解答つき軸のねじりワークシート

中実丸軸がトルク T を受ける。軸の最大せん断応力 τ_max を求めよ。

外径 80 mm、内径 56 mm の中空丸軸がトルク 750 N·m を受ける。最大せん断応力 τ_max を求めよ。

ねじり試験で、直径 20 mm の中実試験片をトルク 75 N·m でねじる。標点距離 200 mm の両端は互いに 0.68° 回転する（材料はまだ弾性域にある）。材料の横弾性係数 G を求めよ。

鋼製の中空軸（外径 60 mm、内径 45 mm、長さ 0.8 m）が一端で固定され、他端でトルク 500 N·m によりねじられる。ねじれ角 φ を度で求めよ。

黄銅製の中実軸が 750 rpm で 15 kW を伝達する。せん断応力は 50 MPa を、ねじれ角は長さ m あたり 1° を超えてはならない。両方の制限を満たす最小の直径 d を求めよ。

中実軸が 3000 rpm で 50 kW を伝達し、せん断応力が 60 MPa を超えないようにしたい。条件を満たす最小直径 d を求めよ。