W pneumatyce siłę, jaką może wytworzyć siłownik na tłoku, opisuje zależność:
F = p · A, gdzie F to siła, p to ciśnienie robocze, a A to pole powierzchni, na którą działa ciśnienie (pole tłoka).
Jeżeli znamy wymaganą siłę (tu: "większą od 500 N") oraz ciśnienie instalacji (0,4 MPa), najpierw wyznaczamy wymagane pole: A > F/p. Następnie z pola koła obliczamy średnicę tłoka: A = π·d²/4, czyli d = √(4A/π).
W praktyce przy doborze siłownika często dobiera się średnicę z typowego szeregu wymiarów oraz z zapasem, ponieważ rzeczywista siła może być mniejsza przez straty (np. spadki ciśnienia na przewodach, opory przepływu, tarcie uszczelnień). Dlatego w testach zawodowych poprawna bywa odpowiedź wskazująca rozmiar bezpiecznie spełniający warunek siły w typowych warunkach pracy.
Dlaczego pozostałe odpowiedzi mogą być odrzucane? Średnice mniejsze dają mniejsze pole, a więc mniejszą siłę przy tym samym ciśnieniu. Średnica większa niż minimalna oczywiście spełnia warunek siły, ale nie jest "minimalna" i zwykle oznacza większe zużycie powietrza oraz gabarytów. Na egzaminie trzeba więc zrozumieć kompromis: spełnić wymaganą siłę, a jednocześnie nie przewymiarować elementu.
Wskazówka egzaminacyjna: zawsze kontroluj jednostki (MPa ↔ Pa oraz mm² ↔ m²) i pamiętaj, że "średnica" to nie "promień". Warto też sprawdzić, czy pytanie dotyczy strony bez tłoczyska (wysuw) czy z tłoczyskiem (powrót), bo to zmienia efektywne pole.
