KWALIFIKACJA MEC3 + MEC5 + MEC8 + MEC9 - CZERWIEC 2014

PYTANIE NR 24.
Ile wynosi wartość siły F, jeżeli jej rzuty FX=30 N, FY=40 N?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Wartość siły oblicza się z jej prostopadłych składowych jako moduł wektora:
F = √(FX2 + FY2).
Po podstawieniu: √(302 + 402) = √(900 + 1600) = √2500 = 50 N. Pozostałe odpowiedzi wynikają z błędnego dodawania lub rachunków.

Pełne wyjaśnienie:

Rzuty siły F na osie X i Y (FX, FY) traktujemy jak składowe wektora w układzie współrzędnych. Jeżeli osie są prostopadłe (standardowe założenie przy składowych na osie X i Y), to składowe tworzą przyprostokątne trójkąta prostokątnego, a szukana wartość siły jest jego przeciwprostokątną.

Dlatego moduł (wartość) siły wyznacza się ze wzoru:

F = √(FX2 + FY2)

Podstawiamy dane:

  • FX = 30 N → FX2 = 900
  • FY = 40 N → FY2 = 1600

Suma kwadratów składowych: 900 + 1600 = 2500, a następnie pierwiastek: √2500 = 50. Jednostką pozostaje niuton (N), więc F = 50 N.

Dlaczego pozostałe wyniki są niepoprawne?

  • "20 N" – to typowy rezultat przypadkowego wyboru lub błędnej operacji (np. różnicy 40−20, niepowiązanej z danymi). Nie odpowiada geometrii składowych.
  • "70 N" – często wynika z dodania składowych (30+40=70). To błąd, bo dodawanie długości przyprostokątnych nie daje przeciwprostokątnej w trójkącie prostokątnym.
  • "90 N" – może wynikać z błędnego "zsumowania kwadratów bez pierwiastka" (900+1600=2500) lub z pomyłek rachunkowych. Moduł musi być √(…) a nie samą sumą.

Wskazówka egzaminacyjna: gdy widzisz parę liczb 30 i 40 jako składowe prostopadłe, warto rozpoznać klasyczny układ 3–4–5 (po przemnożeniu przez 10), co pozwala szybko potwierdzić, że wynik to 50.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Rzuty FX i FY to składowe wektora siły wzdłuż osi układu współrzędnych. Opisują, "ile" siły działa w kierunku X oraz w kierunku Y. Gdy osie są prostopadłe, składowe można składać geometrycznie w trójkąt prostokątny.
Dla prostopadłych składowych stosuje się wzór na moduł wektora: F = √(FX2 + FY2). Najpierw podnosisz składowe do kwadratu, dodajesz, a potem wyciągasz pierwiastek.
Dodawanie FX + FY jest poprawne tylko wtedy, gdy siły są współliniowe i mają ten sam zwrot. Składowe na osie X i Y są prostopadłe, więc wypadkową wyznacza się jak przeciwprostokątną w trójkącie prostokątnym, a nie sumą przyprostokątnych.
Tak, twierdzenie Pitagorasa stosuje się bezpośrednio, gdy składowe są prostopadłe (np. osie X i Y). Gdy kąt między składowymi jest inny, trzeba użyć ogólniejszych metod (np. zależności trygonometrycznych lub twierdzenia cosinusów).
To klasyczny układ liczbowy 3–4–5 pomnożony przez 10. Jeśli składowe są 30 i 40, to przeciwprostokątna wynosi 50. Taka obserwacja pomaga na egzaminie jako szybka kontrola wyniku uzyskanego ze wzoru.
Najczęściej myli się składanie wektorów z dodawaniem liczb: wpisuje się 30+40=70. Inny błąd to policzenie 302+402=2500 i zapomnienie o pierwiastku. Zdarza się też pomylenie jednostek lub błędy w potęgowaniu.
Składowe siły pojawiają się przy analizie obciążeń mocowań, prowadnic i łożysk, gdy siła działa ukośnie i trzeba ocenić jej wpływ w dwóch kierunkach. Pomaga to dobrać elementy złączne i sprawdzić, czy nie dojdzie do przeciążenia w jednym z kierunków.
Moduł wypadkowej powinien być większy od każdej składowej (tu większy niż 40 N) i mniejszy niż ich suma (tu mniejszy niż 70 N), jeśli składowe są prostopadłe. Taka kontrola pozwala szybko wykryć wynik typu 70 N lub 20 N jako nielogiczny.
Przy liczeniu wartości (modułu) wektora składowe są podnoszone do kwadratu, więc znak nie wpływa na wynik liczbowy modułu. Znak ma natomiast znaczenie przy wyznaczaniu kierunku działania siły i kąta położenia wektora.
Kąt względem osi X można wyznaczyć z zależności: tan(α) = FY/FX (z uwzględnieniem znaków składowych). W tym typie pytania egzaminacyjnego zwykle wystarcza jednak sam moduł, czyli √(FX2+FY2).
info

Około 64% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. średnie

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że wartość siły oblicza się z jej prostopadłych składowych jako moduł wektora: F = √(FX2 + FY2).

Źródła:

  • Hibbeler R.C., "Mechanika inżynierska. Statyka", rozdział o składaniu sił i składowych wektora (różne wydania polskie; część: wektory i twierdzenie Pitagorasa dla prostopadłych składowych)
  • Halliday D., Resnick R., Walker J., "Podstawy fizyki", tom o mechanice, dział: wektory i ich składowe (moduł wektora w 2D)

Materiały:

  • Podstawy mechaniki technicznej: wektory sił i rozkład siły na składowe
  • Zbiór zadań z mechaniki: dodawanie wektorów, trójkąt prostokątny
  • Notatki z matematyki: twierdzenie Pitagorasa i pierwiastki

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego