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Question 1Materials: structure, properties, tests and selection criteria

En la designación numérica de un acero según la norma UNE-EN 10027-2, el acero 1.4301 corresponde a un acero inoxidable austenítico. ¿Qué indica el prefijo '1.' en esta designación?

  1. Que se trata de un acero aleado para herramientas
  2. Que se trata de un acero rápido de alta velocidad de corte
  3. Que se trata de un acero aleado, distinto de los aceros rápidos Correct answer.
  4. Que se trata de un acero no aleado de uso general

Explanation

En la numeración numérica europea, el primer dígito clasifica el grupo de material: el '1' identifica aceros, y dentro de ellos el bloque 1.4xxx corresponde a aceros inoxidables aleados. Los aceros rápidos se designan con el bloque 1.3xxx, por lo que el prefijo '1.' por sí solo no distingue aceros rápidos, sino que el segundo bloque numérico concreta la familia.

Question 2Materials: structure, properties, tests and selection criteria

Se ensaya a tracción una probeta cilíndrica de acero con longitud calibrada inicial L0 = 50 mm y diámetro d0 = 10 mm. Al romper, la longitud calibrada medida es 62,5 mm. ¿Cuál es el alargamiento porcentual a rotura?

  1. 20,0 %
  2. 12,5 %
  3. 6,25 %
  4. 25,0 % Correct answer.

Explanation

El alargamiento a rotura se calcula como A = [(Lf − L0)/L0]·100. Sustituyendo: (62,5 − 50)/50 · 100 = 12,5/50 · 100 = 25 %. Es una medida de ductilidad que depende de la longitud calibrada normalizada empleada.

Question 3Materials: structure, properties, tests and selection criteria

En el diagrama de equilibrio hierro-carbono, ¿qué fase es una disolución sólida intersticial de carbono en hierro alfa, con solubilidad máxima de carbono de aproximadamente 0,022 % a 727 °C?

  1. Austenita
  2. Ferrita Correct answer.
  3. Cementita
  4. Perlita

Explanation

La ferrita es la disolución sólida de carbono en hierro alfa (cúbico centrado en el cuerpo), con una solubilidad muy baja que alcanza su máximo, en torno al 0,022 %, a 727 °C. La austenita es la disolución en hierro gamma y la cementita es el carburo de hierro Fe3C, no una disolución.

Question 4Materials: structure, properties, tests and selection criteria

En un ensayo de dureza Brinell se emplea una bola de diámetro D y una carga F, midiendo el diámetro d de la huella. ¿Qué expresión corresponde al número de dureza Brinell?

  1. HB = F / (π·D·d)
  2. HB = 2F / [π·D·(D − √(D² − d²))] Correct answer.
  3. HB = F / (π·d²/4)
  4. HB = F / (D·d)

Explanation

La dureza Brinell se define como la carga dividida por la superficie del casquete esférico de la huella, cuya área es π·D·(D − √(D² − d²))/2. Por tanto HB = 2F / [π·D·(D − √(D² − d²))], expresión que garantiza consistencia dimensional de una tensión.

Question 5Materials: structure, properties, tests and selection criteria

Un componente estructural debe soportar cargas cíclicas durante su vida útil. ¿Qué propiedad debe evaluarse prioritariamente mediante un ensayo de fatiga?

  1. El límite de fatiga o resistencia a la fatiga para un número de ciclos dado Correct answer.
  2. La tenacidad a la fractura en condiciones estáticas
  3. La resistencia a la fluencia en caliente
  4. La conductividad térmica del material

Explanation

Bajo cargas cíclicas, el fallo se produce por acumulación de daño a tensiones inferiores al límite elástico estático; el ensayo de fatiga determina la tensión para la que el material soporta un número de ciclos dado (curva S-N). El límite de fatiga es la tensión por debajo de la cual, en aceros, no se produce rotura para un número elevado de ciclos.

Question 6Materials: structure, properties, tests and selection criteria

¿Cuál de las siguientes parejas relaciona correctamente un tipo de enlace con una propiedad característica de los materiales que lo presentan?

  1. Enlace metálico: elevada conductividad térmica y eléctrica Correct answer.
  2. Enlace iónico: elevada conductividad eléctrica en estado sólido
  3. Enlace covalente: baja dureza y punto de fusión bajo
  4. Enlace de Van der Waals: elevada rigidez y punto de fusión alto

Explanation

En el enlace metálico los electrones de valencia forman una nube deslocalizada que permite el transporte de carga y energía, de ahí su alta conductividad eléctrica y térmica. Los enlaces covalentes suelen dar materiales duros y con puntos de fusión elevados, y los iónicos son aislantes en estado sólido.

Question 7Materials: structure, properties, tests and selection criteria

En el ensayo de resiliencia Charpy se mide la energía absorbida al romper una probeta entallada mediante un péndulo. ¿Qué propiedad del material se evalúa principalmente?

  1. La tenacidad frente a impacto, especialmente la transición dúctil-frágil Correct answer.
  2. El módulo de elasticidad longitudinal
  3. La dureza superficial por rayado
  4. La resistencia a la corrosión intergranular

Explanation

El ensayo Charpy mide la energía absorbida en la rotura por impacto de una probeta entallada, lo que informa de la tenacidad y permite detectar la temperatura de transición dúctil-frágil. Es especialmente relevante en aceros de estructuras sometidos a bajas temperaturas.

Question 8Materials: structure, properties, tests and selection criteria

En una probeta de acero sometida a tracción uniaxial, el tramo recto de la curva tensión-deformación ingenieriles cumple la ley de Hooke. ¿Qué representa la pendiente de dicho tramo?

  1. La resiliencia del material
  2. La deformación plástica acumulada
  3. El coeficiente de Poisson
  4. El módulo de elasticidad o módulo de Young Correct answer.

Explanation

En la zona elástica lineal la tensión es proporcional a la deformación, σ = E·ε, y la constante de proporcionalidad E es el módulo de Young. Este parámetro mide la rigidez del material y es independiente del límite elástico o de la resistencia última.

Question 9Materials: structure, properties, tests and selection criteria

Un acero hipoeutectoide con 0,4 % de carbono se enfría lentamente desde la región austenítica. Según el diagrama Fe-C, ¿qué constituyentes presenta a temperatura ambiente?

  1. Cementita proeutectoide y perlita
  2. Únicamente martensita
  3. Ferrita proeutectoide y perlita Correct answer.
  4. Ledeburita y austenita retenida

Explanation

En los aceros hipoeutectoides, al atravesar la línea A3 precipita ferrita proeutectoide antes de alcanzar la temperatura eutectoide, y el resto de austenita se transforma en perlita a 727 °C. Por ello la microestructura final es ferrita proeutectoide más perlita.

Question 10Materials: structure, properties, tests and selection criteria

Se desea seleccionar un material para una pieza que debe ser ligera y rígida, comparando aleaciones de aluminio y aceros. ¿Qué índice de mérito resulta adecuado si el objetivo es minimizar la masa de una barra sometida a tracción sin superar una deformación elástica admisible?

  1. σy·ρ
  2. E·ρ
  3. E/ρ Correct answer.
  4. ρ/E

Explanation

Para una barra en tracción con rigidez impuesta, la masa es proporcional a ρ/E, de modo que conviene maximizar E/ρ, índice que combina rigidez específica. Cuanto mayor sea E/ρ, menor será la masa necesaria para una deformación elástica dada.

Question 11Materials: structure, properties, tests and selection criteria

Un acero al carbono se somete a temple y revenido. ¿Cuál es el efecto principal del revenido posterior al temple?

  1. Eliminar por completo la martensita para obtener ferrita pura
  2. Reducir la fragilidad y las tensiones internas, ajustando dureza y tenacidad Correct answer.
  3. Aumentar la dureza por encima de la martensita virgen
  4. Provocar un crecimiento de grano austenítico severo

Explanation

El revenido consiste en calentar el acero templado a temperatura inferior a la de austenización para aliviar tensiones y transformar parcialmente la martensita, mejorando la tenacidad a costa de cierta dureza. La temperatura y el tiempo de revenido permiten ajustar el compromiso resistencia-tenacidad.

Question 12Materials: structure, properties, tests and selection criteria

En un ensayo de tracción, la tensión ingenieril máxima que alcanza la curva antes de la estricción se denomina resistencia a la tracción. ¿Qué ocurre en la probeta justo después de superar ese punto?

  1. Comienza la estricción localizada y la carga ingenieril disminuye hasta la rotura Correct answer.
  2. El material experimenta un endurecimiento indefinido sin reducción de sección
  3. Se recupera la deformación elástica y la probeta vuelve a su longitud inicial
  4. La deformación se vuelve instantáneamente nula

Explanation

Tras la carga máxima, la deformación se localiza en una zona estrecha denominada estricción, lo que reduce el área resistente y hace descender la carga ingenieril medida hasta la rotura. La deformación plástica es irreversible, por lo que no se recupera la longitud inicial.

Question 13Materials: structure, properties, tests and selection criteria

¿Qué característica estructural define a los materiales polímeros termoplásticos frente a los termoestables?

  1. Su estructura es exclusivamente cristalina y sin regiones amorfas
  2. Están formados por cadenas lineales o ramificadas unidas por fuerzas secundarias, que se ablandan con el calor Correct answer.
  3. Presentan enlaces metálicos entre sus cadenas
  4. Poseen una red tridimensional reticulada irreversible

Explanation

Los termoplásticos constan de cadenas macromoleculares lineales o ramificadas unidas por fuerzas intermoleculares débiles, por lo que pueden reblandecerse y moldearse repetidamente al calentarse. Los termoestables, en cambio, forman una red reticulada covalente que impide la fusión por calentamiento.

Question 14Materials: structure, properties, tests and selection criteria

En la selección de materiales para un componente sometido a desgaste superficial severo, ¿qué propiedad resulta más determinante junto con la tenacidad del núcleo?

  1. El coeficiente de dilatación térmica
  2. La dureza superficial Correct answer.
  3. La densidad del material
  4. La conductividad eléctrica

Explanation

La resistencia al desgaste abrasivo y adhesivo depende en gran medida de la dureza superficial, mientras que la tenacidad del núcleo evita el agrietamiento bajo cargas. Por eso se emplean tratamientos como cementación o nitruración, que endurecen la superficie manteniendo un núcleo tenaz.

Question 15Materials: structure, properties, tests and selection criteria

Según la clasificación de los aceros inoxidables, ¿qué tipo se caracteriza por ser no magnético, no endurecible por tratamiento térmico y con estructura cúbica centrada en las caras a temperatura ambiente?

  1. Austenítico Correct answer.
  2. Ferrítico
  3. Martensítico
  4. Perlítico

Explanation

Los aceros inoxidables austeníticos, con estructura FCC estabilizada por níquel, son no magnéticos y endurecen por deformación en frío, no por temple. Los martensíticos son magnéticos y endurecibles por temple, y los ferríticos son magnéticos y no endurecibles.

Question 16Materials: structure, properties, tests and selection criteria

Una pieza de fundición gris presenta una estructura con láminas de grafito. ¿Qué consecuencia mecánica tiene esta morfología del grafito?

  1. Excelente ductilidad y gran alargamiento a rotura
  2. Alta tenacidad y elevada resistencia al impacto
  3. Buena capacidad de amortiguamiento de vibraciones y baja resistencia a tracción Correct answer.
  4. Alta resistencia a tracción comparable a un acero de bonificación

Explanation

Las láminas de grafito actúan como concentradores de tensión y debilitan la matriz en tracción, reduciendo resistencia y ductilidad. Sin embargo, esa misma morfología disipa energía y proporciona a la fundición gris una notable capacidad de amortiguamiento, útil en bancadas de máquinas.

Question 17Materials: structure, properties, tests and selection criteria

En un ensayo de dureza Vickers se obtiene una huella con diagonales de 0,35 mm empleando una carga de 294 N. ¿Qué tipo de penetrador se utiliza en este ensayo?

  1. Un cono de diamante con ángulo de 120°
  2. Una pirámide de base cuadrada con ángulo entre caras de 136° Correct answer.
  3. Una bola de acero templado de 10 mm de diámetro
  4. Una esfera de carburo de tungsteno de 2,5 mm

Explanation

El ensayo Vickers emplea un penetrador piramidal de diamante de base cuadrada con un ángulo entre caras opuestas de 136°, y la dureza se calcula a partir de la diagonal media de la huella. Las bolas corresponden a Brinell y el cono de diamante a Rockwell C.

Question 18Materials: structure, properties, tests and selection criteria

Un material compuesto está formado por fibras de carbono continuas alineadas en una matriz polimérica. ¿Cómo es su comportamiento mecánico típico en la dirección de las fibras frente a la dirección transversal?

  1. Mayor resistencia y rigidez en la dirección de las fibras que en la transversal Correct answer.
  2. Isótropo, sin dependencia de la orientación de las fibras
  3. Mayor resistencia en la dirección transversal que en la longitudinal
  4. Idéntico en ambas direcciones porque la matriz domina el comportamiento

Explanation

En un compuesto unidireccional las fibras soportan la mayor parte de la carga en su dirección, proporcionando alta resistencia y rigidez longitudinal. En la dirección transversal las propiedades las controla la matriz, mucho más débil, de modo que el material es anisótropo.

Question 19Materials: structure, properties, tests and selection criteria

¿Qué defecto cristalino se define como una línea de átomos desplazados que permite el deslizamiento plástico de los metales?

  1. Dislocación Correct answer.
  2. Frontera de grano
  3. Vacante
  4. Átomo intersticial

Explanation

Las dislocaciones son defectos lineales cuya migración a través de la red permite la deformación plástica por deslizamiento de planos cristalinos. Su movimiento explica que los metales sean dúctiles con tensiones muy inferiores a la resistencia teórica del cristal perfecto.

Question 20Materials: structure, properties, tests and selection criteria

En el ensayo de tracción de un acero, el límite elástico convencional se determina frecuentemente al 0,2 % de deformación. ¿Qué significa este valor?

  1. La tensión máxima que soporta la probeta antes de la rotura
  2. La energía absorbida por unidad de volumen hasta la rotura
  3. La tensión para la que la deformación plástica remanente tras descargar es del 0,2 % Correct answer.
  4. La deformación total, elástica y plástica, al alcanzar la carga máxima

Explanation

El límite elástico al 0,2 % se obtiene trazando una paralela al tramo elástico desplazada 0,2 % en deformación y hallando su intersección con la curva. Representa la tensión a la que queda una deformación plástica remanente del 0,2 % tras descargar, útil cuando no hay un límite elástico definido.

Question 21Materials: structure, properties, tests and selection criteria

Un acero con 0,8 % de carbono se austeniza y se enfría muy rápidamente en agua. ¿Qué microestructura se obtiene predominantemente si se evita la difusión?

  1. Ferrita y cementita en equilibrio
  2. Austenita estable a temperatura ambiente
  3. Perlita gruesa
  4. Martensita Correct answer.

Explanation

Un enfriamiento rápido impide la difusión del carbono y provoca una transformación martensítica, sin difusión, que genera una estructura tetragonal centrada en el cuerpo muy tensionada y dura. La martensita es metaestable y suele requerir un revenido posterior.

Question 22Materials: structure, properties, tests and selection criteria

En la designación de un acero según la norma UNE-EN 10027-1, la letra 'C' seguida de un número, como C45, indica que se trata de un acero al carbono con un contenido de carbono aproximado del 0,45 %. ¿Qué representa ese número?

  1. El número de dureza Brinell garantizado
  2. El porcentaje de carbono multiplicado por 100 Correct answer.
  3. La carga de rotura en MPa
  4. La temperatura de temple en grados Celsius

Explanation

En la designación simbólica de aceros al carbono, el número que sigue a la letra C corresponde al contenido de carbono en centésimas de porcentaje, es decir, el porcentaje multiplicado por 100. Así, C45 designa un acero con aproximadamente 0,45 % de carbono.

Question 23Materials: structure, properties, tests and selection criteria

Para una aplicación que requiere máxima ligereza y buena resistencia específica en una estructura aeronáutica, se comparan aleaciones de aluminio, aceros y aleaciones de titanio. ¿Qué criterio de selección resulta más adecuado?

  1. Maximizar el módulo de Young absoluto
  2. Maximizar la resistencia específica σy/ρ Correct answer.
  3. Minimizar la tenacidad a la fractura
  4. Maximizar la densidad del material

Explanation

Cuando el peso es crítico, interesa la resistencia por unidad de masa, es decir, el índice σy/ρ, que permite comparar materiales ligeros con resistentes. Las aleaciones de aluminio y titanio destacan por su elevada resistencia específica frente a los aceros.

Question 24Materials: structure, properties, tests and selection criteria

En un ensayo de dureza Rockwell C se aplica primero una carga preliminar y luego una carga adicional. ¿Por qué se emplea la carga preliminar?

  1. Para eliminar el efecto de las irregularidades superficiales y asentar el penetrador Correct answer.
  2. Para determinar el módulo elástico del material
  3. Para provocar la rotura frágil de la probeta
  4. Para medir la energía absorbida por impacto

Explanation

La carga preliminar del ensayo Rockwell asienta el penetrador y elimina la influencia de la rugosidad y de pequeñas irregularidades de la superficie. A partir de esa posición se mide la profundidad adicional de penetración producida por la carga total, que define la dureza.

Question 25Materials: structure, properties, tests and selection criteria

Un material cerámico presenta alta dureza y elevado punto de fusión, pero baja tenacidad. ¿Qué explicación estructural justifica esta combinación de propiedades?

  1. Sus enlaces iónicos y covalentes fuertes dificultan el movimiento de dislocaciones y la deformación plástica Correct answer.
  2. Su estructura amorfa carece de cualquier tipo de enlace fuerte
  3. Sus cadenas poliméricas se deslizan fácilmente bajo carga
  4. Sus enlaces metálicos permiten la movilidad de electrones y de dislocaciones

Explanation

En los cerámicos predominan enlaces iónicos y covalentes muy direccionales y energéticos, que impiden el deslizamiento de dislocaciones y provocan fractura frágil en lugar de deformación plástica. De ahí su gran dureza y su baja tenacidad.

Question 26Materials: structure, properties, tests and selection criteria

En el diagrama de equilibrio hierro-carbono, ¿qué fase es una disolución sólida intersticial de carbono en hierro alfa (cúbico centrado en el cuerpo) con un límite máximo de solubilidad de aproximadamente 0,022 % a 727 °C?

  1. Ledeburita
  2. Cementita
  3. Austenita
  4. Ferrita Correct answer.

Explanation

La ferrita es la disolución sólida de carbono en hierro alfa, de red cúbica centrada en el cuerpo, y su solubilidad es muy baja (0,022 % a 727 °C y aún menor a temperatura ambiente). La cementita es el carburo de hierro Fe3C, un compuesto definido y no una disolución. La austenita disuelve carbono en hierro gamma cúbico centrado en las caras, con solubilidad máxima de 2,11 %.

Question 27Materials: structure, properties, tests and selection criteria

Una barra cilíndrica de aluminio de 10 mm de diámetro y 200 mm de longitud se somete a una fuerza de tracción de 6280 N. Si el módulo de elasticidad es 70 GPa, ¿cuál es el alargamiento elástico aproximado de la barra?

  1. 2,3 mm
  2. 0,23 mm Correct answer.
  3. 0,0023 mm
  4. 0,023 mm

Explanation

La tensión es F/A con A = π·(0,005 m)² = 7,85·10⁻⁵ m², resultando 80 MPa. La deformación unitaria es σ/E = 80·10⁶/70·10⁹ = 1,14·10⁻³, y el alargamiento es ε·L = 1,14·10⁻³ · 200 mm ≈ 0,23 mm. El cálculo se mantiene en régimen elástico, por lo que se aplica la ley de Hooke.

Question 28Materials: structure, properties, tests and selection criteria

Para fabricar un depósito de gran volumen que debe resistir sin deformarse de forma apreciable y a bajo coste, se comparan dos aceros con el mismo límite elástico pero distinto módulo de elasticidad. ¿Qué criterio de selección explica que la rigidez estructural dependa del módulo y no del límite elástico?

  1. La rigidez depende del límite elástico, que aumenta con el temple y por tanto eleva el módulo.
  2. La rigidez elástica depende del módulo de Young, que es una propiedad intrínseca casi independiente del tratamiento térmico. Correct answer.
  3. La rigidez depende de la tenacidad, que integra el área bajo la curva hasta la rotura.
  4. La rigidez depende de la dureza superficial, que se incrementa con tratamientos termoquímicos.

Explanation

En régimen elástico la deformación cumple σ = E·ε, de modo que la capacidad de resistir deformación sin ceder a una tensión dada la fija el módulo de Young. El módulo es una propiedad intrínseca ligada a las fuerzas de enlace y apenas varía con el tratamiento térmico o la composición dentro de una misma familia de aceros. El límite elástico indica cuándo comienza la deformación plástica, no la rigidez previa.

Question 29Materials: structure, properties, tests and selection criteria

Un material cerámico iónico como la alúmina presenta una temperatura de fusión muy elevada y gran dureza, pero se fractura sin apenas deformación previa. ¿Qué rasgo de su estructura explica este comportamiento?

  1. Contiene una elevada densidad de dislocaciones móviles que se acumulan en los bordes de grano.
  2. Posee una estructura amorfa sin orden atómico que impide cualquier movimiento de dislocaciones.
  3. Sus enlaces iónicos y covalentes son fuertes y direccionales, con pocos sistemas de deslizamiento activos a temperatura ambiente. Correct answer.
  4. Su red cristalina permite el deslizamiento libre de planos atómicos incluso a baja temperatura.

Explanation

En los cerámicos los enlaces iónicos y covalentes son fuertes y muy direccionales, lo que dificulta el movimiento de dislocaciones y reduce los sistemas de deslizamiento disponibles. Por ello apenas existe deformación plástica antes de la rotura y el fallo es frágil. La elevada energía de enlace explica también su alto punto de fusión y su dureza.

Question 30Materials: structure, properties, tests and selection criteria

En la designación de un acero según la norma UNE-EN 10027-1, un acero identificado como C45 indica que su contenido nominal de carbono es aproximadamente:

  1. 0,45 % Correct answer.
  2. 0,045 %
  3. 4,5 %
  4. 45 %

Explanation

En la designación simbólica de los aceros al carbono de construcción, la letra C va seguida de un número que representa el contenido medio de carbono en tanto por ciento multiplicado por 100. Por tanto, C45 corresponde a un acero con aproximadamente 0,45 % de carbono. Este contenido lo sitúa como acero de medio carbono, apto para temple y revenido.

Question 31Mechanical systems: statics, kinematics, dynamics and machine elements

En un sistema de fuerzas coplanarias concurrentes en equilibrio, ¿qué condición vectorial debe cumplirse necesariamente?

  1. Cada fuerza debe tener un par de reacción aplicado en el mismo punto.
  2. El momento resultante respecto a cualquier punto debe ser máximo.
  3. La resultante de todas las fuerzas debe ser nula. Correct answer.
  4. La suma de los módulos de las fuerzas debe ser cero.

Explanation

Para que un sistema concurrente esté en equilibrio, la suma vectorial de todas las fuerzas aplicadas debe ser el vector nulo. Esto equivale a que se anulen por separado las sumas de componentes en los ejes X e Y.

Question 32Mechanical systems: statics, kinematics, dynamics and machine elements

Una viga simplemente apoyada de 4 m soporta una carga puntual de 800 N situada a 1 m del apoyo izquierdo. ¿Qué reacción vertical aparece en el apoyo derecho?

  1. 800 N
  2. 600 N
  3. 400 N
  4. 200 N Correct answer.

Explanation

Tomando momentos respecto al apoyo izquierdo: R_D·4 = 800·1, de donde R_D = 200 N. La reacción del apoyo izquierdo vale 600 N y la suma de ambas iguala la carga aplicada.

Question 33Mechanical systems: statics, kinematics, dynamics and machine elements

¿Cuál es la unidad del momento de una fuerza en el Sistema Internacional?

  1. Newton metro (N·m) Correct answer.
  2. Newton (N)
  3. Newton por metro (N/m)
  4. Julio por segundo (J/s)

Explanation

El momento se obtiene multiplicando una fuerza por una distancia perpendicular, por lo que su unidad es N·m. Aunque dimensionalmente coincide con el julio, se escribe N·m para no confundirlo con energía.

Question 34Mechanical systems: statics, kinematics, dynamics and machine elements

Un cuerpo de 5 kg desliza sobre un plano horizontal con coeficiente de rozamiento cinético 0,2. Tomando g = 9,8 m/s², ¿qué fuerza horizontal constante se necesita para mantenerlo en movimiento uniforme?

  1. 9,8 N Correct answer.
  2. 49 N
  3. 4,9 N
  4. 0,98 N

Explanation

La normal iguala al peso, N = 5·9,8 = 49 N, y la fuerza de rozamiento cinético es μ·N = 0,2·49 = 9,8 N. Como la velocidad es constante, la fuerza aplicada debe igualar al rozamiento.

Question 35Mechanical systems: statics, kinematics, dynamics and machine elements

En un movimiento circular uniforme, ¿qué afirmación sobre la aceleración es correcta?

  1. Es tangente a la trayectoria y de módulo constante.
  2. Es nula porque el módulo de la velocidad no cambia.
  3. Tiene la misma dirección que la velocidad angular.
  4. Apunta hacia el centro y su módulo es v²/R. Correct answer.

Explanation

Aunque el módulo de la velocidad sea constante, cambia su dirección, lo que genera una aceleración centrípeta dirigida al centro de valor v²/R. La aceleración tangencial es nula en este movimiento.

Question 36Mechanical systems: statics, kinematics, dynamics and machine elements

¿Qué relación describe la ley de Hooke aplicada a un resorte lineal?

  1. F = k/x
  2. F = k·x, con F opuesta al alargamiento Correct answer.
  3. F = m·a
  4. F = μ·N

Explanation

La ley de Hooke establece que la fuerza recuperadora es proporcional al alargamiento, F = k·x, y actúa en sentido contrario a la deformación. La constante k se mide en N/m.

Question 37Mechanical systems: statics, kinematics, dynamics and machine elements

En una transmisión por poleas con correa, la polea motriz tiene 100 mm de diámetro y gira a 600 rpm. Si la polea conducida tiene 300 mm de diámetro, ¿a qué velocidad gira?

  1. 300 rpm
  2. 200 rpm Correct answer.
  3. 1800 rpm
  4. 600 rpm

Explanation

La relación de transmisión es i = D₂/D₁ = 300/100 = 3, de modo que n₂ = n₁/i = 600/3 = 200 rpm. A mayor diámetro de la polea conducida, menor velocidad de giro.

Question 38Mechanical systems: statics, kinematics, dynamics and machine elements

¿Qué magnitud mide la relación entre el trabajo útil obtenido y la energía aportada a una máquina?

  1. El par motor
  2. La potencia indicada
  3. El rendimiento Correct answer.
  4. La relación de compresión

Explanation

El rendimiento es el cociente entre la energía útil y la energía suministrada, siempre menor o igual que la unidad en máquinas reales. Suele expresarse en porcentaje.

Question 39Mechanical systems: statics, kinematics, dynamics and machine elements

Un cilindro hidráulico de 40 mm de diámetro recibe una presión de 5 MPa. ¿Qué fuerza teórica ejerce?

  1. 1257 N
  2. 6283 N Correct answer.
  3. 628 N
  4. 200 N

Explanation

El área es A = π·(0,02)² ≈ 1,257·10⁻³ m², y la fuerza F = p·A = 5·10⁶·1,257·10⁻³ ≈ 6283 N. Hay que usar el radio, no el diámetro, al calcular el área.

Question 40Mechanical systems: statics, kinematics, dynamics and machine elements

En una viga empotrada en un extremo y libre en el otro, con una carga puntual en el extremo libre, ¿dónde se produce el momento flector máximo?

  1. En el punto medio de la viga
  2. Es constante en toda la viga
  3. En el empotramiento Correct answer.
  4. En el extremo libre

Explanation

El momento flector crece linealmente desde cero en el extremo libre hasta su valor máximo en el empotramiento, donde vale F·L. Por eso el empotramiento es la sección más solicitada.

Question 41Mechanical systems: statics, kinematics, dynamics and machine elements

Un bloque de 10 kg cuelga de dos cables que forman 90° entre sí, dispuestos simétricamente respecto a la vertical. ¿Qué tensión soporta cada cable?

  1. 98 N
  2. 69,3 N Correct answer.
  3. 49 N
  4. 138,6 N

Explanation

Cada cable forma 45° con la vertical. Planteando el equilibrio vertical, 2·T·cos45° = 98 N, de donde T ≈ 69,3 N. La suma vectorial de las dos tensiones iguala al peso.

Question 42Mechanical systems: statics, kinematics, dynamics and machine elements

Una partícula parte del reposo con aceleración constante de 3 m/s². ¿Qué distancia recorre en los primeros 5 s?

  1. 37,5 m Correct answer.
  2. 15 m
  3. 30 m
  4. 75 m

Explanation

Con velocidad inicial nula, s = ½·a·t² = ½·3·25 = 37,5 m. La velocidad final sería 15 m/s, pero no es lo que se pide.

Question 43Mechanical systems: statics, kinematics, dynamics and machine elements

En un plano inclinado sin rozamiento de 30°, un bloque de 4 kg se desliza. ¿Cuál es su aceleración? Tomar g = 9,8 m/s².

  1. 4,9 m/s² Correct answer.
  2. 8,49 m/s²
  3. 2,45 m/s²
  4. 9,8 m/s²

Explanation

La componente del peso paralela al plano es m·g·sen30° = 4·9,8·0,5 = 19,6 N. Dividiendo entre la masa, a = g·sen30° = 4,9 m/s², independiente de la masa.

Question 44Mechanical systems: statics, kinematics, dynamics and machine elements

Un volante gira a 300 rpm. ¿Cuál es su velocidad angular en rad/s?

  1. 1885 rad/s
  2. 50 rad/s
  3. 31,4 rad/s Correct answer.
  4. 300 rad/s

Explanation

Se convierte dividiendo entre 60 y multiplicando por 2π: ω = 300·2π/60 = 10π ≈ 31,4 rad/s. La frecuencia en hercios sería 5 Hz.

Question 45Mechanical systems: statics, kinematics, dynamics and machine elements

En un engranaje de ruedas dentadas, la rueda motriz tiene 20 dientes y la conducida 60. Si el par aplicado a la motriz es de 10 N·m, ¿qué par teórico transmite la conducida?

  1. 60 N·m
  2. 30 N·m Correct answer.
  3. 10 N·m
  4. 3,33 N·m

Explanation

La relación de transmisión es i = Z₂/Z₁ = 3, y el par se multiplica por esa relación: M₂ = M₁·i = 30 N·m. La velocidad angular se reduce en la misma proporción.

Question 46Mechanical systems: statics, kinematics, dynamics and machine elements

Un motor eléctrico desarrolla una potencia de 1,5 kW a 1500 rpm. ¿Qué par útil entrega en el eje?

  1. 9,55 N·m Correct answer.
  2. 95,5 N·m
  3. 0,955 N·m
  4. 1,5 N·m

Explanation

La potencia es P = M·ω, con ω = 1500·2π/60 ≈ 157 rad/s. Despejando, M = 1500/157 ≈ 9,55 N·m.

Question 47Mechanical systems: statics, kinematics, dynamics and machine elements

En un sistema de dos fuerzas paralelas del mismo sentido aplicadas en una barra rígida, ¿dónde se sitúa su resultante?

  1. En el punto de aplicación de la fuerza mayor
  2. Fuera del segmento que une ambas fuerzas
  3. En el punto medio del segmento, siempre
  4. En un punto interior que cumple F₁·d₁ = F₂·d₂ Correct answer.

Explanation

La resultante de dos fuerzas paralelas del mismo sentido es paralela, de módulo la suma y situada entre ambas, cumpliendo el teorema de momentos F₁·d₁ = F₂·d₂. Está más cerca de la fuerza mayor.

Question 48Mechanical systems: statics, kinematics, dynamics and machine elements

Una masa de 2 kg unida a un resorte de constante 200 N/m oscila horizontalmente sin rozamiento. ¿Cuál es su periodo?

  1. 0,628 s Correct answer.
  2. 0,314 s
  3. 1,0 s
  4. 0,1 s

Explanation

El periodo de un oscilador armónico es T = 2π·√(m/k) = 2π·√(2/200) = 2π·0,1 ≈ 0,628 s. La frecuencia sería aproximadamente 1,59 Hz.

Question 49Mechanical systems: statics, kinematics, dynamics and machine elements

En una prensa hidráulica, el émbolo pequeño tiene 5 cm² y el grande 500 cm². Si se aplican 100 N al pequeño, ¿qué fuerza se obtiene en el grande?

  1. 5000 N
  2. 1000 N
  3. 100 N
  4. 10000 N Correct answer.

Explanation

Por el principio de Pascal, la presión se transmite íntegra: F₂ = F₁·(A₂/A₁) = 100·(500/5) = 10000 N. La relación de áreas es 100.

Question 50Mechanical systems: statics, kinematics, dynamics and machine elements

Una barra horizontal de 2 m está articulada en un extremo y soporta en el otro una carga de 300 N. ¿Qué momento debe ejercer la articulación para mantenerla en equilibrio?

  1. 150 N·m
  2. 300 N·m
  3. 0 N·m
  4. 600 N·m Correct answer.

Explanation

El momento de la carga respecto a la articulación es M = F·d = 300·2 = 600 N·m. Para el equilibrio, la articulación debe aportar un momento igual y de sentido contrario.