KWALIFIKACJA MEC3 + MEC5 + MEC8 + MEC9 - CZERWIEC 2010

PYTANIE NR 26.
Wartość rzutu siły F=200 N na oś y, jak na przedstawionym rysunku, wynosi
Ilustracja przedstawia układ współrzędnych z osiami x i y, na którym zaznaczono wektor siły F o wartości 200 N.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Rzut (składowa) siły na oś y to wartość, jaką ma wektor siły w kierunku osi y.
Aby go wyznaczyć, z rysunku odczytuje się kąt położenia siły względem osi i stosuje odpowiednią funkcję trygonometryczną (sinus lub cosinus). Dla F = 200 N otrzymuje się 100 N.

Pełne wyjaśnienie:

Rzut siły na oś (czyli składowa siły wzdłuż tej osi) opisuje, jaka część wektora siły działa w kierunku danej osi układu współrzędnych. W praktyce jest to podstawowa operacja w statyce i mechanice technicznej, wykorzystywana m.in. przy analizie obciążeń elementów maszyn.

Aby wyznaczyć rzut siły F = 200 N na oś y, trzeba skorzystać z informacji z rysunku: kierunku wektora siły oraz kąta między siłą a osią (albo kąta względem osi prostopadłej). Następnie dobiera się właściwą zależność trygonometryczną:

  • gdy kąt jest mierzony względem osi x, składowa na oś y wynosi zwykle F · sin(α),
  • gdy kąt jest mierzony względem osi y, składowa na oś y wynosi zwykle F · cos(α).

Wynik 100 N oznacza, że składowa na oś y stanowi połowę wartości siły, co odpowiada sytuacji z rysunku (typowo kąt 30°/60° lub inny dający współczynnik 0,5). Ważne: w zadaniach egzaminacyjnych najczęściej podaje się wartość rzutu (bez znaku), o ile nie zaznaczono wyraźnie zwrotu osi i nie pytano o składową algebraiczną.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są niepoprawne?

  • 50 N i 20 N odpowiadałyby znacznie mniejszym składowym (wymagałyby małego współczynnika trygonometrycznego), co nie pasuje do położenia wektora na rysunku.
  • 200 N to wartość siły całkowitej, a nie jej rzut na oś. Taki wynik byłby możliwy tylko wtedy, gdyby wektor siły był idealnie równoległy do osi y.

Wskazówka egzaminacyjna: zawsze sprawdzaj, względem której osi jest zaznaczony kąt. Jeśli nie jesteś pewien, rozważ kąt dopełniający (90° − α) i wybierz funkcję, która daje sensowny rzut (mniejszy lub równy F).

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Rzut siły na oś y to składowa wektora siły działająca w kierunku osi y. Jest to "część" siły, która powoduje efekt (np. obciążenie lub przesuw) wzdłuż tej osi. W obliczeniach wyznacza się go z geometrii wektora i trygonometrii.
Najpierw odczytaj z rysunku kąt położenia siły względem osi (x lub y). Potem zastosuj zależność: gdy kąt jest do osi x, zwykle liczysz F·sin(α) dla osi y; gdy kąt jest do osi y, zwykle liczysz F·cos(α). Wynik zawsze jest ≤ F.
Rzut (składowa) to projekcja wektora na kierunek osi, więc jego wartość jest równa F·cos(β) lub F·sin(β), gdzie funkcja trygonometryczna ma wartość od 0 do 1 (dla kątów 0–90°). Dlatego składowa nie przekroczy wartości siły całkowitej.
To zależy od tego, względem której osi jest podany kąt. Jeśli kąt jest między siłą a osią, na którą robisz rzut, zwykle stosujesz cosinus. Jeśli kąt jest między siłą a osią prostopadłą do tej osi, zwykle pojawia się sinus. Zawsze sprawdź definicję kąta na rysunku.
Tak, jeśli pytanie dotyczy składowej algebraicznej i wektor siły jest skierowany przeciwnie do dodatniego zwrotu osi y. W wielu testach jednak podaje się wartość rzutu (moduł), bez znaku. O znaku decyduje zaznaczony zwrot osi i zwrot wektora na rysunku.
Najczęstsze pomyłki to: wybranie złej funkcji (sin zamiast cos), użycie kąta dopełniającego bez refleksji, przepisanie całej siły zamiast składowej oraz ignorowanie zwrotu osi (znaku). Pomaga szybka kontrola: składowa musi być mniejsza od F, chyba że wektor jest równoległy do osi.
Składowe siły mówią, jak obciążenie rozkłada się na kierunki pracy elementów (np. prowadnice, łożyska, śruby). W montażu i obsłudze maszyn pozwala to ocenić, które elementy są najbardziej obciążone w danym kierunku oraz jak ustawienie części zmienia obciążenia.
Możesz zrobić kontrolę "zdroworozsądkową": jeśli wektor jest blisko osi y, składowa y będzie bliska F; jeśli jest prawie poziomy, składowa y będzie mała. Gdy wektor jest mniej więcej pod kątem pośrednim, składowa y jest wyraźnie mniejsza od F (np. około połowy).
Bo działa efekt zakotwiczenia: widzisz F=200 N i automatycznie traktujesz to jako wynik, pomijając fakt, że pytanie dotyczy tylko składowej na jedną oś. To typowy "haczyk" w zadaniach z wektorami. Zawsze zatrzymaj się i zapytaj: czy to na pewno cała siła, czy tylko jej część?
Przećwicz: (1) rozpoznawanie kąta na rysunku, (2) dobór sin/cos, (3) szybkie oszacowanie, czy wynik ma sens. Rób krótkie serie zadań z różnymi ustawieniami osi i wektorów. Zwracaj uwagę na zwrot osi i na to, czy pytanie wymaga znaku składowej.
info

Statystycznie 56% uczniów zna prawidłową odpowiedź. średnie

Eksperci podkreślają: "Dla F = 200 N otrzymuje się 100 N."

Źródła:

  • R.C. Hibbeler, "Engineering Mechanics: Statics", rozdział o rozkładzie sił na składowe (Force components, projections), Pearson (różne wydania)
  • Ferdinand P. Beer, E. Russell Johnston Jr., "Vector Mechanics for Engineers: Statics", część: komponenty wektora i rzuty na osie (Force components and projections), McGraw-Hill (różne wydania)

Materiały:

  • Podręcznik do statyki/mechaniki technicznej (rozdziały o rozkładzie sił na składowe)
  • Zbiór zadań z mechaniki technicznej: rzut wektora na oś, składowe sił
  • Karta wzorów trygonometrycznych (sin/cos dla kątów charakterystycznych)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego