Kwalifikacje w Zawodzie - Testy zawodowe online | Egzaminy Zawodowe

KWALIFIKACJA GIW13 - CZERWIEC 2015



PYTANIE NR 32.
Pole przekroju poprzecznego rur płuczkowych o średnicy nominalnej 4" wynosi 0,0025 m2. Ile wynosi naprężenie rozciągające w rurze płuczkowej obciążonej siłą 100 kN?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Naprężenie rozciągające liczymy ze wzoru σ = F/A. Dla F = 100 kN = 100 000 N oraz A = 0,0025 m2 otrzymujemy σ = 100 000 / 0,0025 = 40 000 000 Pa, czyli 40 MPa. Pozostałe odpowiedzi wynikają z błędnych przeliczeń jednostek lub przesunięcia przecinka.

Pełne wyjaśnienie:

Naprężenie rozciągające (naprężenie normalne) w pręcie lub rurze obciążonej osiowo wyznacza się z definicji jako stosunek siły działającej wzdłuż osi elementu do pola przekroju poprzecznego:

σ = F / A

W zadaniu podano pole przekroju poprzecznego rury płuczkowej: A = 0,0025 m2. To ważne, bo nie trzeba tu nic liczyć ze średnicy nominalnej 4" (informacja o średnicy nie jest potrzebna do obliczeń, skoro A już znamy).

Krok 1: zamiana jednostek siły.
Siła: F = 100 kN. Ponieważ 1 kN = 1000 N, mamy:
F = 100 × 1000 N = 100 000 N.

Krok 2: podstawienie do wzoru.
σ = 100 000 N / 0,0025 m2 = 40 000 000 N/m2.

Krok 3: rozpoznanie jednostki.
1 N/m2 = 1 Pa, więc wynik to 40 000 000 Pa. Ponieważ 1 MPa = 1 000 000 Pa, otrzymujemy:
σ = 40 MPa.

Dlaczego pozostałe wyniki są błędne?

  • 25 MPa zwykle pojawia się po przypadkowym użyciu innego pola (np. 0,004 m2) albo błędnym dzieleniu przez 0,0025.
  • 4 MPa jest typowym skutkiem pominięcia przedrostka "kilo" i podstawienia 100 N zamiast 100 kN (błąd jednostek o czynnik 1000).
  • 250 MPa może wynikać z pomylenia 0,0025 m2 z 0,0004 m2 lub przesunięcia przecinka; to błąd rzędu wielkości.

W praktyce wiertniczej takie przeliczenia służą do szybkiej oceny, czy obciążenie osiowe rur podczas operacji (np. podnoszenia kolumny) nie generuje nadmiernych naprężeń w stosunku do wytrzymałości materiału i przyjętych współczynników bezpieczeństwa.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Co to jest naprężenie rozciągające w rurze płuczkowej?
Naprężenie rozciągające to naprężenie normalne powstające, gdy element jest rozciągany siłą wzdłuż osi. Liczy się je jako σ = F/A, gdzie F to siła osiowa, a A pole przekroju poprzecznego. Jednostką w SI jest Pa, często podawane w MPa.
Jak obliczyć naprężenie, gdy mam siłę w kN i pole w m2?
Użyj wzoru σ = F/A. Najpierw zamień kN na N (1 kN = 1000 N). Potem wykonaj dzielenie, otrzymując wynik w Pa (N/m2). Na końcu przelicz Pa na MPa, dzieląc przez 1 000 000.
Dlaczego w obliczeniach pojawia się jednostka MPa?
Pa (paskal) jest małą jednostką: 1 Pa = 1 N/m2. W technice typowe naprężenia mają rząd milionów Pa, więc stosuje się MPa (megapaskale), aby zapis był czytelny. 1 MPa = 106 Pa, co ułatwia kontrolę rzędu wielkości.
Czy średnica nominalna 4" jest potrzebna, jeśli podano pole 0,0025 m2?
Nie, do obliczenia naprężenia wystarczy siła i pole przekroju. Średnica byłaby potrzebna dopiero wtedy, gdyby pole nie było podane i trzeba byłoby je wyznaczyć z geometrii rury (np. z średnicy zewnętrznej i wewnętrznej). Tu pole jest dane wprost.
Jakie są najczęstsze błędy w zadaniach na σ = F/A?
Najczęściej myli się jednostki (np. traktuje 100 kN jak 100 N), błędnie przelicza Pa na MPa lub popełnia błąd przy dzieleniu przez liczbę dziesiętną (0,0025). Częsty jest też brak kontroli rzędu wielkości: warto szybko ocenić, czy wynik to dziesiątki MPa, czy setki MPa.
Jak sprawdzić, czy wynik naprężenia ma sens bez kalkulatora?
Oceń rząd wielkości: 100 kN to 105 N, a 0,0025 m2 to 2,5×10-3. Dzieląc 105 przez 10-3 dostajesz ok. 108 Pa, czyli dziesiątki MPa. Jeśli wychodzi 4 MPa lub 250 MPa, sprawdź przeliczenia.
Kiedy w wiertnictwie rury płuczkowe są najbardziej narażone na rozciąganie?
Największe rozciąganie pojawia się zwykle podczas operacji podnoszenia kolumny i pracy na dużych głębokościach, gdy ciężar zawieszonego przewodu oraz dodatkowe obciążenia dynamiczne zwiększają siłę osiową. Dlatego kontrola naprężeń i zapasu bezpieczeństwa jest elementem planowania prac wiertniczych.
Co oznacza pole przekroju poprzecznego w kontekście rury?
Pole przekroju poprzecznego to pole "ścianki" widoczne po przecięciu rury prostopadle do jej osi. W obliczeniach naprężeń osiowych wykorzystuje się pole materiału przenoszącego obciążenie, a nie pole otworu. Gdy pole jest podane w zadaniu, przyjmujesz je bez dodatkowych założeń.
Czy naprężenie i ciśnienie to to samo w obliczeniach?
Nie. Ciśnienie dotyczy obciążenia rozłożonego na powierzchni (np. płynu na ścianki), a naprężenie opisuje wewnętrzną reakcję materiału na obciążenie. W tym zadaniu chodzi o naprężenie normalne od siły osiowej, więc właściwy jest wzór σ = F/A, a nie wzory na ciśnienie hydrostatyczne.
Jak przygotować się do zadań z naprężeń na egzamin technika wiertnika?
Przećwicz schemat: (1) wypisz dane, (2) ujednolić jednostki do SI, (3) zastosuj właściwy wzór, (4) przelicz wynik do MPa, (5) sprawdź rząd wielkości. Dobrze działa też lista "pułapek": kN↔N, MPa↔Pa oraz dzielenie przez wartości typu 0,0025.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 40% zdających egzamin. trudne

Eksperci podkreślają: "Naprężenie rozciągające liczymy ze wzoru σ = F/A."

Źródła:

  • R. C. Hibbeler, "Mechanics of Materials", rozdział dotyczący naprężeń normalnych i obciążenia osiowego (Axial Load), wydania współczesne.
  • F. P. Beer, E. R. Johnston Jr., J. T. DeWolf, D. F. Mazurek, "Mechanics of Materials", rozdział: Stress and Strain / Axial Loading, wydania współczesne.
  • J. M. Gere, "Mechanics of Materials", rozdział o naprężeniach normalnych w prętach obciążonych osiowo, wydania współczesne.

Materiały:

  • Podręczniki z wytrzymałości materiałów (dział: naprężenia normalne, stan jednoosiowy)
  • Zestawy zadań z mechaniki/wytrzymałości materiałów z przeliczeniami jednostek SI
  • Notatki kursowe z podstaw mechaniki konstrukcji dla branż technicznych
Zobacz też:

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego