KWALIFIKACJA MEC3 + MEC5 + MEC8 + MEC9 - CZERWIEC 2008

PYTANIE NR 27.
Układ sił jest w równowadze, jeżeli odległość b (patrz rysunek), wynosi
Ilustracja przedstawia schemat belki poziomej podpartej na dwóch podporach oznaczonych jako A i B.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Warunek równowagi statycznej spełnia układ, gdy suma momentów względem dowolnego punktu jest równa zero.
Licząc momenty względem podpory A: 100 N · b = 25 N · 8 m = 200 N·m, więc b = 2 m. Wynik jest zgodny także z kontrolą sumy sił (RA + RB = F).

Pełne wyjaśnienie:

W statyce belki swobodnie podpartej muszą być spełnione warunki równowagi: suma sił w kierunku pionowym równa się zero oraz suma momentów względem dowolnie wybranego punktu równa się zero.

Najwygodniej jest policzyć momenty względem podpory A, ponieważ wtedy reakcja RA nie wchodzi do równania (jej ramię względem A wynosi 0). Moment siły jest iloczynem wartości siły i jej ramienia (odległości prostopadłej od punktu, względem którego liczymy momenty).

Dane ze schematu: siła skupiona w dół F = 100 N działa w odległości b od A, rozstaw podpór l = 8 m, a reakcja w podporze B wynosi RB = 25 N (do góry).

Równowaga momentów względem A:

F · b − RB · l = 0

czyli:

100 N · b = 25 N · 8 m = 200 N·m

Stąd b = 2 m.

Kontrola wyniku przez równowagę sił pionowych: RA + RB = F, więc RA = 100 N − 25 N = 75 N. Dodatkowo można sprawdzić momenty względem B: RA · l = F · (l − b), czyli 75 N · 8 m = 100 N · 6 m, co daje 600 N·m po obu stronach. To potwierdza poprawność obliczeń.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne? Dają inny moment od siły 100 N (100·1, 100·3, 100·4), który nie równoważy momentu reakcji RB (25·8). Najczęstsza pułapka to pomylenie ramienia b z odcinkiem (l − b) lub nieuwzględnienie, że momenty muszą się równoważyć co do wartości.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Moment siły opisuje "skłonność" siły do obracania elementu względem punktu/osi. Liczy się go jako M = F · r, gdzie F to wartość siły, a r to ramię (odległość prostopadła od punktu odniesienia). Jednostką jest N·m. Znak momentu zależy od kierunku obrotu.
Wybór podpory A jako punktu odniesienia upraszcza rachunki, bo reakcja RA ma ramię równe 0, więc nie pojawia się w równaniu momentów. Dzięki temu z jednego równania można szybko wyznaczyć szukaną odległość lub reakcję, bez tworzenia układu wielu niewiadomych.
Dla typowych zadań płaskich trzeba spełnić: suma sił w pionie = 0 oraz suma momentów względem dowolnego punktu = 0. W bardziej ogólnym ujęciu rozważa się też sumę sił w poziomie. W zadaniu z obciążeniem pionowym najczęściej wystarczą pion i momenty.
Reakcje podporowe RA i RB to siły, jakimi podpory "odpowiadają" na obciążenie belki. W podporze stałej mogą występować różne składowe reakcji, a w podporze przesuwnej zwykle tylko pionowa. W zadaniach szkolnych reakcje wyznacza się z równań równowagi.
Najprościej zrobić kontrolę na dwa sposoby: (1) policzyć momenty względem innego punktu (np. podpory B) i sprawdzić, czy suma momentów wychodzi 0; (2) sprawdzić sumę sił pionowych, czyli czy RA + RB = F. Zgodność obu kontroli zwiększa pewność rozwiązania.
Praktycznie nie. Sama suma sił pionowych daje tylko relację RA + RB = F, ale nie pozwala wyznaczyć położenia siły (odległości b). Do wyznaczania odległości/ramion potrzebne jest równanie momentów, bo ono wiąże siłę z jej położeniem na belce.
Najczęstsze błędy to: pomylenie ramienia siły (np. użycie l zamiast b), wzięcie złej odległości (l−b zamiast b), brak kontroli kierunku momentów (znaków), oraz gubienie jednostek (N, m, N·m). Warto zawsze dopisać, względem którego punktu liczysz momenty.
Siła jest w niutonach (N), odległość w metrach (m), a moment w niutonometrach (N·m). Poprawne jednostki pomagają zauważyć błąd: gdy w równaniu momentów jedna strona nie ma N·m, to znaczy, że użyto złego wzoru albo pominięto ramię siły.
Belka swobodnie podparta to częsty model obliczeniowy elementów maszyn i konstrukcji: poprzeczek, wsporników opartych na dwóch podporach, elementów ram, belek stanowiskowych. Pozwala szybko wyznaczyć reakcje i sprawdzić obciążenia, zanim przejdzie się do dokładniejszych obliczeń wytrzymałościowych.
Trzeba znaleźć linię wymiarową i opis przy odcinku b. W typowych schematach b jest odległością od podpory oznaczonej jako A do punktu przyłożenia siły F. Jeżeli na rysunku jest tylko jedna strzałka/oznaczenie b, zawsze odczytuj ją zgodnie z wymiarowaniem, a nie "na oko".
info

Statystycznie 53% uczniów zna prawidłową odpowiedź. trudne

Według specjalistów z branży: "Warunek równowagi statycznej spełnia układ, gdy suma momentów względem dowolnego punktu jest równa zero.Licząc momenty względem podpory A: 100 N · b = 25 N · 8 m = 200 N·m, więc b = 2 m."

Źródła:

  • Wikipedia (PL): "Moment siły" – https://pl.wikipedia.org/wiki/Moment_si%C5%82y (dostęp: 2026-03-05)
  • Wikipedia (PL): "Statyka" – https://pl.wikipedia.org/wiki/Statyka (dostęp: 2026-03-05)
  • Wikipedia (PL): "Belka (mechanika)" – https://pl.wikipedia.org/wiki/Belka_(mechanika) (dostęp: 2026-03-05)

Materiały:

  • Podręczniki i skrypty z mechaniki technicznej (dział: statyka belki)
  • Zbiory zadań z mechaniki/styki – momenty i reakcje podporowe
  • Materiały dydaktyczne do kształcenia zawodowego: mechanika techniczna dla techników

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego