KWALIFIKACJA MEC3 + MEC5 + MEC8 + MEC9 - CZERWIEC 2008

PYTANIE NR 30.
Który z parametrów nie występuje w obliczeniach, dotyczących wydłużenia rozciąganego pręta?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Wydłużenie osiowo rozciąganego pręta w zakresie sprężystym opisuje zależność ΔL=(F·L)/(E·A).
Występują więc: długość pręta L, moduł sprężystości E oraz pole przekroju poprzecznego A. Przekrój wzdłużny jest pojęciem geometrycznym/rysunkowym i nie jest parametrem tego obliczenia.

Pełne wyjaśnienie:

W klasycznym modelu osiowego rozciągania pręta (zakres sprężysty, prawo Hooke'a) wydłużenie bezwzględne ΔL zależy od obciążenia, geometrii i własności materiału. Stosuje się wzór:

ΔL = (F · L) / (E · A)

  • F – siła rozciągająca: im większa, tym większe wydłużenie.
  • L (L₀) – początkowa długość pręta: dłuższy pręt wydłuża się bardziej przy tych samych warunkach.
  • E – moduł sprężystości (moduł Younga): opisuje "sztywność" materiału; większe E oznacza mniejsze odkształcenia.
  • Apole przekroju poprzecznego: większe A zwiększa sztywność osiową, więc zmniejsza wydłużenie.

Z tego wynika, że odpowiedź "Przekrój wzdłużny." jest poprawna, ponieważ nie jest wielkością występującą w powyższym wzorze. Przekrój wzdłużny (równoległy do osi pręta) służy głównie do przedstawiania kształtu/wnętrza elementu na rysunku technicznym, ale nie wchodzi do standardowego obliczania wydłużenia osiowego.

Dlaczego pozostałe propozycje są niepoprawne?

  • "Przekrój poprzeczny." – w obliczeniach występuje wprost jako pole A w mianowniku.
  • "Moduł sprężystości." – to parametr materiałowy E; bez niego nie da się powiązać naprężenia z odkształceniem w zakresie sprężystym.
  • "Długość pręta." – długość L jest w liczniku; wydłużenie rośnie proporcjonalnie do długości elementu.

Na egzaminie warto pamiętać prostą regułę: dla pręta rozciąganego osiowo wydłużenie rośnie z F i L, a maleje z E i A.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Wydłużenie pręta to przyrost jego długości spowodowany siłą rozciągającą działającą wzdłuż osi. W zakresie sprężystym (bez trwałych odkształceń) można je opisać wzorem zależnym od siły, długości, modułu Younga i pola przekroju poprzecznego.
W tym wzorze pojawiają się: F (siła rozciągająca), L (początkowa długość pręta), E (moduł sprężystości/Younga materiału) oraz A (pole przekroju poprzecznego). To właśnie te parametry decydują o sztywności osiowej elementu.
Pole przekroju poprzecznego A działa jak "miara grubości" pręta w rozciąganiu. Im większe A, tym mniejsze naprężenie dla tej samej siły i tym większa sztywność osiowa. Dlatego we wzorze ΔL jest w mianowniku: większy przekrój oznacza mniejsze wydłużenie.
Moduł sprężystości E mówi, jak materiał reaguje na obciążenie w zakresie sprężystym: im większe E, tym materiał jest "sztywniejszy" i mniej się odkształca. W praktyce pomaga ocenić, czy element z danego materiału nie będzie nadmiernie się wydłużał przy obciążeniu roboczym.
Przekrój poprzeczny jest prostopadły do osi pręta i jego pole A wchodzi do obliczeń wydłużenia. Przekrój wzdłużny jest równoległy do osi i służy głównie do przedstawiania budowy elementu na rysunku. Nie jest parametrem we wzorze na ΔL.
Wzór ΔL=(F·L)/(E·A) stosuje się, gdy pręt pracuje w zakresie sprężystym, czyli po odciążeniu wraca do pierwotnych wymiarów. Wymaga też typowego założenia rozciągania osiowego (siła wzdłuż osi) oraz stałego przekroju i jednorodnego materiału.
Tak, w modelu sprężystym wydłużenie jest proporcjonalne do długości L: dłuższy pręt ma większą "drogę" do odkształcenia, więc przy tej samej sile F, tym samym materiale (E) i przekroju (A) wydłuży się bardziej. Wynika to bezpośrednio z postaci wzoru.
Najczęstsze błędy to: mylenie przekroju poprzecznego z wzdłużnym, pomijanie faktu, że we wzorze występuje pole A (a nie np. średnica bez przeliczenia), oraz nieodróżnianie parametrów materiału (E) od geometrii (L, A). Warto też uważać na jednostki.
Pomaga kontrola jakości: jeśli pręt jest "grubszy" (większe pole przekroju poprzecznego), powinien wydłużać się mniej. Jeśli jest "dłuższy", powinien wydłużać się bardziej. Takie intuicyjne porównania pozwalają szybko wychwycić, czy wskazana wielkość pasuje do zależności fizycznej opisującej rozciąganie.
Najlepiej opanować: (1) wzór na ΔL oraz znaczenie symboli, (2) rozróżnienie pojęć geometrycznych (przekrój poprzeczny/wzdłużny), (3) zależności jakościowe: ΔL rośnie z F i L, maleje z E i A. Ćwicz krótkie zadania i sprawdzaj, czy wynik jest logiczny.
info

Statystycznie 56% uczniów zna prawidłową odpowiedź. średnie

Eksperci podkreślają: "Wydłużenie osiowo rozciąganego pręta w zakresie sprężystym opisuje zależność ΔL=(F·L)/(E·A).Występują więc: długość pręta L, moduł sprężystości E oraz pole przekroju poprzecznego A."

Źródła:

  • Wikipedia: Hooke's law – opis zależności w zakresie sprężystym, https://en.wikipedia.org/wiki/Hooke%27s_law (dostęp: 2026-02-28)
  • Wikipedia: Young's modulus – definicja modułu Younga E, https://en.wikipedia.org/wiki/Young%27s_modulus (dostęp: 2026-02-28)
  • The Engineering ToolBox: "Elongation of a Bar" (zależność ΔL = F·L/(A·E)), https://www.engineeringtoolbox.com/elongation-bar-d_1330.html (dostęp: 2026-02-28)

Materiały:

  • Podręczniki do wytrzymałości materiałów (rozdziały: rozciąganie/ściskanie osiowe, prawo Hooke'a)
  • Skrypty akademickie/techniczne o odkształceniach osiowych prętów
  • Zestawy zadań z obliczeń: ΔL, σ, ε dla prętów rozciąganych

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego