Segundo Parcial de Física I. Primer cuatrimestre de 2019. Comisión Lunes y Miércoles
Consejo: lea primero todos los enunciados y comience por el problema que le resulte más fácil, dejando el que considere más difícil para le final.
Nota importante: un parcial no es una hoja con cuentas. Justifique cada paso: explique qué aproximaciones usa, qué conceptos emplea para alcanzar la solución.

1) Un tornillo se enrosca en una tuerca, introduciendo 8 filetes en la misma. La distancia de los lados de la cabeza hexagonal al eje del tornillo es de 12 mm, mientras que el diámetro de los filetes es de 8 mm. ¿Si se requiere que una llave ejerza momento respecto al eje, por medio de una fuerza externa de 120 N para poner que el tornillo comience a girar, ¿cuánta fuerza ejerce la rosca sobre cada filete? Considere que el tornillo no puede desplazarse sino, simplemente, rotar.
Realice un diagrama donde claramente se vean las fuerzas y los momentos de las fuerzas respecto al eje del tornillo.
 

2) A través de los caños fluye un líquido ideal.
El área del tanque es muy grande en comparación con el área transversal del tubo. El área transversal en el punto 2 es 0.1 m2 y el área transversal para el punto 3 es de 0.02 m2. Determine:
a) La presión manométrica y la absoluta en el fondo del tanque, suponiendo que allí no hay movimiento del líquido y se puede aproximar la situación por una situación hidrostática.
b) Determine el caudal de descarga (en m³/min).
c) Si a la salida del caño 3 se colocara una turbina ¿Qué potencia máxima que podría desarrollar la misma, si su eficiencia es del 70%?
 

3) Una chica de 60 kg de masa se halla girando en una banqueta giratoria a 30 rpm. En cada mano sostiene una masa de 5 kg (considérelas como partículas) e inicialmente los brazos se encuentran estirados (distancia al cuerpo de 1 m).
a) Realice un diagrama de cuerpo libre indicando todas las fuerzas que actúan. También aclare el vector velocidad angular. Si NO despreciamos a las fuerzas de fricción ¿Hay torque neto externo? En caso de ser así, indique en el diagrama hacia donde apunta ese vector. ¿Hay aceleración angular? En caso de ser así, indique en el diagrama hacia donde apunta ese vector.
b) Si ahora despreciamos las fuerzas de rozamiento. Calcule con que velocidad angular girará la chica si rápidamente pega las pesas en su cuerpo.
c) Calcule la energía cinética rotacional en ambos casos. ¿Coinciden? ¿Por qué?
Ayuda: Para calcular los momentos de inercia considere a la chica como un cilindro de radio 0.3 m y a las pesas como partículas. El momento de inercia de un cilindro es

4) Un invernáculo está hecho de paredes de vidrio, de 5 mm de espesor. Debe mantener la temperatura interior en 20°C cuando la temperatura en el exterior es -2°C. Considerando que es un paralelepípedo de 10 m de largo, 5 de ancho y 3 de altura, y que el piso es completamente aislante, calcule cuántas calorías por hora debe entregar una estufa que mantenga la temperatura interior en la condición más desfavorable. La conductividad térmica del vidrio es de 0,8 J/(s.m.°C).