
k+k=2k
以上からばね定数が同じになる組み合わせは、kの(ア)-(エ)となります。
正解．
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