Kwalifikacja: MEC.03 - Montaż i obsługa maszyn i urządzeń
Zawód: Technik mechanik
Kategorie: Budowa maszyn Materiały i korozja
Określ maksymalną wartość siły rozciągającej dla pręta, jeżeli jego pole przekroju poprzecznego wynosi 2 cm2, a dopuszczalne naprężenie materiału na rozciąganie wynosi 400 MPa?
Odpowiedzi
Informacja zwrotna
Poprawna odpowiedź to 80 kN, co można obliczyć, stosując wzór na siłę rozciągającą, który jest zdefiniowany jako iloczyn dopuszczalnego naprężenia i pola przekroju poprzecznego. Wzór ten przedstawia się następująco: F = σ × A, gdzie F to siła rozciągająca, σ to naprężenie, a A to pole przekroju poprzecznego. W tym przypadku pole przekroju poprzecznego pręta wynosi 2 cm², co odpowiada 2 × 10^-4 m², a dopuszczalne naprężenie wynosi 400 MPa, co można zapisać jako 400 × 10^6 Pa. Przeprowadźmy obliczenia: F = 400 × 10^6 Pa × 2 × 10^-4 m² = 80 kN. Wiedza ta jest kluczowa w różnych dziedzinach inżynierii, takich jak konstrukcje budowlane i mechanika materiałów, gdzie precyzyjne obliczenia są niezbędne do zapewnienia bezpieczeństwa i efektywności projektów. W przypadku projektowania elementów nośnych, takich jak belki czy pręty, inżynierowie muszą uwzględniać dopuszczalne wartości naprężeń, aby uniknąć uszkodzeń strukturalnych oraz zapewnić trwałość i stabilność konstrukcji.
Wybierając inne odpowiedzi niż 80 kN, można napotkać na kilka typowych błędów w myśleniu. Na przykład, wybór 4 kN lub 40 kN może wynikać z niedoszacowania pola przekroju poprzecznego lub pomyłki w jednostkach, przy czym odpowiedzi te są znacznie poniżej wartości oczekiwanej. Możliwość uzyskania wartości 800 kN może być konsekwencją błędnych założeń dotyczących jednostek lub niewłaściwego zrozumienia pojęcia naprężenia. W rzeczywistości, obliczenia takie wymagają precyzyjnego podejścia, aby nie zaniżać ani nie zawyżać wartości siły rozciągającej. Kluczowe jest zrozumienie, że siła rozciągająca jest bezpośrednio proporcjonalna do pola przekroju poprzecznego i dopuszczalnego naprężenia. Często inżynierowie muszą porównywać wyniki obliczeń z normami branżowymi, takimi jak Eurokod 3 dla konstrukcji stalowych, aby upewnić się, że projektowane elementy nie przekroczą dopuszczalnych wartości naprężeń. Nieprawidłowe wybory mogą prowadzić do poważnych konsekwencji, takich jak awaria konstrukcji, co potwierdza znaczenie dokładnych obliczeń i świadomego podejścia do projektowania inżynieryjnego.