Kwalifikacje w Zawodzie - Testy zawodowe online | Egzaminy Zawodowe

KWALIFIKACJA MEC9 - STYCZEŃ 2018



PYTANIE NR 13.
Który z gatunków stali posiada naprężenia dopuszczalne na rozciąganie najbardziej zbliżone do naprężeń panujących w elemencie o polu przekroju poprzecznego równym 100 mm2, rozciąganym stałą siłą osiową wynoszącą 15 000 N?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Oblicz naprężenie normalne: σ=F/A. Dla F=15 000 N i A=100 mm2 otrzymujemy σ=150 N/mm2=150 MPa (bo 1 N/mm2=1 MPa). Następnie porównujemy wynik z podanymi kr i wybieramy wartość najbliższą 150 MPa. Najbliżej jest 145 MPa, czyli "E295 (kr = 145 MPa)".

Pełne wyjaśnienie:

Zadanie sprawdza umiejętność wyznaczenia naprężenia normalnego w pręcie rozciąganym siłą osiową oraz dobrania materiału o naprężeniu dopuszczalnym możliwie bliskim naprężeniu roboczemu.

Krok 1: obliczenie naprężenia w elemencie
Przy rozciąganiu osiowym korzysta się ze wzoru: σ = F / A, gdzie:
F – siła osiowa, A – pole przekroju poprzecznego.

Podstawiamy dane: F = 15 000 N, A = 100 mm2.
σ = 15 000 / 100 = 150 N/mm2.

Krok 2: poprawne jednostki
W mechanice i wytrzymałości materiałów ważna jest zgodność jednostek. Ponieważ 1 MPa = 1 N/mm2, wynik 150 N/mm2 jest równy 150 MPa. To typowe miejsce na błąd: gdy ktoś przeliczy mm2 na m2 bez kontroli, może otrzymać wartość wielokrotnie zaniżoną lub zawyżoną.

Krok 3: wybór najbardziej zbliżonego naprężenia dopuszczalnego
W odpowiedziach podano kr (naprężenie dopuszczalne na rozciąganie). Porównujemy różnice bezwzględne względem 150 MPa:

  • "E295 (kr = 145 MPa)" → różnica 5 MPa
  • "S275 (kr = 130 MPa)" → różnica 20 MPa
  • "S185 (kr = 100 MPa)" → różnica 50 MPa
  • "E360 (kr = 175 MPa)" → różnica 25 MPa
Najmniejszą różnicę ma 145 MPa, więc poprawny wybór to "E295 (kr = 145 MPa)".

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?
"S275 (kr = 130 MPa)" i "S185 (kr = 100 MPa)" są wyraźnie dalej od 150 MPa, więc nie spełniają kryterium "najbardziej zbliżone". "E360 (kr = 175 MPa)" jest również dalej (25 MPa) niż 145 MPa (5 MPa). Częsty błąd to wybór największego kr "na zapas", ale pytanie nie pyta o "większe od", tylko o najbliższe wartościowo.

Wskazówka egzaminacyjna: zawsze najpierw policz σ i zapisz je w MPa, a dopiero potem porównuj liczby. To minimalizuje pomyłki jednostek i przypadkowy wybór materiału.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Jak obliczyć naprężenie w pręcie rozciąganym siłą osiową?
Stosuje się wzór σ = F / A, gdzie F to siła (N), a A to pole przekroju (np. mm2). Wynik w N/mm2 jest liczbowo równy MPa. Potem porównuje się σ z wartościami dopuszczalnymi, jeśli są podane.
Dlaczego 1 N/mm2 to tyle samo co 1 MPa?
Bo Pa = N/m2, a MPa = 106 Pa. Z kolei 1 mm2 = 10-6 m2, więc 1 N/mm2 = 1 N / 10-6 m2 = 106 N/m2 = 1 MPa.
Co oznacza pole przekroju poprzecznego w obliczeniach wytrzymałościowych?
Pole przekroju poprzecznego A to powierzchnia "ucięcia" elementu prostopadle do osi siły. Im większe A, tym mniejsze naprężenie σ przy tej samej sile. W zadaniach egzaminacyjnych A bywa podane w mm2, co ułatwia otrzymanie wyniku w MPa.
Jakie błędy jednostek najczęściej psują wynik σ=F/A?
Najczęstsze są dwa: (1) pomylenie mm2 z m2 bez konsekwentnego przeliczenia, (2) zapisanie wyniku w N/mm2, a potem porównywanie go z wartościami w innej jednostce. Dobra praktyka: zawsze dopisz na końcu "MPa".
Czy w takim zadaniu trzeba znać normy materiałowe na pamięć?
Niekoniecznie. Jeśli w odpowiedziach podano wartości (np. kr w MPa), to kluczowe jest policzenie naprężenia roboczego i porównanie, która wartość jest najbliższa. Znajomość norm i tabel przydaje się w praktyce, ale tu dane liczbowe są już w opcjach.
Jak rozpoznać, że pytanie wymaga porównania "najbardziej zbliżone"?
Sformułowanie "najbardziej zbliżone" oznacza wybór najmniejszej różnicy liczbowej między obliczonym wynikiem a podanymi wartościami. Nie chodzi o wybór największej ani najmniejszej wartości, tylko o tę, która leży najbliżej wyniku obliczeń.
Dlaczego nie wybiera się po prostu największego naprężenia dopuszczalnego?
Bo kryterium w zadaniu to "najbardziej zbliżone", a nie "najbezpieczniejsze" czy "większe od naprężenia roboczego". W praktyce projektowej często wymaga się zapasu bezpieczeństwa, ale w tym typie pytania oceniana jest umiejętność obliczeń i porównania wartości.
Kiedy w praktyce technika mechanika liczy się naprężenia rozciągające?
Np. przy doborze prętów/cięgien, śrub i elementów mocujących pracujących na rozciąganie, podczas analizy awarii (pęknięcia), a także przy weryfikacji dokumentacji technologicznej. To podstawowe obliczenie kontrolne, zanim przejdzie się do bardziej złożonych analiz.
Jak szybko sprawdzić poprawność wyniku naprężenia bez kalkulatora?
Uprość rachunek: jeśli A=100 mm2, to dzielenie przez 100 przesuwa przecinek o dwa miejsca. Dla 15 000 N dostajesz 150 N/mm2. Potem pamiętaj skrót: N/mm2 = MPa. To daje kontrolę "na oko".
Jak przygotować się do zadań z rozciągania osiowego na egzaminie?
Ćwicz schemat: dane → wzór σ=F/A → jednostki → wynik w MPa → porównanie. Rozwiązuj krótkie zadania z różnymi polami (mm2) i siłami (N, kN). Najwięcej punktów traci się na jednostkach, więc trenuj je świadomie.
info

Statystycznie 53% uczniów zna prawidłową odpowiedź. trudne

Specjaliści zwracają uwagę: "Oblicz naprężenie normalne: σ=F/A."

Materiały:

  • Podręczniki z wytrzymałości materiałów (dział: rozciąganie osiowe, naprężenia normalne)
  • Zbiory zadań z obliczeń wytrzymałościowych (F/A, jednostki, MPa)
  • Tablice materiałowe stosowane w dydaktyce (zestawienia naprężeń dopuszczalnych) – do nauki, z aktualnego źródła szkoły/CKE
Zobacz też:

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego