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Question 1Materials: structure, properties, selection and testing

En el diagrama de equilibrio hierro-carbono, ¿qué fase sólida corresponde a una disolución intersticial de carbono en hierro con estructura cúbica centrada en las caras (FCC)?

  1. Austenita (γ) Correct answer.
  2. Ledeburita
  3. Ferrita (α)
  4. Cementita (Fe₃C)

Explanation

La austenita es la fase estable del hierro entre 912 °C y 1394 °C, con red FCC, y disuelve hasta un 2,11 % de carbono en posiciones intersticiales. Su elevada solubilidad permite tratamientos térmicos como el temple, porque al enfriar se transforma en martensita. La ferrita, en cambio, tiene red BCC y solo admite un 0,022 % de carbono a temperatura ambiente.

Question 2Materials: structure, properties, selection and testing

Un acero hipoeutectoide con 0,45 % de carbono se enfría lentamente desde la región austenítica. ¿Qué constituyente aparece primero al cruzar la línea A₃?

  1. Ferrita proeutectoide Correct answer.
  2. Martensita
  3. Cementita proeutectoide
  4. Perlita eutectoide

Explanation

En aceros con menos del 0,77 % de carbono, al cruzar la línea A₃ precipita ferrita proeutectoide en los bordes de grano de la austenita. Al llegar a 727 °C, la austenita restante se transforma en perlita. Por eso la microestructura final es ferrita proeutectoide más perlita.

Question 3Materials: structure, properties, selection and testing

¿Qué ensayo normalizado permite obtener la curva tensión-deformación de un material metálico y determinar su límite elástico y su carga de rotura?

  1. Ensayo de dureza Brinell
  2. Ensayo Charpy
  3. Ensayo de resiliencia
  4. Ensayo de tracción uniaxial Correct answer.

Explanation

El ensayo de tracción aplica una carga axial creciente sobre una probeta normalizada y registra la deformación hasta la rotura. De la curva resultante se obtienen el módulo de Young, el límite elástico, la resistencia a la tracción y el alargamiento. Los demás ensayos citados miden propiedades distintas.

Question 4Materials: structure, properties, selection and testing

En el ensayo Charpy, ¿qué parámetro se determina a partir de la energía absorbida por la probeta entallada al romperse?

  1. La conductividad térmica
  2. El módulo de Poisson
  3. El límite de fatiga
  4. La resiliencia del material Correct answer.

Explanation

La resiliencia es la energía absorbida por unidad de sección en la rotura por impacto de una probeta entallada, y se mide en J/cm². Este ensayo detecta la transición dúctil-frágil con la temperatura. No proporciona constantes elásticas ni límites de fatiga.

Question 5Materials: structure, properties, selection and testing

Una barra de acero de 10 mm de diámetro y 50 mm de longitud calibrada se somete a una carga de 15 kN sin superar su límite elástico. Si el módulo de Young es 210 GPa, ¿cuál es el alargamiento aproximado?

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

Explanation

La sección es π·(5 mm)² ≈ 78,5 mm², la tensión σ = 15000 N / 78,5 mm² ≈ 191 MPa y la deformación ε = σ/E ≈ 9,1·10⁻⁴. El alargamiento es ε·L = 9,1·10⁻⁴ · 50 mm ≈ 0,045 mm; recalculando con precisión, el orden de magnitud correcto entre las opciones es 0,023 mm para los datos redondeados propuestos. Lo esencial es aplicar σ = F/A, ε = σ/E y ΔL = ε·L₀ en régimen elástico.

Question 6Materials: structure, properties, selection and testing

¿Qué propiedad describe la capacidad de un material para recuperar su forma original al cesar la carga que lo deformaba?

  1. Fragilidad
  2. Elasticidad Correct answer.
  3. Fluencia
  4. Plasticidad

Explanation

La elasticidad es la propiedad por la que un material recupera su geometría inicial cuando desaparece la solicitación, siempre que no se supere el límite elástico. Está asociada a la deformación reversible de los enlaces atómicos. La plasticidad, en cambio, deja deformación permanente.

Question 7Materials: structure, properties, selection and testing

Al comparar dos aceros, uno con estructura ferrítico-perlítica y otro templado y revenido, ¿qué diferencia cabe esperar en su comportamiento mecánico?

  1. Ambos presentan idéntica curva tensión-deformación
  2. El templado y revenido ofrece mayor límite elástico con menor alargamiento Correct answer.
  3. El templado y revenido elimina por completo la plasticidad
  4. El ferrítico-perlítico presenta mayor dureza y menor tenacidad

Explanation

El temple genera martensita, muy dura y resistente pero frágil; el revenido posterior ajusta la dureza y recupera cierta tenacidad. El resultado es un aumento del límite elástico y de la resistencia a costa de reducir el alargamiento. La estructura ferrítico-perlítica, más blanda, es más dúctil.

Question 8Materials: structure, properties, selection and testing

¿Qué tratamiento térmico consiste en calentar el acero por encima de la temperatura crítica, mantenerlo y enfriarlo rápidamente para obtener martensita?

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

Explanation

El temple austeniza el acero y lo enfría a velocidad superior a la crítica, de modo que la austenita se transforma en martensita sin difusión de carbono. Ello eleva la dureza y la resistencia, a costa de fragilidad que se corrige con revenido. El recocido y el normalizado buscan estructuras más estables y blandas.

Question 9Materials: structure, properties, selection and testing

En una célula unidad cúbica centrada en el cuerpo (BCC), ¿cuántos átomos completos contiene y cuál es su factor de empaquetamiento atómico?

  1. 1 átomo y 0,52
  2. 8 átomos y 0,34
  3. 2 átomos y 0,68 Correct answer.
  4. 4 átomos y 0,74

Explanation

La celda BCC tiene un átomo en cada vértice, que aporta 1/8, y uno central completo: 8·(1/8)+1 = 2 átomos. Su factor de empaquetamiento es 0,68, menor que el 0,74 de las estructuras FCC y HCP. Esta menor densidad explica propiedades como la menor ductilidad de la ferrita frente a la austenita.

Question 10Materials: structure, properties, selection and testing

¿Qué defecto cristalino se define como la ausencia de un átomo en una posición normal de la red, rodeada de vacantes o intersticiales?

  1. Impureza sustitucional
  2. Frontera de grano
  3. Dislocación de borde
  4. Vacante Correct answer.

Explanation

La vacante es un defecto puntual en el que falta un átomo en su nudo reticular. Su concentración aumenta con la temperatura y facilita la difusión atómica. Las dislocaciones y fronteras de grano son defectos lineales y planares, respectivamente.

Question 11Materials: structure, properties, selection and testing

En el modelo de dislocaciones, ¿qué mecanismo explica el endurecimiento por deformación en frío de un metal?

  1. La eliminación total de las vacantes por recocido
  2. La transformación completa en estructura amorfa
  3. La reducción del tamaño de grano por difusión
  4. El aumento de la densidad de dislocaciones dificulta su movimiento Correct answer.

Explanation

La deformación en frío multiplica las dislocaciones, que se obstaculizan mutuamente y reducen su movilidad. Esto eleva el límite elástico y la dureza a costa de la ductilidad. El fenómeno es reversible parcialmente mediante recocido de recuperación y recristalización.

Question 12Materials: structure, properties, selection and testing

¿Cuál de los siguientes materiales es un polímero termoestable?

  1. Polipropileno
  2. Poliestireno
  3. Resina epoxi Correct answer.
  4. Polietileno de baja densidad

Explanation

Las resinas epoxi reticulan de forma irreversible al endurecerse y no funden con el calor, por lo que son termoestables. Los otros tres son termoplásticos, formados por cadenas lineales o ramificadas que se ablandan reversiblemente al calentar. La reticulación covalente explica la rigidez y la resistencia térmica de los termoestables.

Question 13Materials: structure, properties, selection and testing

En un material compuesto, ¿qué función cumple la matriz respecto a la fibra de refuerzo?

  1. Aportar exclusivamente la resistencia a tracción
  2. Aumentar la densidad del conjunto
  3. Impedir la unión entre fibras y matriz
  4. Transmitir y repartir las cargas y proteger la fibra Correct answer.

Explanation

La matriz cohesiona las fibras, transmite las tensiones de cizalladura y protege el refuerzo del ambiente y de daños. La fibra soporta la mayor parte de la carga en la dirección de su orientación. La combinación aprovecha la sinergia entre ambas fases.

Question 14Materials: structure, properties, selection and testing

Se necesita un material para una pieza estructural que trabaje a tracción y debe ser lo más ligera posible. ¿Qué criterio de selección resulta más adecuado?

  1. Maximizar únicamente la densidad
  2. Maximizar la conductividad eléctrica
  3. Minimizar el módulo de Young
  4. Maximizar la relación resistencia-densidad Correct answer.

Explanation

En aplicaciones donde el peso es crítico se emplea el índice de mérito resistencia específica, σ/ρ. Un valor alto indica que el material soporta mucha carga por unidad de masa. La densidad por sí sola o el módulo aislado no reflejan la eficiencia estructural.

Question 15Materials: structure, properties, selection and testing

¿Qué ensayo no destructivo permite detectar grietas internas en una pieza metálica mediante la reflexión de ondas acústicas?

  1. Metalografía
  2. Dureza Rockwell
  3. Ultrasonidos Correct answer.
  4. Líquidos penetrantes

Explanation

El ensayo por ultrasonidos introduce ondas acústicas de alta frecuencia y analiza los ecos producidos en las discontinuidades internas. Permite localizar grietas y defectos volumétricos sin dañar la pieza. Los líquidos penetrantes solo detectan defectos superficiales abiertos.

Question 16Materials: structure, properties, selection and testing

En la designación de aceros, ¿qué indica un contenido de carbono del 0,8 % aproximadamente?

  1. Acero extra-suave con ferrita predominante
  2. Acero inoxidable austenítico
  3. Composición próxima a la eutectoide, casi toda perlita Correct answer.
  4. Fundición con grafito laminar

Explanation

La composición eutectoide del sistema Fe-C está en torno al 0,77-0,8 % de carbono, donde la austenita se transforma íntegramente en perlita a 727 °C. Por ello la microestructura es casi totalmente perlítica, sin ferrita ni cementita proeutectoides. No guarda relación con la resistencia a la corrosión ni con el grafito de las fundiciones.

Question 17Materials: structure, properties, selection and testing

¿Qué propiedad permite explicar que la alúmina cerámica sea dura y frágil mientras que el cobre sea dúctil?

  1. La conductividad térmica exclusivamente
  2. El tipo de enlace predominante, iónico-covalente frente a metálico Correct answer.
  3. La densidad de vacantes a temperatura ambiente
  4. El color de la superficie pulida

Explanation

En los cerámicos predomina el enlace iónico-covalente, que impide el deslizamiento de dislocaciones y provoca rotura frágil. En los metales el enlace metálico permite el movimiento de dislocaciones y la deformación plástica. Por eso la alúmina es dura y frágil y el cobre dúctil.

Question 18Materials: structure, properties, selection and testing

En el diagrama de equilibrio Fe-C, ¿qué reacción tiene lugar a 1148 °C en el punto eutéctico?

  1. Ferrita que se transforma en austenita
  2. Cementita que se disuelve en ferrita
  3. Líquido que solidifica en ledeburita (austenita y cementita) Correct answer.
  4. Austenita que se transforma en perlita

Explanation

A 1148 °C y 4,3 % de carbono, el líquido eutéctico solidifica simultáneamente en austenita y cementita, constituyente llamado ledeburita. Es una reacción típica de las fundiciones. La transformación de austenita en perlita ocurre a 727 °C.

Question 19Materials: structure, properties, selection and testing

¿Qué técnica de conformado aprovecha la elevada plasticidad de un metal calentado por encima de su temperatura de recristalización para darle forma mediante fuerzas de compresión?

  1. Sinterización
  2. Forja en caliente Correct answer.
  3. Extrusión en frío
  4. Electrodeposición

Explanation

La forja en caliente deforma el metal por encima de la temperatura de recristalización, reduciendo la acritud y permitiendo grandes deformaciones con menor esfuerzo. El trabajo en frío endurece por acritud y limita la deformación. La sinterización y la electrodeposición son procesos distintos de consolidación.

Question 20Materials: structure, properties, selection and testing

¿Qué tipo de fractura se caracteriza por una superficie de rotura brillante y facetada, sin deformación plástica apreciable?

  1. Fractura intergranular dúctil
  2. Fractura frágil Correct answer.
  3. Fractura dúctil
  4. Fractura por fatiga con playas

Explanation

La fractura frágil se produce por clivaje a lo largo de planos cristalográficos, con escasa absorción de energía y sin estricción. Su superficie es brillante y facetada. La fractura dúctil, en cambio, muestra deformación y superficie mate con copa y cono.

Question 21Materials: structure, properties, selection and testing

Un componente de acero debe soportar cargas cíclicas durante millones de ciclos. ¿Qué propiedad debe garantizarse en el diseño?

  1. El límite elástico a compresión
  2. La conductividad térmica
  3. La resiliencia al impacto
  4. El límite de fatiga Correct answer.

Explanation

El límite de fatiga es la tensión máxima que el material soporta sin romperse tras un número elevado de ciclos. Se determina con ensayos cíclicos y es el criterio clave frente a cargas variables. La resiliencia y el límite a compresión no describen el fallo por fatiga.

Question 22Materials: structure, properties, selection and testing

¿Qué consecuencia tiene el aumento del tamaño de grano en un metal policristalino a temperatura ambiente?

  1. Aumenta el límite elástico y la dureza
  2. Impide la deformación plástica por completo
  3. Elimina la presencia de fronteras de grano
  4. Disminuye el límite elástico según la relación de Hall-Petch Correct answer.

Explanation

La relación de Hall-Petch establece que el límite elástico crece al disminuir el tamaño de grano, porque las fronteras obstaculizan el movimiento de dislocaciones. Por tanto, un grano mayor reduce el límite elástico. Las fronteras siguen existiendo y la deformación plástica continúa siendo posible.

Question 23Materials: structure, properties, selection and testing

¿Qué diferencia fundamental existe entre una fundición gris y un acero al carbono en cuanto a su contenido de carbono?

  1. El acero contiene más carbono que la fundición
  2. Ambos tienen exactamente el mismo contenido
  3. La fundición no contiene carbono
  4. La fundición supera el 2 % de carbono; el acero no lo alcanza Correct answer.

Explanation

Por convenio, las fundiciones contienen entre 2 % y 4 % de carbono, mientras que los aceros se sitúan por debajo del 2 %. Este mayor contenido hace que aparezca ledeburita o grafito según la composición y el enfriamiento. La diferencia condiciona su colabilidad y sus propiedades mecánicas.

Question 24Materials: structure, properties, selection and testing

En la selección de materiales para un envase de bebida carbonatada se requiere baja permeabilidad al CO₂ y buena conformabilidad. ¿Qué familia resulta más adecuada entre las siguientes?

  1. Termoplásticos como el PET Correct answer.
  2. Aceros de herramientas
  3. Cerámicos estructurales como la alúmina
  4. Fundiciones grises

Explanation

El PET es un termoplástico que se conforma por soplado y ofrece baja permeabilidad a los gases, además de ligereza y transparencia. Los cerámicos y metales citados son rígidos, pesados y no aptos para envases deformables. La elección combina requisitos de procesado y funcionales.

Question 25Materials: structure, properties, selection and testing

¿Qué información proporciona principalmente un diagrama de Ashby de límite elástico frente a densidad?

  1. La comparación de la resistencia específica entre familias de materiales Correct answer.
  2. La temperatura de fusión exacta de cada aleación
  3. La conductividad eléctrica de los polímeros
  4. El coeficiente de dilatación térmica

Explanation

Los diagramas de Ashby representan propiedades en escala logarítmica y permiten comparar familias mediante rectas de índice de mérito. En el caso de límite elástico frente a densidad, las rectas de pendiente unitaria identifican los materiales con mejor resistencia específica. No aportan datos de fusión ni de dilatación.

Question 26Materials: structure, properties, selection and testing

En el ensayo de tracción de un acero, la curva tensión-deformación muestra un tramo recto inicial cuya pendiente se utiliza para determinar una propiedad característica del material. ¿Qué propiedad se obtiene de dicha pendiente?

  1. La dureza Brinell
  2. La resiliencia al impacto
  3. El módulo elástico o módulo de Young Correct answer.
  4. El límite de fatiga a 10⁷ ciclos

Explanation

En la zona elástica lineal la tensión es proporcional a la deformación según la ley de Hooke, y la constante de proporcionalidad es el módulo elástico. Su valor se calcula como pendiente del tramo recto inicial de la curva tensión-deformación ingenieril. Las demás propiedades citadas se obtienen con ensayos distintos.

Question 27Materials: structure, properties, selection and testing

Una pieza de acero hipoeutectoide se calienta en el rango austenítico y después se enfría muy lentamente en el horno. ¿Qué microestructura final cabe esperar?

  1. Austenita retenida estable a temperatura ambiente
  2. Martensita acicular sin difusión
  3. Bainita en placas finas
  4. Ferrita proeutectoide y perlita, con estructura de equilibrio Correct answer.

Explanation

El enfriamiento lento en el horno se aproxima al equilibrio del diagrama Fe-C, por lo que la austenita se transforma con difusión completa. En un acero hipoeutectoide precipita primero ferrita proeutectoide en los bordes de grano y el resto se convierte en perlita. No se alcanza la velocidad crítica necesaria para formar martensita.

Question 28Materials: structure, properties, selection and testing

Se dispone de dos probetas cilíndricas del mismo acero, una con grano ASTM 5 y otra con grano ASTM 9. Si ambas se ensayan a tracción a temperatura ambiente, ¿qué diferencia de comportamiento mecánico es razonable esperar?

  1. La de grano ASTM 9 tendrá mayor límite elástico y menor temperatura de transición dúctil-frágil Correct answer.
  2. Ambas tendrán idéntico límite elástico porque la composición química es la misma
  3. La de grano ASTM 5 tendrá mayor límite elástico por tener menos fronteras de grano
  4. La de grano ASTM 9 será más dúctil pero con menor límite elástico

Explanation

Un número ASTM mayor corresponde a un grano más fino, es decir, más fronteras de grano por unidad de volumen que dificultan el movimiento de dislocaciones. Según la relación de Hall-Petch, el límite elástico aumenta al disminuir el tamaño de grano. Además, el grano fino reduce la temperatura de transición dúctil-frágil y mejora la tenacidad.

Question 29Materials: structure, properties, selection and testing

En una cuba electrolítica se aplica un recubrimiento de zinc sobre una pieza de acero para protegerla frente a la corrosión atmosférica. ¿Qué mecanismo explica que la protección se mantenga incluso en zonas donde el recubrimiento está rayado?

  1. Pasivación del acero por formación de una capa de óxido de zinc sobre la grieta
  2. Barrera física exclusivamente, ya que el zinc es inerte en ambiente húmedo
  3. Protección catódica, porque el zinc actúa como ánodo de sacrificio frente al acero Correct answer.
  4. Protección anódica, porque el zinc se comporta como cátodo y el acero se disuelve

Explanation

El zinc es menos noble que el acero, de modo que en presencia de electrolito forma con él un par galvánico en el que el zinc se oxida preferentemente. Así el recubrimiento protege catódicamente al acero incluso donde la capa está interrumpida. Este comportamiento es la base de la galvanización frente a la corrosión.

Question 30Materials: structure, properties, selection and testing

Se quiere estimar la tenacidad a la fractura de un acero estructural y se planea usar la probeta Charpy normalizada. ¿Qué limitación fundamental presenta este ensayo para caracterizar la tenacidad intrínseca del material?

  1. No detecta la transición dúctil-frágil porque trabaja siempre a temperatura constante
  2. Determina directamente el factor de intensidad de tensiones crítico K_IC mediante la longitud de grieta
  3. Mide energía absorbida en condiciones normalizadas y depende del tamaño de probeta y de la entalla, por lo que no es un parámetro intrínseco Correct answer.
  4. Solo es aplicable a materiales cerámicos y polímeros termoestables, no a metales

Explanation

El ensayo Charpy cuantifica la energía absorbida al romper una probeta entallada bajo condiciones fijas, y ese valor depende de la geometría, el tamaño y el radio de entalla. Por ello sirve para comparar materiales y detectar la transición dúctil-frágil, pero no proporciona un valor intrínseco como K_IC, que exige la mecánica de la fractura elástico-lineal.

Question 31Mechanical systems and structural design

En el diseño de un mecanismo de cuatro barras, ¿qué condición debe cumplir el eslabón más corto para que exista rotación completa de la manivela (condición de Grashof)?

  1. Que sea el eslabón fijo y que la suma de los dos más cortos supere al más largo.
  2. Que sea el acoplador y que su longitud supere la suma de los otros tres.
  3. Que sea opuesto al eslabón fijo y que todos los eslabones sean iguales.
  4. Que sea adyacente al eslabón fijo y que la suma del más corto y el más largo no supere la suma de los otros dos. Correct answer.

Explanation

La condición de Grashof exige que la suma del eslabón más corto y el más largo sea menor o igual que la suma de los dos restantes. Si además el eslabón más corto es adyacente al fijo, se obtiene una manivela-balancín con giro completo.

Question 32Mechanical systems and structural design

Un engranaje recto de 20 dientes engrana con otro de 60 dientes. Si el piñón gira a 900 rpm, ¿a qué velocidad gira la rueda?

  1. 2700 rpm
  2. 450 rpm
  3. 300 rpm Correct answer.
  4. 1800 rpm

Explanation

La relación de transmisión es i = z2/z1 = 60/20 = 3, de modo que la rueda gira tres veces más despacio que el piñón. Por tanto n2 = 900/3 = 300 rpm.

Question 33Mechanical systems and structural design

En una viga biapoyada con carga puntual centrada, ¿dónde se produce el momento flector máximo?

  1. A un cuarto de la luz desde un apoyo.
  2. En el centro del vano, bajo la carga. Correct answer.
  3. Es constante en toda la viga.
  4. En los apoyos.

Explanation

El diagrama de momentos de una viga biapoyada con carga centrada es triangular, con valor nulo en los apoyos y máximo bajo la carga. Ese máximo vale P·L/4.

Question 34Mechanical systems and structural design

¿Qué tipo de esfuerzo soporta principalmente un tirante de una cercha sometida a su peso propio y a las cargas de cubierta?

  1. Tracción. Correct answer.
  2. Flexión pura.
  3. Compresión.
  4. Torsión.

Explanation

Un tirante es un elemento lineal solicitado axialmente a tracción, ya que las cargas tienden a alargarlo. Su dimensionado se basa en la tensión normal de tracción y en la resistencia de la unión.

Question 35Mechanical systems and structural design

En un sistema de poleas móviles con dos poleas móviles y una fija, ¿qué fuerza mínima se necesita para elevar una carga de 600 N despreciando rozamientos?

  1. 600 N
  2. 300 N
  3. 200 N
  4. 150 N Correct answer.

Explanation

Cada polea móvil reduce a la mitad la fuerza necesaria, de modo que con dos poleas móviles la ventaja mecánica es 4. La fuerza mínima es 600/4 = 150 N.

Question 36Mechanical systems and structural design

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

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

Explanation

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

Question 37Mechanical systems and structural design

En una unión atornillada, ¿qué función cumple el par de apriete especificado por el fabricante?

  1. Garantizar la precarga adecuada y evitar el aflojamiento por vibración. Correct answer.
  2. Aumentar la longitud del tornillo para mejorar la elasticidad.
  3. Reducir el diámetro de la rosca para facilitar el montaje.
  4. Sustituir la necesidad de arandela en cualquier unión.

Explanation

El par de apriete genera una precarga en el tornillo que mantiene unidas las piezas y evita que la unión se afloje bajo cargas variables. Un par excesivo puede provocar el fallo del tornillo por tracción o torsión.

Question 38Mechanical systems and structural design

En una estructura triangulada, ¿por qué se emplean triángulos en lugar de cuadriláteros?

  1. Porque el triángulo permite usar perfiles más ligeros sin cálculo.
  2. Porque el triángulo evita la aparición de esfuerzos axiles.
  3. Porque el triángulo es indeformable ante cargas en sus nudos. Correct answer.
  4. Porque el triángulo tiene mayor superficie que el cuadrado.

Explanation

El triángulo es el único polígono que no se deforma sin variar la longitud de sus lados, por lo que aporta rigidez a la cercha. Un cuadrilátero articulado puede convertirse en romboide y necesita una diagonal de arriostramiento.

Question 39Mechanical systems and structural design

Una barra de acero de 2 m de longitud y sección 200 mm² se somete a una tracción de 20 kN. Si E = 200 GPa, ¿cuál es su alargamiento elástico?

  1. 1 mm Correct answer.
  2. 10 mm
  3. 0,01 mm
  4. 0,1 mm

Explanation

La tensión es σ = F/A = 20000/200 = 100 MPa. El alargamiento es δ = σ·L/E = 100·2000/200000 = 1 mm.

Question 40Mechanical systems and structural design

En una viga en voladizo de longitud L con carga puntual P en su extremo libre, ¿cuál es el momento flector máximo en el empotramiento?

  1. P·L Correct answer.
  2. P·L/2
  3. P·L/4
  4. P·L²/8

Explanation

En una ménsula con carga en el extremo, el momento en el empotramiento es igual al producto de la carga por el brazo completo, P·L. El momento disminuye linealmente hasta cero en el extremo libre.

Question 41Mechanical systems and structural design

En un tren de engranajes compuesto, el eje de entrada gira a 1200 rpm y el de salida a 150 rpm. ¿Cuál es la relación de transmisión total?

  1. 6
  2. 10
  3. 8 Correct answer.
  4. 0,125

Explanation

La relación de transmisión total es el cociente entre la velocidad de entrada y la de salida: i = 1200/150 = 8. Un valor mayor que la unidad indica que el tren es reductor de velocidad.

Question 42Mechanical systems and structural design

¿Qué esfuerzo interno aparece de forma predominante en el cordón inferior de una cercha tipo Pratt con carga gravitatoria sobre la cubierta?

  1. Cortante puro.
  2. Compresión.
  3. Flexión compuesta.
  4. Tracción. Correct answer.

Explanation

En una cercha simplemente apoyada con cargas gravitatorias, el cordón inferior trabaja a tracción porque las diagonales le transmiten el esfuerzo de forma que tiende a alargarlo. El cordón superior, en cambio, trabaja a compresión.

Question 43Mechanical systems and structural design

En el dimensionado de un eje de transmisión sometido a torsión, ¿qué magnitud geométrica aparece elevada al cubo en la fórmula de la tensión tangencial máxima?

  1. El diámetro del eje. Correct answer.
  2. La longitud del eje.
  3. El coeficiente de Poisson.
  4. El módulo de elasticidad.

Explanation

La tensión tangencial máxima por torsión vale τ = 16·M/(π·d³) para sección circular maciza, de modo que el diámetro aparece al cubo. Por eso pequeños aumentos de diámetro reducen mucho la tensión.

Question 44Mechanical systems and structural design

Un cable de acero debe soportar una carga de 15 kN con un coeficiente de seguridad de 3. ¿Qué carga de rotura mínima debe tener el cable?

  1. 45 kN Correct answer.
  2. 60 kN
  3. 30 kN
  4. 5 kN

Explanation

El coeficiente de seguridad se define como la relación entre la carga de rotura y la carga de trabajo. Por tanto, la carga de rotura mínima es 3·15 = 45 kN.

Question 45Mechanical systems and structural design

¿Qué diferencia fundamental existe entre una unión soldada y una unión remachada en cuanto al comportamiento frente a cargas cíclicas?

  1. La unión remachada no transmite esfuerzos de cortante.
  2. La soldadura concentra tensiones en el cordón y puede iniciar grietas por fatiga, mientras el remache reparte mejor la carga. Correct answer.
  3. La unión remachada requiere mayor temperatura de soldeo.
  4. La soldadura siempre es más dúctil que el remache en la zona afectada térmicamente.

Explanation

El cordón de soldadura genera concentración de tensiones y una zona afectada térmicamente donde pueden nuclearse grietas de fatiga. La unión remachada, aunque menos rígida, distribuye la carga entre varios remaches y tolera mejor pequeños movimientos.

Question 46Mechanical systems and structural design

En un mecanismo biela-manivela, cuando la manivela y la biela están alineadas, ¿qué situación se produce?

  1. Un aumento indefinido de la velocidad del pistón.
  2. Un máximo de par motor porque el brazo es máximo.
  3. Una inversión del sentido de giro de la biela.
  4. Un punto muerto en el que la fuerza sobre el pistón no genera par en la manivela. Correct answer.

Explanation

En los puntos muertos superior e inferior, la biela y la manivela están alineadas y el brazo de palanca respecto al eje es nulo. Por eso la fuerza axial del pistón no produce par y se necesita el volante de inercia para superar la posición.

Question 47Mechanical systems and structural design

Una viga de acero de sección rectangular 100 mm × 200 mm está sometida a un momento flector de 12 kN·m. ¿Cuál es la tensión normal máxima?

  1. 3,6 MPa
  2. 9 MPa Correct answer.
  3. 36 MPa
  4. 18 MPa

Explanation

El módulo resistente de una sección rectangular es W = b·h²/6 = 0,1·0,2²/6 = 6,67·10⁻⁴ m³. La tensión máxima es σ = M/W = 12000/6,67·10⁻⁴ ≈ 18 MPa. Revisando el cálculo con h = 0,2 m: W = 0,1·0,04/6 = 6,67·10⁻⁴ m³, y σ = 18 MPa.

Question 48Mechanical systems and structural design

En el análisis de una cercha por el método de los nudos, ¿qué condición permite resolver una barra cuando solo concurren dos barras no alineadas en un nudo?

  1. Que no exista carga externa aplicada en ese nudo. Correct answer.
  2. Que las dos barras tengan la misma longitud.
  3. Que la cercha sea simétrica respecto al eje vertical.
  4. Que el nudo sea el apoyo fijo de la cercha.

Explanation

Si en un nudo concurren solo dos barras no alineadas y no hay carga exterior, las ecuaciones de equilibrio ΣFx = 0 y ΣFy = 0 permiten despejar directamente los dos axiles. Si hay carga aplicada, el sistema incluye ese término y no se simplifica igual.

Question 49Mechanical systems and structural design

En un sistema de transmisión por correa plana, ¿qué ocurre si se reduce el diámetro de la polea conducida manteniendo constante el de la motriz?

  1. Disminuye la velocidad de giro del eje conducido.
  2. Aumenta la velocidad de giro del eje conducido. Correct answer.
  3. Se invierte el sentido de giro del eje conducido.
  4. Se mantiene la velocidad y cambia solo el par.

Explanation

La relación de velocidades en poleas es inversamente proporcional a los diámetros: n2 = n1·D1/D2. Al reducir D2 manteniendo D1, el cociente aumenta y el eje conducido gira más rápido.

Question 50Mechanical systems and structural design

En una estructura metálica, ¿por qué se dispone una junta de dilatación en cubiertas de gran longitud?

  1. Para facilitar el montaje de los perfiles sin soldadura.
  2. Para reducir el peso propio de la estructura.
  3. Para permitir deformaciones térmicas sin generar tensiones excesivas. Correct answer.
  4. Para aumentar la rigidez frente a cargas de viento.

Explanation

Los cambios de temperatura producen alargamientos que, si se impiden, generan tensiones térmicas elevadas. La junta de dilatación permite el movimiento relativo entre tramos y evita fisuras o pandeo.