W zadaniach z belką podpartą kluczowe są warunki równowagi statycznej w płaszczyźnie:
- ΣFx = 0,
- ΣFy = 0,
- ΣM = 0 (suma momentów względem dowolnego punktu).
Aby wyznaczyć siłę F, najczęściej wybiera się taki punkt do sumowania momentów, żeby uprościć rachunek (np. punkt podparcia). Wtedy momenty reakcji w tym punkcie nie wchodzą do równania, bo ich ramię jest równe zero. Zostają momenty od sił działających na belkę, a każdy moment liczysz jako:
M = F · r, gdzie r to ramię momentu (odległość prostopadła od punktu do linii działania siły), odczytane z rysunku.
Odpowiedź "400 N" jest poprawna, ponieważ po podstawieniu odległości (ramion) z rysunku do równania ΣM = 0 i rozwiązaniu równania względem F otrzymuje się właśnie tę wartość, zapewniającą zerowy wypadkowy moment (brak tendencji do obrotu belki).
Pozostałe odpowiedzi są błędne, bo nie spełniają bilansu momentów:
- "200 N" oraz "150 N" oznaczają zbyt małą siłę – przy takich wartościach moment od F byłby za mały, więc belka miałaby niezrównoważony moment i dążyłaby do obrotu w stronę dominującego obciążenia.
- "450 N" oznacza zbyt dużą siłę – moment od F byłby za duży i "przeważałby" nad pozostałymi momentami, dając moment wypadkowy o przeciwnym zwrocie.
Wskazówka egzaminacyjna: zawsze sprawdzaj znak momentu (zgodnie z przyjętą konwencją, np. zgodny z ruchem wskazówek zegara ujemny) oraz jednostki. Jeśli ramiona są w metrach, moment będzie w N·m. Błąd w ramieniu (zła odległość lub brak prostopadłości) to najczęstsza przyczyna złego wyniku.
