Kwalifikacja: MEC.09 - Organizacja i nadzorowanie procesów produkcji maszyn i urządzeń
Zawód: Technik mechanik
Ile wynosi maksymalna siła, która nie zerwie rozciąganego haka suwnicy wykonanego z pręta o przekroju poprzecznym 314 mm2, wykonanego z materiału dla którego kr = 100 MPa?
Odpowiedzi
Informacja zwrotna
Maksymalna siła, która może być przyłożona do haka suwnicy, jest określona przez jego wytrzymałość na rozciąganie, która w tym przypadku opisana jest przez granicę plastyczności materiału (kr). Granica plastyczności wynosząca 100 MPa oznacza, że materiał zaczyna tracić swoje właściwości mechaniczne przy tej wartości naprężenia. Aby obliczyć maksymalną siłę, wystarczy pomnożyć granicę plastyczności przez powierzchnię przekroju poprzecznego haka. Wzór na naprężenie (σ) to σ = F/A, gdzie F to siła, a A to pole przekroju poprzecznego. Po przekształceniu wzoru uzyskujemy F = σ * A. W tym przypadku: F = 100 MPa * 314 mm² = 31,4 kN. Takie obliczenia są kluczowe w projektowaniu elementów nośnych w inżynierii, ponieważ pozwalają na zapewnienie bezpieczeństwa i efektywności konstrukcji. W praktyce, dobrzy inżynierowie zawsze uwzględniają współczynniki bezpieczeństwa, aby zminimalizować ryzyko uszkodzenia materiałów w rzeczywistych warunkach użytkowania.
Obliczenia związane z wytrzymałością materiałów mogą być skomplikowane, szczególnie jeśli nie uwzględnia się właściwych jednostek oraz zasad obliczeniowych. Odpowiedzi, które sugerują maksymalne siły na poziomie 3,14 kN, 0,315 kN lub 315 kN, opierają się na błędnych założeniach dotyczących obliczeń lub nieprawidłowym zrozumieniu jednostek. Na przykład, odpowiedź 3,14 kN mogła wynikać z mylnego obliczenia, które nie uwzględniało właściwej wartości granicy plastyczności lub przekroju poprzecznego. Z kolei 0,315 kN jest znacząco zaniżoną wartością, co sugeruje, że osoba udzielająca tej odpowiedzi mogła pomylić się w przeliczeniach jednostek, gdyż jednostka MPa (megapaskal) odnosi się do siły działającej na jednostkę powierzchni, a nie bezpośrednio do wartości siły. Odpowiedź 315 kN jest natomiast zbyt wysoką wartością i wskazuje na niedoszacowanie lub pominięcie kluczowych wartości w obliczeniach. Generalnie, aby prawidłowo zrozumieć takie zagadnienia, ważne jest przyswojenie wiedzy o granicach wytrzymałości materiałów, a także umiejętność ich zastosowania w praktyce inżynieryjnej. Przy projektowaniu elementów nośnych, takich jak haki suwnic, inżynierowie muszą stosować odpowiednie normy, takie jak Eurokod, które definiują metody obliczeń oraz wymagania dotyczące bezpieczeństwa konstrukcji.