Química

Examen de X-Men: este profesor de ingeniería probó a sus estudiantes con el arma X

Examen de X-Men: este profesor de ingeniería probó a sus estudiantes con el arma X

¿Alguna vez tuviste un maestro que supiera cómo hacer que el aprendizaje fuera divertido? Algunos maestros son excelentes para improvisar, salirse del libro de texto y hacer que el aula se sienta más actual, y menos como un lugar donde los conceptos abstractos se van introduciendo lentamente en la mente de los estudiantes.

Un profesor de la Universidad del Sur de Maine en los EE. UU. Recientemente hizo precisamente eso al probar a sus estudiantes en conceptos como la unión, las estructuras cristalinas, las imperfecciones sólidas y la difusión a través del Universo Marvel y X-Men.

Doctor. El profesor asistente de ingeniería mecánica, Asheesh Lanba, compartió con nosotros su examen creativo, que puede ver a continuación.

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Las preguntas

Cuando los estudiantes de Asheesh Lanba abrieron sus exámenes, fueron recibidos con el siguiente resumen:

Los fanáticos de Marvel Comics reconocerán Weapon X como el nombre en clave de la instalación de investigación genética del gobierno responsable de inyectar metal en las personas para convertirlas en armas.

X-Men Wolverine tiene esta facilidad para agradecer por sus habilidades, aunque el personaje sufrió los traumáticos eventos que ocurrieron allí.

Cualquier ingeniero mecánico, o simples mortales, que quiera poner a prueba su temple puede echar un vistazo a las preguntas a continuación.

Pregunta 1. [10 puntos]

Antes de la fabricación, se da cuenta de que Fe y Vi formarían una capa de pasivación en la superficie de Adamantium al oxidarse con oxígeno (O), con los óxidos FeO y ViO2. A sus supervisores les preocupa que la capa pueda ser demasiado dura (quebradiza) para fines prácticos.

Recuerda que, en general, los compuestos iónicos son más duros y frágiles que los compuestos covalentes y decide cuantificar el porcentaje de carácter iónico del enlace. Encuentre el carácter iónico porcentual de los enlaces interatómicos para FeO y ViO2. Suponga que Vi tiene la misma electronegatividad que Ti.

Pregunta 2. [10 puntos]

A través de la cristalografía de rayos X, descubre que Vi en su estado nativo tiene una estructura cristalina cúbica centrada en la cara y que este empaque compacto lo convierte en un metal más denso y más fuerte. Su supervisor no está familiarizado con las estructuras de cristales en general y le pide que haga algunos cálculos. Para la estructura cristalina de FCC, demuestre que el factor de empaquetamiento atómico para FCC es 0,74.

Pregunta 3. [10 puntos]

Para Adamantium, determine si esperaría que la aleación exhibiera una solubilidad sólida completa para el sistema Fe-Vi. Explica tu respuesta.

Pregunta 4. [15 puntos]

Antes de fabricar la aleación, debe averiguar algunas propiedades del material, una de ellas es la densidad.

Para el primer paso de las pruebas, no utiliza carbono para comprender mejor el sistema de aleación binaria Fe-Vi en Adamantium. Planeas usar 85% en peso Fe y 15% en peso Vi. El peso atómico de Fe es 55,845 g / mol y de Vi es 48,948 g / mol. A partir de la literatura sobre aleaciones de Fe-Ti, encontrará que es probable que la aleación sea BCC (tendrá que recordar o derivar el número de átomos en una celda unitaria BCC). Suponga una longitud de borde de celda unitaria de 0.312 nm, también encontrado en la literatura.

Desafortunadamente, no se puede medir la densidad de Fe y Vi para encontrar la densidad promedio. Encuentra la densidad teórica de la aleación con esta composición con la información que tienes en g / cm3.

Pregunta 5. [20 puntos]

Tiene la tarea de establecer la relación temperatura-difusión de Vi en Fe. Tu encuentras eso

Determine los valores de D0 y la energía de activación Qd, y escriba la relación exponencial entre el coeficiente de difusión D y la temperatura T.

Pregunta 6.

Fabrica una aleación policristalina fundida de 85% en peso Fe y 15% en peso Vi, y haces un espécimen cilíndrico con un diámetro de 10 mm. Realiza una prueba de tracción en él hasta que falla. Supone que la relación de Poisson para la aleación es 0,3.


(un) [10 puntos] Comete el error de no medir la deformación longitudinal durante la prueba, pero mide con precisión la reducción elástica en el diámetro de 1.810-4mm a una carga aplicada de 1000 N. Calcule el módulo de elasticidad de esta aleación.


(segundo) [5 puntos] Su supervisor quiere que haga una prueba adicional de torsión para determinar el módulo de corte elástico de la aleación. Recuerda que la aleación fundida es isotrópica y se da cuenta de que no necesita otra prueba. ¿Cuál es el módulo de corte?


(C) [20 puntos] Desde el inicio de la deformación plástica hasta el estrechamiento, desea establecer la relación exponencial entre la tensión verdadera y la deformación verdadera. A partir de sus cálculos, encuentra que la tensión de ingeniería en dos puntos de esta parte de la curva es 550 y 600 MPa, y las respectivas cepas de ingeniería son 0.045 y 0.05. Encuentre las constantes K y n (con unidades) en la relación tensión verdadera y deformación verdadera, y escriba explícitamente la ecuación de la relación.

Las respuestas

Afortunadamente, el profesor Asheesh Lanba también proporcionó las respuestas al examen, que puede ver a continuación. Si tomó la prueba, asegúrese de sumar sus calificaciones y háganos saber lo que obtuvo.

Pregunta 1.

Pregunta 2.

Pregunta 3.

Pregunta 4.

Pregunta 5.

Pregunta 6.

¿Un profesor Xavier de la vida real?

"¡La respuesta de los estudiantes fue buena!" El profesor Asheesh Lanba dijo Ingenieria interesante por correo electrónico cuando le preguntamos cómo reaccionaron sus estudiantes al ser evaluados como ingenieros para un proyecto mutante del gobierno de alto secreto.

Lanba dijo que los estudiantes tomaron fotografías del examen como recuerdo y que un estudiante tuvo una larga conversación con él sobre el Universo Marvel después del examen. La cultura pop y los cómics son realmente la mitología de nuestra época.

¿Tiene el profesor Lanba alguna idea para otros exámenes con temática de cómics en el futuro?

"¡Planeo escribir más exámenes basados ​​en cómics o fantasía!" nos cuenta. "Siento que es una excelente manera de reunir una historia coherente para el examen y hace que las cosas sean más divertidas para los estudiantes (y para mí a medida que hago el examen)".

"De hecho, se acerca el segundo examen para el mismo curso, ¡y voy a continuar la historia del ingeniero de materiales en el programa Weapons X!"

El profesor Lanba dijo que este enfoque ayuda a los estudiantes a dejar de pensar en el estrés de los exámenes, ayudándolos a concentrarse en la tarea. Sobre todo, también hace que el aprendizaje sea agradable. El mundo necesita más profesores como Asheesh Lanba.


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