KWALIFIKACJA MEC3 + MEC5 + MEC8 + MEC9 - STYCZEŃ 2011

PYTANIE NR 31.
Siła potrzebna do cięcia blachy na nożycach równoległych (patrz rysunek) wynosi F=600 kN. Szerokość arkusza a=1 m, a wytrzymałość na ścinanie materiału blachy Rt=300 MPa. Wiedząc, że F=SRt największa grubość cięcia g, wynosi
Ilustracja przedstawia schematyczny rysunek techniczny związany z procesem cięcia blachy na nożycach równoległych.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Korzystamy z F=S·Rt, gdzie dla cięcia prostoliniowego S=a·g. Stąd g=F/(a·Rt)=600 kN/(1 m·300 MPa). Po ujednoliceniu jednostek: 600 kN=600 000 N, 300 MPa=300·106 N/m², więc g=0,002 m=2 mm. Pozostałe odpowiedzi wynikają z błędów w przeliczeniach.

Pełne wyjaśnienie:

W nożycach równoległych siła potrzebna do przecięcia arkusza jest powiązana z polem ścinania i wytrzymałością materiału na ścinanie:

F = S · Rt

Kluczowe jest poprawne wyznaczenie pola ścinania S. Dla prostego cięcia na długości linii cięcia a i grubości blachy g pole to wynosi:

S = a · g

Podstawiamy do wzoru i przekształcamy do niewiadomej g:

g = F / (a · Rt)

Następnie ujednolicamy jednostki (to najczęstsze źródło pomyłek):

  • F = 600 kN = 600 000 N
  • Rt = 300 MPa = 300 · 106 N/m²
  • a = 1 m

Obliczenie:

g = 600 000 / (1 · 300 · 106) = 0,002 m

Zamiana metrów na milimetry:

0,002 m = 2 mm

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są nieprawidłowe?

  • 1 mm – typowo pojawia się po pominięciu części przeliczenia (np. błędne potraktowanie 600 kN jako 600 0000 N lub zła interpretacja MPa), co daje wynik zaniżony.
  • 3 mm – często wynika z niekonsekwencji jednostek (np. liczenie na mm bez przeliczenia MPa na N/mm² albo mieszanie m i mm w jednym kroku).
  • 4 mm – zwykle jest skutkiem pominięcia przedrostka "mega" w MPa lub innego błędu rzędu wielkości, przez co g wychodzi zawyżone.

W praktyce egzaminacyjnej warto zawsze zrobić szybki test sensowności: większa wytrzymałość Rt lub większa szerokość a oznaczają mniejszą dopuszczalną grubość g dla tej samej siły F.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Rt to umowna wytrzymałość materiału na ścinanie, czyli graniczna wartość naprężenia tnącego, przy której materiał ulega zniszczeniu w ścinaniu. W obliczeniach warsztatowych łączy się ją ze współczynnikiem pola ścinania we wzorze F=S·Rt.
Dla prostego cięcia przyjmuje się, że pole ścinania jest iloczynem długości linii cięcia i grubości blachy: S=a·g. Wtedy siła tnąca F rośnie liniowo zarówno z szerokością/ długością cięcia a, jak i z grubością g.
1 Pa = 1 N/m², a 1 MPa = 106 Pa. Dlatego 300 MPa = 300·106 N/m². Ten krok jest krytyczny, bo pominięcie "mega" zmienia wynik o rząd wielkości.
Przedrostek "kilo" oznacza 1000. Zatem 600 kN = 600·1000 N = 600 000 N. Ujednolicenie jednostek (N i m) przed podstawieniem do wzoru znacząco zmniejsza ryzyko błędu.
Gdy używasz Rt w N/m² i a w metrach, to z obliczeń naturalnie wychodzi g w metrach. Na końcu zamieniasz: 1 m = 1000 mm. Warto dopisać jednostkę przy każdym kroku rachunku.
To jest typowy model uproszczony stosowany w zadaniach egzaminacyjnych: stałe pole ścinania i stała wytrzymałość na ścinanie. W praktyce mogą dochodzić współczynniki (np. tarcie, geometria ostrzy), ale jeśli nie są podane, liczy się wariant podstawowy.
Najczęstsze są błędy jednostek: pominięcie 106 w MPa, pomylenie kN z N, oraz mieszanie mm i m w jednym działaniu. Druga grupa to błędy geometryczne, np. przyjęcie S=g zamiast S=a·g.
Sprawdź zależności: większa siła F daje większą dopuszczalną grubość g, a większa wytrzymałość Rt lub większa szerokość cięcia a – mniejszą g. Jeśli Twoje przekształcenie daje odwrotną zależność, to jest błąd.
Parametr a jest długością linii cięcia, czyli "ile materiału" jednocześnie jest ścinane. Im większe a, tym większe pole ścinania S=a·g, a więc i większa wymagana siła F dla tej samej grubości oraz tego samego materiału.
Tak, pod warunkiem pełnej spójności. Wtedy wygodnie użyć faktu, że 1 MPa = 1 N/mm², ale musisz też wziąć a w milimetrach (np. 1 m = 1000 mm). Mieszanie układów bez przeliczeń prowadzi do złych wyników.
info

Statystycznie 66% uczniów zna prawidłową odpowiedź. średnie

Według specjalistów z branży: "Korzystamy z F=S·Rt, gdzie dla cięcia prostoliniowego S=a·g."

Źródła:

  • Wikipedia (PL): "Wytrzymałość materiałów" – definicje naprężeń i zależności siła–naprężenie (sekcje o naprężeniach), https://pl.wikipedia.org/wiki/Wytrzyma%C5%82o%C5%9B%C4%87_materia%C5%82%C3%B3w - dostęp 2026-02-18
  • Wikipedia (PL): "Paskal" – MPa jako wielokrotność Pa oraz relacja Pa = N/m², https://pl.wikipedia.org/wiki/Paskal - dostęp 2026-02-18
  • Engineering ToolBox: "Pressure Units Converter" (Pa, MPa i przeliczenia do N/m²), https://www.engineeringtoolbox.com/pressure-units-converter-d_569.html - dostęp 2026-02-18

Materiały:

  • Podstawy wytrzymałości materiałów: naprężenia tnące i ścinanie (skrypt/rozdział o ścinaniu)
  • Tablice jednostek i przeliczeń (MPa, kN, mm, m)
  • Materiały dydaktyczne z obliczeń warsztatowych dla operacji cięcia blach

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego