令和2年度技術士第一次試験問題［機械部門］　専門科目Ⅲ-35　空気中を飛ぶ球に働く抗力

解きます。

与えられたものと式

• 直径 $d=30\,\mathrm{mm}=0.03\,\mathrm{m}$
• 速度 $U=160\,\mathrm{km/h}=\frac{160}{3.6}=44.44\,\mathrm{m/s}$
• 空気密度 $\rho=1.204\,\mathrm{kg/m^3}$
• 抗力係数 $C_D=0.4$
• 投影面積（球の正面）：

  $$S = \frac{\pi d^2}{4} = \frac{\pi (0.03)^2}{4} \approx 7.07\times10^{-4}\,\mathrm{m^2}$$

• 抗力の定義：

  $$C_D = \frac{D}{0.5\,\rho\,U^2\,S} \;\Rightarrow\; D = C_D \cdot \tfrac{1}{2}\rho U^2 S$$

計算

$$D = 0.4 \times \tfrac{1}{2} \times 1.204 \times (44.44)^2 \times 7.07\times10^{-4} \approx 0.336\ \mathrm{N}$$

答え

④ 0.34 N

参考：技術士第一次試験－令和2年度機械部門Ⅲ-35解答例 | 技術士のたまご