Práctica para el examen FE Mechanical: problemas de práctica y preguntas de examen

Problemas de práctica para el examen Fundamentals of Engineering (FE) Mechanical: estática, resistencia de materiales, dinámica y vibraciones, termodinámica y ciclos de potencia, mecánica de fluidos, transmisión de calor y diseño de máquinas.

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Pack de repaso (PDF)Hojas de fórmulas, pasos de los métodos y problemas de práctica con soluciones completas, listos para imprimir.

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Temas de esta asignatura

  1. Reacciones en vigas1 carga puntual · 2 cargas puntuales · carga puntual + repartidacálculos
  2. Tensión y deformación axialtensión normal · deformación y alargamiento · barra escalonadacálculos
  3. Torsión de ejestensión cortante · ángulo de torsión · transmisión de potenciacálculos
  4. Cortante y momento flectorcarga puntual · carga repartida en toda la luz · carga puntual + repartidacálculos
  5. Círculo de Mohr y transformación de tensionestensiones principales · cortante máxima y dirección principal · tensión en un plano inclinadocálculos
  6. Flecha de la vigavoladizo, carga en el extremo · carga uniforme · superposición y diseñocálculos
  7. Pandeo de pilaresextremos articulados · otras condiciones de apoyo · diseño y tensión críticacálculos
  8. Tiro parabólicolanzamiento horizontal · lanzamiento desde el suelo · lanzamiento desde una alturacálculos
  9. Trabajo y energíacaída libre · rampa con rozamiento · rampa, rozamiento y muellecálculos
  10. Vibraciones mecánicasfrecuencia natural · factor de amortiguamiento · muelles en serie y en paralelocálculos
  11. Máquinas térmicas y frigoríficasprimer principio en un ciclo · límite de Carnot · frigoríficos y bombas de calorcálculos
  12. Ciclos de potencia de gasciclo Otto · ciclo Diesel · ciclo Braytoncálculos
  13. Continuidad y Bernoullicontinuidad · reducción horizontal · tubería ascendentecálculos
  14. Fricción en tuberías y pérdida de cargaNúmero de Reynolds · pérdida de carga de Darcy–Weisbach · pérdidas localizadas y altura totalcálculos
  15. Bombas y potencia de bombeopotencia hidráulica · rendimiento de la bomba · altura del sistema y potenciacálculos
  16. Conducción de calormuro simple · muro compuesto · muro con conveccióncálculos
  17. Engranajes y trenes de engranajesrelación de velocidades · par y potencia · tren de engranajes compuestocálculos
  18. Transformadas de Laplacetabla de pares y teoremas de valor · transformada inversa por fracciones parciales · EDO y funciones de transferenciacálculos
  19. Diagramas de bloquesserie, paralelo y realimentación · funciones de transferencia en lazo cerrado y errores · perturbaciones, estabilidad y poloscálculos
  20. Respuesta al escalónsistemas de primer orden · parámetros de segundo orden · sistemas físicos y diseñocálculos
  21. Error en régimen permanente y control PIDtipo de sistema y constantes de error · errores en régimen permanente y ganancia · diseño P, PI y PDcálculos

Consejos para el examen de Práctica para el examen FE Mechanical

  • Revisa las unidades antes que nada: la mayoría de las respuestas incorrectas en el FE son despistes con las unidades.
  • Usa los casos estándar del manual de referencia para la flecha de vigas en lugar de integrar.
  • En termodinámica, pasa siempre las temperaturas a kelvin.

Ejemplos resueltos

Reacciones en vigasFácil
P = 55 kNABRA​RB​ = ?2 m2 m

La viga simplemente apoyada tiene una articulación en A y un apoyo deslizante en B. Halla la reacción vertical RB.

L = 4 mP = 55 kN en 2 m

Calcula RB (kN)

Mostrar pistas
  1. Usa el equilibrio estático: ΣFy = 0 y ΣM = 0. Dos incógnitas, dos ecuaciones.
  2. Toma momentos respecto a A. RA pasa por A, así que desaparece y obtienes RB directamente.
  3. La carga total hacia abajo es 55 kN, así que RA + RB = 55 kN.
Mostrar la respuesta y la solución paso a paso

Equilibrio estático: un cuerpo en reposo cumple ΣFx = 0, ΣFy = 0 y ΣM = 0 respecto a cualquier punto. Tomar momentos respecto a un apoyo elimina su reacción de la ecuación.

P = 55 kNABRA​RB​2 m2 m

Diagrama de cuerpo libre

Sustituye los apoyos por fuerzas de reacción. Un apoyo deslizante da una reacción vertical; con solo cargas verticales, la articulación también da una reacción vertical.

Equilibrio

Momentos respecto a A, positivos en sentido antihorario. Después, equilibrio de fuerzas verticales.

ΣMA = 0: RB·4 = 55·2
RB = 110/4 = 27,5 kN
ΣFy = 0: RA = 55 − 27,5 = 27,5 kN

Respuesta

RB = 27,5 kN
Tensión y deformación axialMedia
Ø 20 mmLatón2,5 mP = 10 kN

Halla la deformación axial ε en la barra de latón, en microdeformaciones (µε = 10⁻⁶).

P = 10 kNd = 20 mmL = 2,5 mE = 100 GPa

Calcula ε (µε)

Mostrar pistas
  1. Encadena tres relaciones: σ = P/A, ε = σ/E, δ = ε·L.
  2. Pasa E a MPa (GPa × 1000) para que coincida con la tensión en MPa, y L a mm.
  3. σ = 31,83 MPa.
Mostrar la respuesta y la solución paso a paso

Ley de Hooke: en el rango elástico σ = E·ε. Junto con σ = P/A y ε = δ/L se obtiene δ = PL/(AE).

Tensión

A = π·20²/4 = 314,2 mm²
σ = P/A = 10·1000/314,2 = 31,83 MPa

Deformación (ley de Hooke)

E for latón = 100 GPa = 100000 MPa.

ε = σ/E = 31,83/100000 = 0,0003183 = 318,3 µε

Respuesta

ε = 318,3 µε

Cómo funciona la práctica

  • «Practicar esta asignatura» mezcla problemas de todos sus temas, como en un examen real.
  • Cada problema tiene valores nuevos, así aprendes el método y no una respuesta.
  • ¿Te has atascado? Abre primero una pista pequeña y la explicación completa solo cuando la necesites.
  • Los simulacros de examen son cronometrados y no tienen pistas; al final recibes tu nota y una revisión completa.

Calculadoras para esta asignatura

Calculadora de la transformada inversa de Laplace (fracciones parciales)Calculadora de la transformada de LaplaceCalculadora de reacciones en vigasCalculadora de flecha de vigasCalculadora de diagramas de esfuerzo cortante y momento flectorCalculadora de torsión de ejesCalculadora de tensión y deformación axialCalculadora de pandeo de EulerCalculadora del círculo de MohrCalculadora de relación de transmisiónCalculadora de tiro parabólicoCalculadora de la ecuación de BernoulliCalculadora de conducción de calorCalculadora de rendimiento de Carnot y COPCalculadora de pérdida de carga en tuberías (Darcy–Weisbach)Calculadora de potencia de bombasCalculadora de frecuencia natural y amortiguamientoCalculadora de rendimiento de los ciclos Otto y BraytonCalculadora de tensión de flexión (σ = My/I)Calculadora del número de ReynoldsCalculadora de dilatación térmicaCalculadora de la longitud de la correa (abierta y cruzada)Calculadora de energía cinética (y energía potencial, trabajo y potencia)

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