W siłowniku pneumatycznym siła działająca na tłok zależy od ciśnienia roboczego i pola powierzchni tłoka. Podstawowa zależność ma postać F = P × A, gdzie:
- P – ciśnienie robocze,
- A – pole powierzchni tłoka.
Pole tłoka (koła) obliczamy ze wzoru A = π(d/2)². W zadaniu wymagany jest dobór minimalnej średnicy, która przy ciśnieniu 5 bar daje siłę większą niż 500 N i jednocześnie mniejszą niż 650 N. Oznacza to, że nie wolno wybrać średnicy "na zapas" tak dużej, aby przekroczyć górne ograniczenie.
Przy doborze postępuje się od najmniejszej średnicy do większych i sprawdza warunek przedziału siły. Dla średnicy 32 mm siła jest zbyt mała (nie przekracza 500 N), więc ta odpowiedź odpada. Dla średnicy 40 mm siła mieści się w wymaganym przedziale, więc jest to poprawny wybór jako wartość minimalna spełniająca nierówności.
Pozostałe propozycje są niepoprawne z dwóch różnych powodów:
- 50 mm – daje siłę zbyt dużą, przekraczając 650 N, więc łamie warunek górny.
- 63 mm – tym bardziej przekracza 650 N, czyli jest przewymiarowana w kontekście tego zadania.
W praktyce siła rzeczywista może być mniejsza od teoretycznej (tarcie, spadki ciśnienia, wpływ tłoczyska w siłownikach dwustronnego działania). Jednak w zadaniach egzaminacyjnych zwykle stosuje się model F = P × A lub wartości tabelaryczne producenta, a kluczowe jest poprawne czytanie warunku "minimalna" oraz obu ograniczeń przedziału.
