Ingeniería Mecánica: Aplicaciones del Análisis Numérico en Diseño y Análisis

Question 1

¿Cuál de las siguientes aplicaciones ilustra mejor la importancia del análisis numérico en ingeniería mecánica?

Accepted Answer

Análisis estructural para predecir la resistencia y el comportamiento de estructuras como puentes y edificios

Answer

Diseño de circuitos electrónicos para mejorar el rendimiento de los dispositivos

Answer

Modelado financiero para gestionar las inversiones y el riesgo

Answer

Predicción meteorológica para optimizar las operaciones de vuelo

Question 2

¿Qué método numérico es particularmente eficaz para resolver sistemas de ecuaciones lineales de gran escala?

Accepted Answer

Eliminación gaussiana o descomposición LU

Answer

Regla de Cramer

Answer

Iteración de Jacobi

Question 3

En el contexto del análisis de estructuras utilizando el método de los elementos finitos, ¿qué representa un elemento?

Accepted Answer

Una subdivisión geométrica de la estructura en elementos más pequeños y manejables

Answer

Un tipo específico de material utilizado en la construcción

Answer

Una fuerza aplicada a la estructura

Answer

Un conjunto de ecuaciones que describen el comportamiento de la estructura

Question 4

¿Qué propiedad material es crucial para determinar la rigidez de un material bajo carga?

Accepted Answer

Módulo de Young o módulo de elasticidad

Answer

Resistencia a la tracción

Answer

Límite elástico

Answer

Coeficiente de Poisson

Question 5

Al diseñar máquinas, ¿qué factor juega un papel crucial en garantizar su fiabilidad y longevidad?

Accepted Answer

Resistencia a la fatiga

Answer

Facilidad de mantenimiento

Answer

Apariencia estética

Answer

Coste de producción

Question 6

En cinemática, ¿qué tipo de movimiento implica la rotación de un objeto alrededor de un eje fijo?

Accepted Answer

Movimiento rotacional

Answer

Movimiento lineal

Answer

Movimiento parabólico

Answer

Movimiento oscilatorio

Question 7

¿Qué ley fundamental de la física relaciona la fuerza, la masa y la aceleración?

Accepted Answer

Segunda ley de Newton (F = ma)

Answer

Tercera ley de Newton

Answer

Ley de gravitación universal

Answer

Primera ley de Newton

Question 8

En ingeniería mecánica, ¿qué software específico se utiliza ampliamente para realizar análisis numéricos?

Accepted Answer

ANSYS o ABAQUS

Answer

AutoCAD

Answer

Microsoft Excel

Answer

MATLAB

Question 9

En el diseño de máquinas, ¿cuál es el objetivo principal del análisis numérico?

Accepted Answer

Optimizar el rendimiento y la eficiencia de los componentes.

Answer

Analizar las condiciones de falla de los componentes.

Answer

Determinar las propiedades materiales de los componentes.

Question 10

¿Qué método numérico se utiliza comúnmente para resolver ecuaciones no lineales en el diseño de máquinas?

Accepted Answer

Método de Newton-Raphson

Answer

Método de Jacobi

Answer

Método de Gauss-Seidel

Question 11

En un análisis de transferencia de calor, el número de Nusselt representa:

Accepted Answer

La relación entre la convección y la conducción de calor.

Answer

La relación entre la conducción y la radiación de calor.

Answer

La relación entre la convección y la evaporación de calor.

Question 12

¿Cuál es el objetivo principal del análisis numérico en la mecánica de fluidos?

Accepted Answer

Resolver ecuaciones que gobiernan el flujo de fluidos.

Answer

Diseñar sistemas de fluidos

Answer

Determinar las propiedades físicas de los fluidos.

Question 13

En el análisis estructural, ¿cuál es el término que describe la fuerza aplicada a una estructura?

Accepted Answer

Carga

Answer

Deformación

Answer

Tensión

Answer

Desplazamiento

Question 14

En ingeniería mecánica, ¿qué propiedad de los materiales es esencial para resistir fuerzas de tracción?

Accepted Answer

Resistencia a la tracción

Answer

Conductividad eléctrica

Answer

Capacidad calorífica

Question 15

En el diseño de máquinas, ¿qué criterio es primordial para garantizar el funcionamiento seguro?

Accepted Answer

Resistencia de los materiales

Answer

Coste

Answer

Eficiencia

Answer

Estética

Question 16

En el diseño de máquinas, ¿cuál es una aplicación práctica del análisis numérico?

Accepted Answer

Optimización de formas

Answer

Modelado de sistemas biológicos

Answer

Análisis de datos financieros

Answer

Predicción del tiempo

Question 17

En el análisis de estructuras, ¿qué método numérico se emplea para determinar desplazamientos y tensiones?

Accepted Answer

Método de los elementos finitos

Answer

Método de las diferencias finitas

Answer

Método de los mínimos cuadrados

Answer

Método de las series de Fourier

Question 18

¿Qué ecuación diferencial parcial describe el comportamiento de los fluidos?

Accepted Answer

Ecuaciones de Navier-Stokes

Answer

Ecuación de Schrödinger

Answer

Ecuación de Laplace

Answer

Ecuación de onda

Question 19

En el diseño de máquinas, ¿qué factores son cruciales para determinar la vida útil de una máquina?

Accepted Answer

Carga, materiales y condiciones de funcionamiento

Answer

Color y forma

Answer

Coste y estética

Answer

Edad del diseñador

Question 20

¿En el análisis de estructuras, qué método numérico se utiliza ampliamente para calcular desplazamientos y esfuerzos?

Accepted Answer

Método de los Elementos Finitos

Answer

Método de Diferencias Finitas

Answer

Método de Elementos de Contorno

Answer

Método de Volúmenes Finitos

Question 21

En el contexto del diseño de máquinas, ¿cuál de las siguientes técnicas se emplea para aproximar integrales?

Accepted Answer

Cuadrartura numérica

Answer

Dinámica computacional

Answer

Optimización numérica

Answer

Análisis de elementos finitos

Question 22

En el análisis por elementos finitos, ¿qué parámetro es crucial para garantizar la precisión de los resultados?

Accepted Answer

Tamaño de la malla

Answer

Carga aplicada

Answer

Condiciones de contorno

Answer

Material del elemento

Question 23

Los métodos de diferencias finitas, comúnmente utilizados en ingeniería mecánica, se basan en:

Accepted Answer

Discretizar las ecuaciones gobernantes en un dominio continuo.

Answer

Utilizar funciones de interpolación para aproximar las variables desconocidas.

Answer

Resolver las ecuaciones analíticamente.

Answer

Generar soluciones iterativas que convergen a la solución exacta.

Question 24

En el diseño de máquinas, ¿qué método numérico se utiliza para optimizar el rendimiento de los mecanismos?

Accepted Answer

Optimización numérica

Answer

Análisis de vibraciones

Answer

Análisis modal

Question 25

La ecuación que representa el equilibrio de fuerzas en la dirección x en un punto es:

Accepted Answer

∂σ_x/∂x + ∂τ_xy/∂y + ∂τ_xz/∂z + b_x = 0

Answer

∂τ_xy/∂x + ∂τ_xz/∂y + ∂σ_z/∂z + b_x = 0

Answer

∂τ_z/∂y + ∂τ_y/∂z + ∂σ_x/∂x + b_x = 0

Answer

∂σ_x/∂z + ∂σ_y/∂x + ∂σ_z/∂y + b_x = 0

Question 26

En el diseño de máquinas, ¿qué técnica numérica se utiliza para predecir el comportamiento térmico de los componentes?

Accepted Answer

Análisis térmico numérico

Answer

Análisis modal numérico

Answer

Análisis de esfuerzos numérico

Answer

Simulación de fluidos computacional

Question 27

¿Cuál es la naturaleza de la simulación de fluidos computacional?

Accepted Answer

Resuelve numéricamente las ecuaciones que gobiernan el flujo de fluidos.

Answer

Se limita a flujos laminares e incompresibles.

Answer

Es un método que no requiere el uso de computadoras.

Answer

Proporciona soluciones analíticas exactas.

Question 28

En el análisis de elementos finitos (MEF), ¿cuál es el propósito principal de la matriz de rigidez?

Accepted Answer

Representa las relaciones de fuerza-desplazamiento entre los nodos del elemento.

Answer

Calcula las deformaciones de los elementos.

Answer

Almacena las cargas aplicadas a los elementos.

Question 29

El método de diferencias finitas es una técnica numérica diseñada para resolver qué tipo de ecuaciones?

Accepted Answer

Ecuaciones diferenciales parciales.

Answer

Ecuaciones trascendentes.

Answer

Ecuaciones algebraicas.

Answer

Ecuaciones diferenciales ordinarias.

Question 30

En el contexto del diseño de máquinas, ¿cuál es la principal aplicación del método de elementos finitos (MEF)?

Accepted Answer

Analizar la distribución de tensiones y deformaciones.

Answer

Seleccionar materiales para componentes.

Answer

Calcular el rendimiento de los rodamientos.

Question 31

¿Cuál es la función principal del software de simulación numérica en ingeniería mecánica?

Accepted Answer

Resolver problemas complejos sin necesidad de construir prototipos físicos.

Answer

Hacer presentaciones y crear documentos.

Answer

Almacenar y gestionar datos experimentales.

Question 32

En el análisis de elementos finitos (MEF), ¿para qué se utilizan las condiciones de contorno?

Accepted Answer

Para especificar desplazamientos, fuerzas o momentos en los límites del modelo.

Answer

Para dividir el dominio del problema en elementos finitos.

Answer

Para seleccionar los materiales y propiedades de los elementos.

Question 33

¿Cuál es la característica distintiva del método de diferencias finitas?

Accepted Answer

Aproxima las derivadas mediante diferencias finitas.

Answer

Utiliza funciones de interpolación.

Answer

Resuelve ecuaciones de forma iterativa.

Question 34

¿Qué ventaja clave ofrece el software de simulación numérica en ingeniería mecánica?

Accepted Answer

Permite explorar diferentes diseños y parámetros sin construir prototipos.

Answer

Automatiza el proceso de diseño.

Answer

Reduce los costes de fabricación.

Question 35

Un ingeniero mecánico está diseñando un puente. ¿Qué técnica de análisis numérico sería más apropiada para determinar la distribución de esfuerzos en el puente?

Accepted Answer

Método de elementos finitos

Answer

Integración numérica

Answer

Interpolación

Answer

Diferencias finitas

Question 36

Se utiliza el método de elementos finitos para modelar un componente de máquina. ¿Cuál de los siguientes es un beneficio clave de este método?

Accepted Answer

Capacidad para manejar geometrías complejas

Answer

Produce soluciones analíticas exactas

Answer

Es ideal para problemas con pocos grados de libertad

Answer

Requiere menos recursos computacionales

Question 37

Un ingeniero necesita calcular la fuerza necesaria para deformar un material elástico. ¿Qué ley mecánica se utiliza para este cálculo?

Accepted Answer

Ley de Hooke

Answer

Ley de Coulomb

Answer

Ley de Newton

Answer

Ley de Bernoulli

Question 38

Un sistema de ecuaciones lineales resultante de un análisis de elementos finitos se resuelve utilizando un método iterativo. ¿Cuál de los siguientes es un método iterativo común?

Accepted Answer

Método de Gauss-Seidel

Answer

Descomposición QR

Answer

Factorización LU

Answer

Eliminación gaussiana

Question 39

¿Cuál de los siguientes es un factor importante a considerar al seleccionar un tamaño de elemento en un análisis de elementos finitos?

Accepted Answer

Precisión requerida

Answer

Costo de fabricación del componente

Answer

Resistencia a la fatiga

Answer

Disponibilidad de materiales

Question 40

En el análisis de vibraciones de una máquina, ¿qué técnica numérica se utiliza comúnmente para determinar las frecuencias naturales del sistema?

Accepted Answer

Análisis modal

Answer

Análisis de estabilidad

Answer

Análisis de fatiga

Question 41

Un ingeniero está diseñando un sistema de control para un robot. ¿Qué tipo de análisis numérico se utilizaría para simular el comportamiento del sistema de control?

Accepted Answer

Simulación numérica

Answer

Análisis dinámico

Answer

Análisis de elementos finitos

Answer

Análisis estático

Question 42

Un componente de máquina está sujeto a cargas cíclicas. ¿Qué tipo de análisis numérico se utiliza para evaluar su resistencia a la fatiga?

Accepted Answer

Análisis de fatiga

Answer

Análisis de esfuerzos

Answer

Análisis de fluidos

Answer

Análisis de estabilidad

Question 43

Un ingeniero está optimizando el diseño de un motor. ¿Qué tipo de análisis numérico se utilizaría para encontrar el diseño óptimo que minimice el consumo de combustible?

Accepted Answer

Optimización numérica

Answer

Análisis de sensibilidad

Answer

Análisis de estabilidad

Answer

Análisis de flujo

Question 44

Un ingeniero está simulando el flujo de fluido alrededor de un ala de avión. ¿Qué tipo de análisis numérico se utilizaría para resolver este problema?

Accepted Answer

Análisis de dinámica de fluidos computacional (CFD)

Answer

Análisis de vibraciones

Answer

Análisis de elementos finitos