KWALIFIKACJA MEC9 - CZERWIEC 2016

PYTANIE NR 4.
Jakie naprężenia powstają w belce przedstawionej na rysunku?
Ilustracja przedstawia schematyczny rysunek belki zamocowanej na jednym końcu, z działającą na nią siłą oznaczoną jako 'F'.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Odpowiedź "Ściskające i zginające." jest właściwa, gdy w belce występuje jednocześnie siła osiowa ściskająca oraz moment zginający.
Wtedy w przekroju pojawiają się naprężenia normalne od ściskania i naprężenia od zginania, a nie para typowa dla czystego ścinania lub czystego rozciągania.

Pełne wyjaśnienie:

W belkach i elementach prętowych rodzaj naprężeń wynika bezpośrednio z sił wewnętrznych w przekroju: siły osiowej (N), siły tnącej (V) oraz momentu zginającego (M). Jeśli z rysunku wynika, że element jest jednocześnie ściskany osiowo i zginany, to w materiale dominują naprężenia normalne: od ściskania oraz od zginania.

Odpowiedź "Ściskające i zginające." opisuje właśnie taką sytuację: pojawia się składowa ściskająca (związana z N) oraz składowa zginająca (związana z M), która powoduje, że po jednej stronie przekroju naprężenia normalne rosną, a po drugiej maleją (zmienia się ich wartość w funkcji odległości od osi obojętnej).

Dlaczego pozostałe odpowiedzi nie pasują do typowego przypadku ściskania ze zginaniem?

  • "Ścinające i rozciągające." – sugeruje obecność istotnych naprężeń stycznych (od V) oraz czystego rozciągania. To byłoby właściwe dla innego schematu obciążenia (np. dominującej siły poprzecznej i rozciągania), a nie dla ściskania z momentem.
  • "Rozciągające i ściskające." – taka para kojarzy się z sytuacją, gdy w przekroju jednocześnie występują strefy rozciągania i ściskania wskutek zginania. Jeśli jednak zadanie rozróżnia "ściskające" i "zginające", to oczekuje wskazania zginania jako przyczyny zmienności naprężeń, a nie wymieniania obu znaków bez wskazania mechanizmu.
  • "Zginające i ścinające." – to częsta para dla belki obciążonej poprzecznie, gdzie występują M i V. Gdy rysunek wskazuje dodatkowo na ściskanie osiowe, kluczowe jest uwzględnienie naprężeń ściskających.

Na egzaminie warto stosować prostą procedurę: najpierw rozpoznać, czy działa N, V lub M, a dopiero potem przypisać im typ naprężeń (normalne dla N i M, styczne dla V). To ogranicza wybór "na skojarzenie" i zwiększa pewność odpowiedzi.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Naprężenia ściskające to naprężenia normalne, które "ściskają" materiał wzdłuż osi elementu. Powstają np. od siły osiowej działającej na pręt/belkę lub jako część rozkładu naprężeń przy zginaniu (po stronie ściskanej przekroju).
Naprężenia od zginania to naprężenia normalne wywołane momentem zginającym. Zależą od odległości od osi obojętnej: na jednej krawędzi przekroju są największe, a w pobliżu osi obojętnej dążą do zera. Znak może być rozciągający lub ściskający.
O ściskaniu świadczy obecność siły osiowej skierowanej wzdłuż belki do jej wnętrza (jakby "pchała" końce ku sobie) albo warunki podparcia i obciążenia, które wymuszają siłę N. Wtedy dominują naprężenia normalne o charakterze ściskającym.
Zginanie wynika z działania momentu zginającego, który pojawia się np. od sił poprzecznych, obciążenia rozłożonego lub mimośrodu przyłożenia siły. Na rysunkach często widać to jako ugięcie lub siłę nieprzechodzącą przez oś elementu.
W wielu typowych zadaniach belka obciążona poprzecznie ma jednocześnie moment M i siłę tnącą V, więc pojawiają się zginanie i ścinanie. Jeśli jednak na rysunku występuje dodatkowo siła osiowa ściskająca, pominięcie ściskania prowadzi do błędu.
W czystym zginaniu przekrój ma zwykle strefę rozciąganą i strefę ściskaną (po przeciwnych stronach osi obojętnej). Jednak w zadaniach egzaminacyjnych odpowiedzi mogą rozróżniać "naprężenia od zginania" jako rodzaj (mechanizm) zamiast wymieniać oba znaki.
Siła tnąca (V) powoduje przede wszystkim naprężenia styczne (ścinające). Są one związane z "przesuwaniem" warstw materiału względem siebie. W wielu belkach V współwystępuje z momentem zginającym, ale nie zawsze jest dominującym efektem.
Najczęstsze pomyłki to: wybór odpowiedzi "na skojarzenie" (zginanie=ścinanie), mylenie obciążeń z naprężeniami, ignorowanie siły osiowej przy mimośrodzie oraz brak rozróżnienia między naprężeniami normalnymi (N, M) i stycznymi (V). Pomaga analiza N–V–M.
Praktyczna zasada: N (siła osiowa) daje naprężenia normalne rozciągające albo ściskające, M (moment) daje naprężenia normalne od zginania, a V (siła tnąca) daje naprężenia styczne (ścinające). To ułatwia wybór poprawnej pary.
Ćwicz rozpoznawanie obciążeń na schematach: wskazuj, czy występuje N, V, M, a potem dopasuj rodzaje naprężeń. Rozwiązuj krótkie zadania z belkami wspornikowymi i swobodnie podpartymi. Zawsze sprawdzaj, czy siła działa osiowo czy z mimośrodem.
info

Około 49% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. trudne

Źródła:

  • Wikipedia (PL) – "Naprężenie" https://pl.wikipedia.org/wiki/Napr%C4%99%C5%BCenie (dostęp: 2026-03-01)
  • Wikipedia (PL) – "Zginanie" https://pl.wikipedia.org/wiki/Zginanie (dostęp: 2026-03-01)
  • Wikipedia (PL) – "Naprężenie ścinające" https://pl.wikipedia.org/wiki/Napr%C4%99%C5%BCenie_%C5%9Bcinaj%C4%85ce (dostęp: 2026-03-01)

Materiały:

  • Podręcznik: podstawy wytrzymałości materiałów (naprężenia, zginanie, ścinanie)
  • Zestawy zadań z wytrzymałości materiałów: belki, wykresy N-V-M
  • Notatki/ściągi wzorów: zależność M–naprężenia zginające, N–naprężenia normalne

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego