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Question 1Materials: properties, structure, testing and selection

En el ensayo de tracción de un acero, ¿qué magnitud corresponde a la pendiente de la zona elástica lineal de la curva tensión-deformación?

  1. El alargamiento a rotura
  2. El límite elástico
  3. El módulo de Young Correct answer.
  4. La tenacidad

Explanation

En la región elástica lineal la tensión es proporcional a la deformación según la ley de Hooke, y esa constante de proporcionalidad es el módulo de Young. El límite elástico es una tensión, no una pendiente, y la tenacidad es una energía absorbida.

Question 2Materials: properties, structure, testing and selection

Una probeta cilíndrica de 10 mm de diámetro soporta una carga de 15 700 N sin superar su límite elástico. ¿Cuál es la tensión nominal aproximada?

  1. 100 MPa
  2. 400 MPa
  3. 50 MPa
  4. 200 MPa Correct answer.

Explanation

El área de la sección es π·(5 mm)² ≈ 78,5 mm². Dividiendo la carga entre el área resulta 15 700 N / 78,5 mm² ≈ 200 N/mm², es decir, 200 MPa.

Question 3Materials: properties, structure, testing and selection

¿Qué defecto cristalino es una línea de átomos mal alineados cuya presencia explica gran parte de la deformación plástica de los metales?

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

Explanation

Las dislocaciones son defectos lineales cuyo movimiento permite el deslizamiento de planos atómicos y, por tanto, la deformación plástica. Las vacantes son defectos puntuales y las fronteras de grano son defectos planos.

Question 4Materials: properties, structure, testing and selection

Un acero con 0,8 % de carbono se enfría muy lentamente desde la fase austenítica. ¿Qué microestructura cabe esperar en condiciones de equilibrio?

  1. Martensita
  2. Perlita Correct answer.
  3. Austenita retenida
  4. Cementita proeutectoide

Explanation

Con un contenido cercano al eutectoide y enfriamiento lento, la austenita se transforma en perlita, una estructura laminar de ferrita y cementita. La martensita y la austenita retenida requieren enfriamientos rápidos o transformaciones no difusivas.

Question 5Materials: properties, structure, testing and selection

¿Cuál de estas propiedades describe mejor la resistencia de un material a ser rayado localmente en su superficie?

  1. Resiliencia
  2. Dureza Correct answer.
  3. Maleabilidad
  4. Fluencia

Explanation

La dureza mide la resistencia a la penetración o al rayado superficial y se evalúa con ensayos como Brinell, Rockwell o Vickers. La resiliencia es energía absorbida en el rango elástico y la fluencia es deformación diferida bajo carga constante.

Question 6Materials: properties, structure, testing and selection

En un ensayo Charpy de resiliencia al impacto, ¿qué medida se registra directamente como resultado?

  1. El módulo de elasticidad dinámico
  2. La tensión máxima alcanzada
  3. El alargamiento porcentual
  4. La energía absorbida al romper la probeta Correct answer.

Explanation

El péndulo Charpy mide la energía absorbida por la probeta entallada al fracturarse, expresada en julios. Esta energía refleja la tenacidad al impacto del material y su sensibilidad a la temperatura.

Question 7Materials: properties, structure, testing and selection

Un material metálico presenta una transición dúctil-frágil marcada. ¿Qué consecuencia práctica tiene trabajar a temperaturas por debajo de esa transición?

  1. Su módulo de Young cae bruscamente
  2. Desaparece la deformación elástica
  3. Aumenta su ductilidad y su alargamiento
  4. La fractura se vuelve frágil con poca absorción de energía Correct answer.

Explanation

Por debajo de la temperatura de transición la energía absorbida en el impacto cae y el material fractura de forma frágil, sin apenas deformación plástica. Esto es crítico en estructuras sometidas a bajas temperaturas o cargas dinámicas.

Question 8Materials: properties, structure, testing and selection

¿Qué tipo de enlace predomina en la mayoría de los polímeros termoplásticos y explica su flexibilidad?

  1. Enlace metálico
  2. Enlace iónico
  3. Enlace covalente tridimensional completo
  4. Enlace covalente en las cadenas con fuerzas secundarias entre ellas Correct answer.

Explanation

En los termoplásticos las cadenas están unidas internamente por enlaces covalentes, mientras que entre cadenas actúan fuerzas secundarias débiles. Al calentar, esas fuerzas se debilitan y permiten el flujo, lo que hace el material reciclable y moldeable.

Question 9Materials: properties, structure, testing and selection

¿Qué ensayo mide la dureza mediante la huella dejada por una punta de diamante con carga controlada, expresando el resultado como cociente carga-área?

  1. Tracción uniaxial
  2. Vickers Correct answer.
  3. Charpy
  4. Fatiga rotativa

Explanation

El ensayo Vickers emplea un indentador piramidal de diamante y relaciona la carga con la superficie de la huella, dando valores de dureza válidos para muchos materiales. Charpy mide energía al impacto y la tracción mide tensiones y deformaciones.

Question 10Materials: properties, structure, testing and selection

En el diagrama hierro-carbono, ¿qué fase es una solución sólida intersticial de carbono en hierro alfa con estructura cúbica centrada en el cuerpo?

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

Explanation

La ferrita es hierro alfa con estructura BCC que disuelve muy poco carbono en solución intersticial. La austenita es hierro gamma FCC y la cementita es el carburo de hierro Fe₃C.

Question 11Materials: properties, structure, testing and selection

Un polímero se calienta repetidamente y puede volver a moldearse sin degradarse. ¿A qué familia pertenece?

  1. Termoplástico Correct answer.
  2. Cerámico vítreo
  3. Termoestable
  4. Elastómero reticulado

Explanation

Los termoplásticos funden al calentarse porque sus cadenas están unidas por fuerzas secundarias reversibles, lo que permite remoldearlos varias veces. Los termoestables y elastómeros reticulados tienen enlaces covalentes entre cadenas que impiden el flujo.

Question 12Materials: properties, structure, testing and selection

¿Cómo se denomina el fenómeno por el que un metal se deforma lentamente de forma permanente bajo una carga constante mantenida a temperatura alta?

  1. Recocido
  2. Fluencia Correct answer.
  3. Revenido
  4. Fatiga

Explanation

La fluencia es la deformación dependiente del tiempo bajo tensión constante, relevante en componentes a temperatura elevada como álabes de turbina. La fatiga, en cambio, requiere cargas cíclicas.

Question 13Materials: properties, structure, testing and selection

Una barra de aluminio de 500 mm se calienta 60 °C con un coeficiente de dilatación de 23·10⁻⁶ K⁻¹. ¿Cuánto se alarga aproximadamente si se impide cualquier restricción?

  1. 69 mm
  2. 0,069 mm
  3. 6,9 mm
  4. 0,69 mm Correct answer.

Explanation

El alargamiento libre es α·L·ΔT = 23·10⁻⁶ · 500 mm · 60 K ≈ 0,69 mm. Este valor es útil para dimensionar juntas de dilatación y evitar tensiones térmicas.

Question 14Materials: properties, structure, testing and selection

¿Qué característica distingue a los materiales compuestos de los metales homogéneos?

  1. Combinan dos o más fases con propiedades distintas para obtener sinergia Correct answer.
  2. No pueden soportar cargas de tracción
  3. Su densidad es siempre mayor que la del acero
  4. Presentan siempre un solo tipo de enlace

Explanation

Un material compuesto combina matriz y refuerzo con propiedades complementarias, de modo que el conjunto supera lo que aportaría cada fase por separado. Ejemplos típicos son la fibra de carbono en matriz polimérica o el hormigón armado.

Question 15Materials: properties, structure, testing and selection

En una curva de fatiga (tensión frente al número de ciclos), ¿qué representa el límite de fatiga de un acero?

  1. La tensión máxima alcanzada en el primer ciclo
  2. La deformación plástica acumulada
  3. La tensión por debajo de la cual no se produce rotura aunque los ciclos sean muy numerosos Correct answer.
  4. La energía absorbida en el impacto

Explanation

El límite de fatiga es la amplitud de tensión bajo la cual el material soporta un número prácticamente ilimitado de ciclos sin romperse. Es propio de aceros y otros materiales con curva asintótica, y sirve para diseñar ejes y muelles.

Question 16Materials: properties, structure, testing and selection

¿Qué tratamiento térmico consiste en austenizar, enfriar rápidamente y obtener una estructura muy dura y frágil?

  1. Normalizado
  2. Temple Correct answer.
  3. Cementación
  4. Recocido

Explanation

El temple austeniza el acero y lo enfría rápidamente para formar martensita, muy dura pero frágil, por lo que suele ir seguido de revenido. El recocido y el normalizado buscan estructuras más blandas y estables.

Question 17Materials: properties, structure, testing and selection

Una pieza cerámica estructural se rompe sin deformación plástica apreciable. ¿Qué propiedad explica este comportamiento?

  1. Bajo punto de fusión
  2. Alta tenacidad a la fractura
  3. Alta conductividad eléctrica
  4. Baja ductilidad por enlaces iónicos o covalentes rígidos Correct answer.

Explanation

En los cerámicos los enlaces iónicos y covalentes impiden el movimiento de dislocaciones, por lo que no hay deformación plástica y la rotura es frágil. Por eso son sensibles a defectos y tensiones de tracción.

Question 18Materials: properties, structure, testing and selection

¿Qué información aporta principalmente la densidad de un material al seleccionarlo para una aplicación estructural?

  1. El coeficiente de dilatación
  2. El punto de fusión exacto
  3. La resistencia al desgaste superficial
  4. La masa por unidad de volumen y, combinada con la resistencia, la eficiencia específica Correct answer.

Explanation

La densidad relaciona masa y volumen, y al combinarla con propiedades mecánicas permite comparar resistencias específicas. En aeronáutica o transporte, materiales ligeros y resistentes pueden superar a los más resistentes pero pesados.

Question 19Materials: properties, structure, testing and selection

En un ensayo de tracción, la tensión de rotura verdadera se calcula con la sección instantánea. ¿Por qué difiere de la tensión nominal de rotura?

  1. Porque la sección se reduce por estricción durante el ensayo Correct answer.
  2. Porque la carga aplicada deja de medirse
  3. Porque el módulo de Young cambia con la deformación
  4. Porque la temperatura de la probeta aumenta siempre

Explanation

Al formarse la estricción, el área resistente disminuye y la tensión real sobre esa sección es mayor que la calculada con el área inicial. La tensión nominal infravalora por ello la solicitación real en la zona de rotura.

Question 20Materials: properties, structure, testing and selection

¿Cuál es la función de la fibra de refuerzo en un compuesto de matriz polimérica?

  1. Facilitar la fluencia a alta temperatura
  2. Aumentar la densidad del conjunto
  3. Aportar rigidez y resistencia en la dirección de las fibras Correct answer.
  4. Reducir la resistencia a tracción

Explanation

Las fibras soportan la mayor parte de la carga y aportan rigidez y resistencia, especialmente en su dirección, mientras la matriz transfiere las tensiones y protege las fibras. El resultado es un material anisótropo y ligero.

Question 21Materials: properties, structure, testing and selection

¿Qué tipo de corrosión se caracteriza por un ataque localizado y profundo que perfora el metal en zonas muy pequeñas?

  1. Picadura Correct answer.
  2. Pasivación
  3. Galvanoplastia
  4. Corrosión uniforme

Explanation

La picadura es una corrosión localizada que progresa en profundidad y puede perforar el material aunque la pérdida de masa global sea pequeña. Es especialmente peligrosa en aceros inoxidables expuestos a cloruros.

Question 22Materials: properties, structure, testing and selection

Un acero inoxidable contiene al menos un 10,5 % de cromo. ¿Qué aporta ese cromo frente a la corrosión?

  1. Forma una capa superficial de óxido protectora y pasivante Correct answer.
  2. Impide cualquier deformación plástica
  3. Reduce el punto de fusión
  4. Aumenta la densidad del acero

Explanation

El cromo forma una película fina y adherente de óxido de cromo que protege el metal y se regenera si se daña, fenómeno conocido como pasivación. Por eso los inoxidables resisten la corrosión atmosférica y en medios oxidantes.

Question 23Materials: properties, structure, testing and selection

En la selección de materiales mediante índices de mérito, un índice para una viga ligera a flexión combina propiedades. ¿Qué combinación es típica para minimizar masa con rigidez dada?

  1. ρ/E elevado
  2. σf·ρ elevado
  3. E·ρ elevado
  4. E/ρ elevado Correct answer.

Explanation

Para una viga a flexión con rigidez impuesta, la masa mínima se logra maximizando el índice E^(1/2)/ρ en sección rectangular, que en forma simplificada exige alta rigidez específica E/ρ. Materiales como el aluminio o los compuestos destacan por este criterio.

Question 24Materials: properties, structure, testing and selection

¿Qué diferencia fundamental existe entre un ensayo destructivo y uno no destructivo en el control de materiales?

  1. El destructivo inutiliza la probeta, mientras el no destructivo inspecciona la pieza sin dañarla Correct answer.
  2. El no destructivo no requiere equipos
  3. El no destructivo solo sirve para polímeros
  4. El destructivo mide solo dureza

Explanation

Los ensayos destructivos, como la tracción o el Charpy, llevan la probeta hasta la rotura y no permiten reutilizarla. Los no destructivos, como ultrasonidos o líquidos penetrantes, detectan defectos internos o superficiales sin alterar la pieza.

Question 25Materials: properties, structure, testing and selection

Una aleación presenta un límite elástico de 250 MPa y se somete a una tensión de trabajo de 100 MPa. ¿Qué coeficiente de seguridad respecto al límite elástico se obtiene?

  1. 4,0
  2. 2,5 Correct answer.
  3. 1,5
  4. 0,4

Explanation

El coeficiente de seguridad es la relación entre la tensión admisible del material y la tensión de trabajo: 250/100 = 2,5. Un valor mayor que la unidad indica margen antes de la deformación permanente.

Question 26Materials: properties, structure, testing and selection

En el ensayo de tracción de un acero, la curva presenta una zona lineal inicial y después una zona en la que el material se deforma sin aumento de carga. ¿Qué propiedad mecánica se obtiene de la tensión en el límite de proporcionalidad de la zona lineal?

  1. La resiliencia, obtenida del área bajo toda la curva
  2. El módulo elástico o de Young, calculado como pendiente de esa recta Correct answer.
  3. La tensión de rotura verdadera referida a la sección final
  4. El límite elástico convencional al 0,2 % de deformación

Explanation

En la zona lineal el material cumple la ley de Hooke y la pendiente tensión-deformación es el módulo elástico, que mide la rigidez del material. El límite elástico convencional se obtiene trazando una paralela a esa recta desplazada un 0,2 % de deformación, no de la pendiente. Por eso la tensión en el límite de proporcionalidad identifica directamente el módulo de Young.

Question 27Materials: properties, structure, testing and selection

Se desea fabricar el casco de una embarcación ligera con un compuesto de matriz de poliéster reforzado con fibra de vidrio. ¿Qué misión cumple la matriz polimérica en ese material compuesto?

  1. Definir la anisotropía direccional del refuerzo
  2. Transferir las cargas entre fibras y protegerlas del ambiente Correct answer.
  3. Soportar la mayor parte de la carga de tracción en la dirección de las fibras
  4. Aportar la rigidez y la resistencia específica del laminado

Explanation

En un compuesto de matriz polimérica la fibra soporta la carga y la matriz la transmite entre fibras, las mantiene unidas y las protege de la humedad y la abrasión. La matriz aporta tenacidad y cohesión, mientras que la rigidez y la resistencia específica provienen del refuerzo. Por ello la matriz no es el elemento resistente principal sino el medio de transferencia y protección.

Question 28Materials: properties, structure, testing and selection

Una viga de acero debe seleccionarse con un índice de mérito que maximice la rigidez por unidad de masa en flexión, con sección de forma fija. ¿Qué combinación de propiedades conviene maximizar?

  1. La relación entre la dureza y el coeficiente de dilatación
  2. La relación entre el límite elástico y la densidad
  3. La relación entre la tenacidad a la fractura y la densidad
  4. La relación entre la raíz cuadrada del módulo elástico y la densidad Correct answer.

Explanation

Para una viga ligera a flexión con sección geométricamente similar, el índice de mérito que minimiza la masa para una rigidez dada es E^(1/2)/ρ, donde E es el módulo elástico y ρ la densidad. La raíz cuadrada aparece porque la rigidez de la viga depende del momento de inercia, que crece con las dimensiones de la sección. Por eso conviene maximizar la raíz del módulo dividida por la densidad.

Question 29Materials: properties, structure, testing and selection

Se inspecciona una soldadura en un depósito de presión y se emplea un método que detecta discontinuidades internas sin dañar la pieza, basado en la reflexión de ondas acústicas de alta frecuencia. ¿Qué técnica corresponde y qué limita su aplicación?

  1. Líquidos penetrantes, limitada a defectos superficiales abiertos
  2. Radiografía industrial, limitada por la orientación de las grietas planas
  3. Partículas magnéticas, limitada a materiales no ferromagnéticos
  4. Ultrasonidos, limitada por la necesidad de acoplamiento y de geometrías accesibles Correct answer.

Explanation

El método descrito es el ensayo por ultrasonidos, que emite ondas acústicas y analiza sus ecos para localizar defectos internos. Requiere acoplamiento entre transductor y pieza y superficies y geometrías que permitan el barrido, lo que limita su uso en formas complejas. Además detecta mal las discontinuidades cuya orientación no refleja el haz hacia el receptor.

Question 30Materials: properties, structure, testing and selection

Un componente de aleación de aluminio trabaja a temperatura ambiente bajo una carga cíclica de amplitud constante. Tras muchos ciclos, una grieta pequeña crece de forma estable hasta provocar la fractura final. ¿Qué mecanismo describe este proceso y qué propiedad resulta crítica para el diseño?

  1. Fluencia, con la resistencia a alta temperatura como propiedad crítica
  2. Fatiga, con la tenacidad a la fractura y el umbral de crecimiento de grieta como propiedades críticas Correct answer.
  3. Desgaste abrasivo, con la dureza superficial como propiedad crítica
  4. Corrosión bajo tensión, con el potencial electroquímico como propiedad crítica

Explanation

La fractura por carga cíclica repetida es fatiga: se inicia una grieta, crece de forma estable por ciclo y termina en fractura súbita. En este escenario la vida residual la gobiernan la tenacidad a la fractura y el umbral de crecimiento de grieta, más que la resistencia estática. La fluencia exige temperaturas elevadas y la corrosión bajo tensión requiere un medio agresivo.

Question 31Mechanical systems and mechanisms: kinematics, dynamics, transmission and transformation

En un mecanismo de cuatro barras, ¿cómo se denomina el eslabón que puede girar 360° y suele ser el motor del sistema?

  1. Manivela Correct answer.
  2. Biela
  3. Corredera
  4. Balancín

Explanation

La manivela es el eslabón que realiza una rotación completa respecto a la bancada y normalmente recibe el par motor. El balancín, en cambio, solo oscila dentro de un arco limitado. Esta distinción define el tipo de mecanismo (manivela-balancín, doble manivela, etc.).

Question 32Mechanical systems and mechanisms: kinematics, dynamics, transmission and transformation

En un sistema de engranajes, la relación de transmisión i entre la rueda motriz (Z1) y la conducida (Z2) se expresa como:

  1. i = Z1 · Z2
  2. i = Z2 / Z1
  3. i = Z1 / Z2 Correct answer.
  4. i = Z2 − Z1

Explanation

La relación de transmisión se define como el cociente entre la velocidad de entrada y la de salida, que en engranajes equivale al cociente entre el número de dientes de la rueda motriz y el de la conducida. Por tanto i = Z1/Z2 = n2/n1. El producto y la diferencia de dientes no tienen significado físico en este contexto.

Question 33Mechanical systems and mechanisms: kinematics, dynamics, transmission and transformation

Una polea fija simple se emplea para elevar una carga. ¿Qué ventaja mecánica teórica proporciona?

  1. Reduce a la mitad el recorrido de la cuerda
  2. Multiplica por cuatro la fuerza aplicada
  3. Duplica la fuerza aplicada
  4. Cambia la dirección de la fuerza sin modificar su módulo Correct answer.

Explanation

En una polea fija, la tensión es la misma en ambos lados de la cuerda, por lo que la fuerza aplicada iguala a la carga y la ventaja mecánica vale 1. Su utilidad es cambiar la dirección de la fuerza para que resulte más cómoda. No amplifica el esfuerzo ni modifica el recorrido.

Question 34Mechanical systems and mechanisms: kinematics, dynamics, transmission and transformation

En una transmisión por correa entre dos poleas de diámetros D1 (motriz) y D2 (conducida), la velocidad lineal de la correa:

  1. Es la misma en ambas poleas si no hay deslizamiento Correct answer.
  2. Es proporcional a la diferencia de diámetros
  3. Es mayor en la polea pequeña
  4. Depende solo del par transmitido

Explanation

Sin deslizamiento, la correa se mueve con la misma velocidad lineal en todos sus puntos, de modo que v = ω1·r1 = ω2·r2. De ahí se deduce que las velocidades angulares son inversamente proporcionales a los radios. El par transmitido no altera esta relación cinemática ideal.

Question 35Mechanical systems and mechanisms: kinematics, dynamics, transmission and transformation

¿Qué tipo de par cinemático permite únicamente el giro relativo alrededor de un eje, con un grado de libertad?

  1. Par esférico
  2. Par prismático
  3. Par plano
  4. Par de revolución o articulación Correct answer.

Explanation

El par de revolución restringe todos los movimientos salvo la rotación alrededor de un eje, dejando un solo grado de libertad. El par prismático permite solo traslación y el esférico deja tres rotaciones. Por eso la articulación es la unión típica de los eslabones en mecanismos planos.

Question 36Mechanical systems and mechanisms: kinematics, dynamics, transmission and transformation

En un mecanismo biela-manivela, el punto muerto superior (PMS) corresponde a la posición en la que:

  1. La biela forma 90° con la manivela
  2. El cigüeñal y la biela están alineados y el pistón alcanza su máxima altura Correct answer.
  3. La manivela está perpendicular al eje del cilindro
  4. El pistón se mueve con velocidad máxima

Explanation

En el PMS la manivela y la biela quedan alineadas, de modo que el pistón se encuentra en su punto más alto de la carrera. En esa posición la velocidad del pistón es nula, aunque su aceleración es máxima. La carrera es la distancia entre PMS y PMI.

Question 37Mechanical systems and mechanisms: kinematics, dynamics, transmission and transformation

La unidad de par motor en el Sistema Internacional es:

  1. El newton metro (N·m) Correct answer.
  2. El julio por segundo (J/s)
  3. El vatio (W)
  4. El newton por metro (N/m)

Explanation

El par es el producto de una fuerza por una distancia perpendicular y su unidad SI es el newton metro (N·m). No debe confundirse con el trabajo, aunque dimensionalmente coincida, porque el par no implica desplazamiento en la dirección de la fuerza. El vatio y el julio por segundo son unidades de potencia.

Question 38Mechanical systems and mechanisms: kinematics, dynamics, transmission and transformation

En un tren de engranajes, dos ruedas dentadas que engranan directamente tienen:

  1. El mismo diámetro primitivo
  2. La misma velocidad angular
  3. El mismo número de dientes
  4. El mismo módulo y paso circular Correct answer.

Explanation

Para que dos ruedas engranen correctamente deben compartir el módulo (m = d/Z) y, por tanto, el paso circular. Lo que se iguala es la velocidad lineal en la circunferencia primitiva, no la angular ni el número de dientes. Sus diámetros primitivos solo coinciden si el número de dientes es igual.

Question 39Mechanical systems and mechanisms: kinematics, dynamics, transmission and transformation

Un motor gira a 1500 rpm y acciona mediante engranajes una rueda de 60 dientes desde un piñón de 20 dientes. ¿A qué velocidad gira la rueda conducida?

  1. 500 rpm Correct answer.
  2. 1000 rpm
  3. 750 rpm
  4. 4500 rpm

Explanation

La relación de transmisión es i = Z1/Z2 = 20/60 = 1/3, y la velocidad de salida es n2 = n1 · i = 1500/3 = 500 rpm. Al engranar un piñón pequeño con una rueda grande se reduce la velocidad y se multiplica el par. Por eso el resultado debe ser menor que la velocidad de entrada.

Question 40Mechanical systems and mechanisms: kinematics, dynamics, transmission and transformation

En un mecanismo biela-manivela con manivela de radio r = 50 mm y biela de longitud L = 200 mm, ¿cuál es la carrera del pistón?

  1. 50 mm
  2. 100 mm Correct answer.
  3. 200 mm
  4. 250 mm

Explanation

La carrera es la distancia recorrida entre el punto muerto superior y el inferior, y equivale al doble del radio de la manivela: C = 2r = 100 mm. La longitud de la biela influye en la cinemática intermedia pero no en la carrera. Por eso la cilindrada depende del diámetro y de 2r.

Question 41Mechanical systems and mechanisms: kinematics, dynamics, transmission and transformation

Un polipasto tiene una polea fija y dos poleas móviles que soportan la carga con cuatro ramales de cuerda. Despreciando rozamientos, ¿qué fuerza hay que aplicar para elevar una carga de 800 N?

  1. 200 N Correct answer.
  2. 800 N
  3. 1600 N
  4. 400 N

Explanation

La ventaja mecánica de un polipasto equivale al número de ramales que sostienen la carga, aquí cuatro. Por tanto la fuerza necesaria es F = 800/4 = 200 N. A cambio, la cuerda debe recogerse cuatro veces la altura de elevación.

Question 42Mechanical systems and mechanisms: kinematics, dynamics, transmission and transformation

Una rueda dentada de 40 dientes engrana con otra de 80 dientes. Si el par en la rueda motriz es de 30 N·m, ¿qué par aproximado se transmite a la conducida suponiendo rendimiento ideal?

  1. 15 N·m
  2. 60 N·m Correct answer.
  3. 120 N·m
  4. 30 N·m

Explanation

En un engranaje ideal, la potencia se conserva, de modo que M1·ω1 = M2·ω2. Como la velocidad se reduce a la mitad (40/80), el par se duplica: M2 = 30 · 80/40 = 60 N·m. Esta es la razón por la que los reductores aumentan el par disponible.

Question 43Mechanical systems and mechanisms: kinematics, dynamics, transmission and transformation

En una transmisión por correa, la polea motriz tiene 100 mm de diámetro y gira a 900 rpm. ¿Qué diámetro debe tener la polea conducida para girar a 300 rpm?

  1. 300 mm Correct answer.
  2. 33 mm
  3. 200 mm
  4. 150 mm

Explanation

Sin deslizamiento se cumple D1·n1 = D2·n2, de donde D2 = D1·n1/n2 = 100·900/300 = 300 mm. La polea conducida debe ser tres veces mayor para reducir la velocidad en el mismo factor. El diámetro y la velocidad angular son inversamente proporcionales.

Question 44Mechanical systems and mechanisms: kinematics, dynamics, transmission and transformation

Un mecanismo plano de cuatro barras tiene n = 4 eslabones y j = 4 pares de revolución. Aplicando el criterio de Grübler, su número de grados de libertad es:

  1. 1 Correct answer.
  2. 0
  3. 4
  4. 2

Explanation

El criterio de Grübler para mecanismos planos es G = 3(n−1) − 2j. Sustituyendo, G = 3·3 − 2·4 = 9 − 8 = 1. Un grado de libertad implica que con un solo accionamiento queda definida toda la configuración del mecanismo.

Question 45Mechanical systems and mechanisms: kinematics, dynamics, transmission and transformation

En un sistema de engranajes epicicloidal, ¿qué condición permite que el portasatélites gire mientras la corona permanece fija?

  1. Que todos los elementos giren a la misma velocidad
  2. Que el planetario y los satélites tengan el mismo número de dientes
  3. Que el planetario sea el elemento motriz y la corona esté bloqueada Correct answer.
  4. Que se elimine el portasatélites

Explanation

En un tren epicicloidal se necesitan dos entradas independientes o una entrada y un elemento fijo. Si la corona se bloquea y el planetario actúa como motriz, el movimiento se transmite a los satélites y estos obligan al portasatélites a girar. Bloquear dos elementos convertiría el tren en una estructura rígida.

Question 46Mechanical systems and mechanisms: kinematics, dynamics, transmission and transformation

Una leva de disco con seguidor de rodillo debe producir una detención (dwell) del seguidor. ¿Qué tramo del perfil de la leva corresponde a esa detención?

  1. Un tramo de radio constante respecto al centro de giro Correct answer.
  2. Un tramo de radio estrictamente decreciente
  3. Un tramo de radio estrictamente creciente
  4. Un tramo con pendiente infinita

Explanation

Durante la detención el seguidor no se desplaza, lo que exige que la distancia desde el centro de giro al perfil se mantenga constante en ese arco. Los tramos de radio creciente y decreciente corresponden a las fases de subida y bajada. La transición brusca entre tramos genera aceleraciones elevadas y por eso se suavizan con curvas adecuadas.

Question 47Mechanical systems and mechanisms: kinematics, dynamics, transmission and transformation

En un engranaje cilíndrico recto, el módulo se define como m = d/Z. Si una rueda tiene 50 dientes y diámetro primitivo de 100 mm, ¿cuál es su módulo?

  1. 2 mm Correct answer.
  2. 0,5 mm
  3. 5 mm
  4. 50 mm

Explanation

Despejando de la definición, m = d/Z = 100/50 = 2 mm. El módulo fija el tamaño de los dientes y debe coincidir en las ruedas que engranan. Un módulo mayor implica dientes más gruesos y mayor diámetro para el mismo número de dientes.

Question 48Mechanical systems and mechanisms: kinematics, dynamics, transmission and transformation

Un vehículo con ruedas de 0,30 m de radio se desplaza a 15 m/s. ¿A qué velocidad angular giran las ruedas?

  1. 5 rad/s
  2. 45 rad/s
  3. 50 rad/s Correct answer.
  4. 90 rad/s

Explanation

La velocidad lineal se relaciona con la angular mediante v = ω·r, de donde ω = v/r = 15/0,30 = 50 rad/s. Esta relación supone rodadura sin deslizamiento. Si se quisiera en rpm habría que multiplicar por 60/(2π).

Question 49Mechanical systems and mechanisms: kinematics, dynamics, transmission and transformation

En un sistema de transmisión, la potencia mecánica transmitida por un eje que gira se calcula como:

  1. P = M + ω
  2. P = M / ω
  3. P = M · ω²
  4. P = M · ω Correct answer.

Explanation

La potencia es el producto del par por la velocidad angular, P = M·ω, con M en N·m y ω en rad/s para obtener vatios. Esta expresión explica por qué a igual potencia un par alto exige baja velocidad angular. Las demás combinaciones no son dimensionalmente coherentes con la potencia.

Question 50Mechanical systems and mechanisms: kinematics, dynamics, transmission and transformation

Un reductor de tornillo sinfín de una entrada y relación 40:1 acciona una carga que requiere 200 N·m. Despreciando pérdidas, ¿qué par debe suministrar el motor?

  1. 200 N·m
  2. 5 N·m Correct answer.
  3. 40 N·m
  4. 8000 N·m

Explanation

Con rendimiento ideal el par de entrada es M1 = M2/i = 200/40 = 5 N·m, ya que el reductor multiplica el par en el mismo factor en que reduce la velocidad. En un tornillo sinfín real el rendimiento es bajo y el par de entrada sería mayor. La relación 40:1 permite obtener un par elevado con un motor pequeño.