KWALIFIKACJA MEC9 - CZERWIEC 2017

PYTANIE NR 4.
Ile wynosi moment utwierdzenia belki przedstawionej na rysunku?
Ilustracja przedstawia schematyczny rysunek belki utwierdzonej w ścianie, co jest typowe dla zagadnień z zakresu mechaniki
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Moment utwierdzenia dla belki wspornikowej z siłą skupioną na swobodnym końcu liczy się ze wzoru M = P × l. Z rysunku: P = 0,5 kN = 500 N, a l = 80 cm = 0,8 m. Po przeliczeniu jednostek: M = 500 × 0,8 = 400 Nm. Największy moment występuje przy utwierdzeniu.

Pełne wyjaśnienie:

W belce wspornikowej (utwierdzonej z jednej strony i wolnej z drugiej) największy moment zginający występuje w przekroju przy utwierdzeniu. Gdy na swobodnym końcu działa siła skupiona prostopadła do osi belki, moment utwierdzenia oblicza się bezpośrednio z zależności:

M = P × l, gdzie P to wartość siły, a l to ramię siły (odległość od utwierdzenia do punktu przyłożenia obciążenia).

Z danych z rysunku:

  • P = 0,5 kN = 0,5 × 1000 N = 500 N
  • l = 80 cm = 80 × 0,01 m = 0,8 m

Podstawienie do wzoru:

M = 500 N × 0,8 m = 400 N·m = 400 Nm

Dlatego odpowiedź "400 Nm" jest poprawna.

Pozostałe odpowiedzi wynikają zwykle z typowych pomyłek:

  • "40 Nm" bywa skutkiem błędnego przeliczenia (np. przyjęcia 0,08 m zamiast 0,8 m) lub zgubienia zera.
  • "4 kNm" to w przeliczeniu 4000 Nm, czyli 10 razy za dużo; często wynika z pozostawienia 80 cm jako "80" (bez zamiany na metry) albo błędnej zamiany kN↔N.
  • "40 kNm" to 40 000 Nm, czyli 100 razy za dużo; zwykle jest efektem podwójnego błędu jednostek (np. jednocześnie brak konwersji kN na N i cm na m).

Wskazówka egzaminacyjna: po obliczeniu sprawdź rząd wielkości. Siła 500 N działająca na ramieniu niecałego metra daje moment rzędu setek Nm, a nie dziesiątek tysięcy Nm.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Moment siły opisuje "zdolność" siły do wywołania obrotu lub zginania. Liczy się go jako M = P × l, gdzie P to siła, a l to ramię (odległość od punktu odniesienia do linii działania siły). Jednostką jest Nm (newtonometr).
Utwierdzenie to podpora stała, która blokuje przesunięcia i obrót końca belki. W praktyce odpowiada np. sztywnemu zamocowaniu w ścianie lub w korpusie maszyny. W belce wspornikowej największe reakcje i największy moment zginający pojawiają się właśnie w miejscu utwierdzenia.
Dla belki wspornikowej obciążonej siłą skupioną na swobodnym końcu moment utwierdzenia wynosi M = P × l. Należy wziąć siłę prostopadłą do osi belki oraz odległość od utwierdzenia do punktu przyłożenia siły (ramię) i pamiętać o przeliczeniu jednostek.
Wynik momentu ma wyjść w Nm, czyli w układzie SI, gdzie siłę liczy się w newtonach. Ponieważ 1 kN = 1000 N, to 0,5 kN = 500 N. Pozostawienie kN bez przeliczenia często prowadzi do odpowiedzi 10 lub 100 razy większej.
Do wzoru M = P × l najlepiej wstawiać długość w metrach. Ponieważ 1 cm = 0,01 m, to 80 cm = 80 × 0,01 m = 0,8 m. Najczęstszy błąd to wpisanie 80 zamiast 0,8 albo pomylenie 0,8 m z 0,08 m.
Nie. 1 kNm = 1000 Nm, więc 4 kNm = 4000 Nm. To 10 razy więcej niż 400 Nm. W zadaniach egzaminacyjnych warto zawsze zrobić szybki "test jednostek" i porównać rząd wielkości z intuicją (siła kilkuset N i ramię poniżej 1 m daje setki Nm).
W typowej belce wspornikowej moment zginający rośnie w kierunku utwierdzenia i maksimum osiąga przy utwierdzeniu. Dlatego obliczany "moment utwierdzenia" jest kluczowy do sprawdzania naprężeń i doboru przekroju, bo tam element jest najbardziej wytężony.
Najczęściej: (1) brak konwersji jednostek (kN i cm), (2) pomylenie ramienia z inną długością na rysunku, (3) pomylenie przypadków obciążeń (siła skupiona vs obciążenie rozłożone), (4) brak kontroli rzędu wielkości. Pomaga zapis: kN→N, cm→m, potem dopiero podstawienie.
Zrób oszacowanie: siła 0,5 kN to około 500 N, ramię 80 cm to około 1 m. 500 N × 1 m daje około 500 Nm, więc poprawny wynik powinien być rzędu setek Nm. Wyniki w dziesiątkach tysięcy Nm (kNm) są podejrzane przy tak małej długości.
Belki wspornikowe występują m.in. w uchwytach, konsolach, ramionach mocujących, wysięgnikach, elementach obudów maszyn i konstrukcjach nośnych osprzętu. Znajomość momentu przy utwierdzeniu pomaga dobrać przekrój, materiał i sposób zamocowania, aby uniknąć nadmiernych ugięć lub pęknięć.
info

Około 59% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. średnie

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że moment utwierdzenia dla belki wspornikowej z siłą skupioną na swobodnym końcu liczy się ze wzoru M = P × l.

Źródła:

  • Wikipedia (PL): "Moment siły" – https://pl.wikipedia.org/wiki/Moment_si%C5%82y (dostęp: 2026-03-02)
  • Wikipedia (PL): "Belka (mechanika)" – https://pl.wikipedia.org/wiki/Belka_(mechanika) (dostęp: 2026-03-02)
  • Wikipedia (PL): "Newtonometr" – https://pl.wikipedia.org/wiki/Newtonometr (dostęp: 2026-03-02)

Materiały:

  • Skrypt/rozdział ze statyki: moment siły i równowaga momentów
  • Zadania z belki wspornikowej z obciążeniem siłą skupioną (z rozwiązaniami krok po kroku)
  • Tablice jednostek i przeliczniki (kN↔N, cm↔m) do ćwiczeń kontrolnych

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego