KWALIFIKACJA MEC9 - CZERWIEC 2015

PYTANIE NR 5.
Jaką wartość będzie miała maksymalna siła ściskającą, którą można obciążyć betonową próbkę o przekroju 10 cm2, jeżeli naprężenia dopuszczalne betonu na ściskanie wynoszą 25 MPa?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Korzystamy z zależności σ = F/A. Pole przekroju 10 cm² = 1000 mm². Naprężenie 25 MPa = 25 N/mm². Zatem Fmax = 25 · 1000 = 25 000 N = 25 kN. Pozostałe odpowiedzi wynikają z błędnych przeliczeń jednostek pola lub siły.

Pełne wyjaśnienie:

W ściskaniu (tak jak w rozciąganiu) naprężenie normalne wyraża zależność:

σ = F / A, gdzie σ to naprężenie, F to siła osiowa, a A to pole przekroju poprzecznego.

Dane: naprężenie dopuszczalne na ściskanie wynosi 25 MPa, a pole przekroju próbki to 10 cm². Aby poprawnie policzyć siłę, trzeba zapewnić zgodność jednostek.

  • 1 MPa = 1 N/mm², więc 25 MPa = 25 N/mm².
  • 10 cm² trzeba zamienić na mm²: 1 cm = 10 mm, więc 1 cm² = 100 mm². Zatem 10 cm² = 1000 mm².

Podstawiamy do wzoru:

Fmax = σ · A = 25 N/mm² · 1000 mm² = 25 000 N.

Na koniec zamiana niutonów na kiloniutony: 1000 N = 1 kN, więc 25 000 N = 25 kN.

Dlaczego pozostałe propozycje są błędne? Odpowiedzi w niutonach (np. 25 N lub 2,5 N) są zbyt małe jak na próbkę o przekroju liczonym w cm² i naprężenie rzędu dziesiątek MPa — to zwykle efekt pomylenia MPa z Pa lub nieuwzględnienia przeliczeń pola. Wartość 2,5 kN najczęściej pojawia się po błędnym przyjęciu 10 cm² jako 100 mm² albo po przesunięciu przecinka w przeliczeniu jednostek.

Wskazówka egzaminacyjna: po obliczeniu zrób kontrolę rzędu wielkości: MPa to miliony Pa, więc dla pól rzędu cm² siły zwykle wychodzą w kN, nie w N.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Użyj zależności σ = F/A, więc F = σ·A. Najpierw ujednolić jednostki (np. MPa na N/mm², cm² na mm²), potem pomnóż naprężenie przez pole. Wynik w N możesz przeliczyć na kN, dzieląc przez 1000.
To taka wartość naprężenia, której nie powinno się przekraczać w bezpiecznej pracy elementu/próbki. W zadaniach szkolnych traktuje się je jako granicę do wyznaczenia maksymalnej siły: gdy σdop jest znane, liczy się Fmax = σdop·A.
Bo 1 Pa = 1 N/m². A 1 MPa = 106 Pa. Jednocześnie 1 m² = (1000 mm)² = 106 mm². Po skróceniu 106 otrzymujesz równoważność: 1 MPa = 1 N/mm².
Pamiętaj, że 1 cm = 10 mm, więc 1 cm² = 100 mm². Wystarczy pomnożyć przez 100: 10 cm² = 10·100 mm² = 1000 mm². Ten krok często decyduje o poprawnym rzędzie wielkości wyniku.
Jeśli podane są już naprężenia dopuszczalne, zwykle zawierają one "zapas" bezpieczeństwa w sensie zadaniowym. Wtedy liczysz bez dodatkowych współczynników: Fmax = σdop·A. Dodatkowe współczynniki stosuje się tylko, gdy zadanie je podaje.
Spójrz na rząd wielkości: naprężenia dla materiałów konstrukcyjnych podaje się często w MPa (dziesiątki lub setki). Dla pola rzędu cm² daje to tysiące niutonów, czyli kiloniutony. Wyniki typu 25 N zwykle oznaczają błąd jednostek.
Najczęściej: (1) mylenie cm² z mm², (2) podstawienie MPa bez ujednolicenia jednostek, (3) błędna zamiana N↔kN, (4) zgubienie zera przy mnożeniu pola przez 100 lub 1000. Pomaga zapisanie jednostek przy każdej liczbie.
To pole powierzchni, na którą "działa" siła ściskająca (pole przekroju poprzecznego elementu). W prostym modelu naprężenie jest średnie: σ = F/A. Im większy przekrój, tym mniejsze naprężenie dla tej samej siły.
W tym typie zadania nie: używa się jedynie pola przekroju A, więc kształt (koło/kwadrat) nie jest potrzebny. Kształt byłby istotny przy zagadnieniach wyboczenia, nierównomiernych naprężeń lub koncentracji naprężeń, ale tego tu nie ma.
Ćwicz krótkie schematy: dane → jednostki → wzór → wynik → kontrola. Zrób zestaw przeliczników (MPa↔N/mm², cm²↔mm², N↔kN) i rozwiązuj zadania o ściskaniu/rozciąganiu z różnymi polami przekroju, aż obliczenia będą automatyczne.
info

Około 55% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. średnie

Specjaliści zwracają uwagę: "Korzystamy z zależności σ = F/A."

Źródła:

  • NIST, SI Units – Prefixes (mega-, kilo-) and unit relationships, https://www.nist.gov/pml/owm/metric-si-prefixes (accessed 2026-03-04)
  • Wikipedia (pl): "Paskal" – zależności jednostek i wielokrotności (Pa, MPa), https://pl.wikipedia.org/wiki/Paskal (accessed 2026-03-04)
  • Wikipedia (pl): "Naprężenie" – definicja i zależność σ = F/A, https://pl.wikipedia.org/wiki/Napr%C4%99%C5%BCenie (accessed 2026-03-04)

Materiały:

  • Podstawy wytrzymałości materiałów (naprężenia normalne, ściskanie/rozciąganie)
  • Tablice i przypomnienie przeliczników jednostek (Pa–MPa, N–kN, cm²–mm²)
  • Zbiór zadań z mechaniki/wytrzymałości materiałów: obliczanie siły z naprężenia i pola przekroju

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego