CONTENIDO - bib.ufro.cl filePreguntas para análisis/Ejercicios/Problemas 2 MOVIMIENTO EN LÍNEA ......

CONTENIDOVolumen 1

MECÁNICA

1 UNIDADES, CANTIDADESFÍSICAS YVECTORES

1.1 La naturaleza de la fisica

1.2 Cómo resolver problemas en fisica1.3 Estándares y unidades1.4 Consistencia y conversiones de unidades1.5 Incertidumbre y cifTassignificativas1.6 Estimaciones y órdenes de magnitud1.7 Vectores y suma de vectores1.8 Componentes de vectores1.9 Vectores unitarios1.10 Productos de vectores

Resumen/Términos clave

Preguntas para análisis/Ejercicios/Problemas

2 MOVIMIENTOEN LÍNEARECTA

2.1 Desplazamiento, tiempo y velocidad media 412.2 Velocidad instantánea 442.3 Aceleración media e instantánea 472.4 Movimiento con aceleración constante 522.5 Cuerpos en caída libre 58

*2.6 Velocidad y posición por integración 62Resumen/Términos clave 66

Preguntas para análisis/Ejercicios/Problemas 68

3 MOVIMIENTO EN DOSO TRES DIMENSIONES

3.1 Vectores de posición y velocidad3.2 El vector de aceleración

3.3 Movimiento de proyectiles3.4 Movimiento en un círculo

xvi

1

2358

1013141823243133

40

78

79828798

"¡'

3.5 Velocidad relativa 101Resumen/Términos clave 107Preguntas para análisis/Ejercicios/Problemas 109

4 LEYESDEL MOVIMIENTODE NEWTON 119

4.1 Fuerza e interacciones 1204.2 Primera ley de Newton 1244.3 Segunda ley de Newton 1284.4 Masa y peso 1354.5 Tercera ley de Newton 1384.6 Diagramas de cuerpo libre 143

Resumen/Términos clave 145


5 APLICACIÓN DE LASLEYESDE NEWTON 153

5.1 Empleo de la primera ley de Newton:partículas en equilibrio

5.2 Empleo de la segunda ley de Newton:dinámica de partículas 161

5.3 Fuerzas de fricción 1715.4 Dinámica del movimiento circular 181

*5.5 Fuerzas fundamentales de la Naturaleza 188Resumen/Términos clave 190


154

6 TRABAJO Y ENERGÍACINÉTICA 207

6.1 Trabajo 2086.2 Trabajo y energía cinética 2136.3 Trabajo y energía con fuerzas variables 2206.4 Potencia 227

Resumen/Términos clave 230Preguntas para análisis/Ejercicios/Problemas 232

---

7 ENERGÍA POTENCIALY CONSERVACIÓNDE LA ENERGÍA 241

7.1 Energía potencial gravitacional 2427.2 Energía potencial elástica 2537.3 Fuerzas conservativas y no conservativas 2607.4 Fuerza y energía potencial 2657.5 Diagramas de energía 268



8 CANTIDAD DE MOVIMIENTO,IMPULSO Y CHOQUES 282

8.1 Cantidad de movimiento e impulso8.2 Conservación de la cantidad

de movimiento 289

8.3 Choques inelásticos 2958.4 Choques elásticos 3008.5 Centro de masa 306

*8.6 Propulsión a reacción 311Resumen/Términos clave 314


283

9 ROTACIÓN DE CUERPOSRÍG IDOS 327

9.1 Velocidad y aceleración angulares9.2 Rotación con aceleración

angular constante9.3 Relación entre cinemática

lineal y angular 3359.4 Energía en el movimiento rotacional 3399.5 Teorema de los ejes paralelos 345

*9.6 Cálculos de momento de inercia 347Resumen/Términos clave 350


328

333

.'-

10 DINÁMICA DELMOVIMIE~TOROTACIONAL 361

10.1 Momento de torsión

10.2 Momento de torsión y aceleraciónangular de un cuerpo rígido

362

365

CONTENIDO xvii

10.3 Rotación de un cuerpo rígidosobre un eje móvil

10.4 Trabajo y potencia en movimientorotacional

10.5 Cantidad de movimiento angular10.6 Conservación de la cantidad

de movimiento angular 38210.7 Giróscopos y precesión 386



370

377379

11 EQUILIBRIOy ELASTICIDAD 404

11.1 Condiciones del equilibrio11.2 Centro de gravedad11.3 Resolución de problemas de equilibrio

de cuerpos rígidos11.4 Esfuerzo, tensión y módulos

de elasticidad 414

11.5 Elasticidad y plasticidad 420Resumen/Términos clave 422


405406

409

12 GRAVITACIÓN 436

12.1 Ley de la gravitación de Newton12.2 Peso

12.3 Energía potencial gravitacional12.4 Movimiento de satélites

12.5 Las leyes de Kepler y el movimientode los planetas 452

*12.6 Distribuciones esféricas de masa 456

*12.7 Peso aparente y rotación terrestre 45912.8 Agujeros negros 461



437441444447

13 MOVIMIENTOPERIÓDICO 476

13.1 Descripción de la oscilación13.2 Movimiento armónico simple13.3 Energía en el movimiento

armónico simple13.4 Aplicaciones del movimiento

armónico simple

477478

486

490

xviii CONTENIDO

13.5 El péndulo simple 49513.6 El péndulo físico 49613.7 Oscilaciones amortiguadas 49913.8 Oscilaciones forzadas y resonancia 502


Preguntas para análisis/EjercicioslProblemas 506

14 MECÁNICA DE FLUIDOS 515

14.1 Densidad 51514.2 Presión en un fluido 51714.3 Flotación 523

14.4 Flujo de fluidos 52614.5 Ecuación de Bernoulli 528

*14.6 Viscosidad y turbulencia 533Resumen/Términos clave 536


ONDAS/ACÚSTICA

lS ONDAS MECÁNICAS 547

15.1 Tipos de ondas mecánicas15.2 Ondas periódicas15.3 Descripción matemática de una onda15.4 Rapidez de una onda transversal15.5 Energía del movimiento ondulatorio15.6 Interferencia de ondas, condiciones

de frontera y superposición 56715.7 Ondas estacionarias en una cuerda 57015.8 Modos normales de una cuerda 575

Resumen/Términosclave 580Preguntaspara análisis/Ejercicios/Problemas 582

548549552559564

16 SONIDOYELOÍDO 591

16.1 Ondas sonoras16.2 Rapidez de las ondas sonoras16.3 Intensidad del sonido16.4 Ondas sonoras estacionarias

y modos normales16.5 Resonancia16.6 Interferencia de ondas

L'<aCion"

592597602

608614616619

16.8 El efecto Doppler 621*16.9 Ondas de choque 627

Resumen/Términosclave 631Preguntaspara análisis/Ejercicios/Problemas 633

TERMODINÁMICA

17 TEMPERATURA Y CALOR 640

17.1 Temperatura y equilibrio térmico 64117.2 Termómetros y escalas de temperatura 64217.3 Termómetros de gas y la escala Kelvin 64417.4 Expansión térmica 64617.5 Cantidad de calor 652

17.6 Calorimetría y cambios de fase 65717.7 Mecanismos de transferencia de calor 663


Preguntas para análisislEjercicios/Problemas 673

18 PROPIEDADES TÉRMICASDE LAMATERIA 684

18.1 Ecuaciones de estado 685

18.2 Propiedades moleculares de la materia 69218.3 Modelo cinético-molecular del gas ideal 69418.4 Capacidades caloríficas 702

*18.5 Rapideces moleculares 70618.6 Fases de la materia 708


Preguntas para análisislEjercicioslProblemas 714

19 LA PRIMERA LEYDE LATERMODINÁMICA 723

19.1 Sistemas termodinámicos 72319.2 Trabajo realizado al cambiar el volumen 72519.3 Trayectorias entre estados termodinámicos 72819.4 Energía interna y la primera

ley de la termodinámica 72919.5 Tipos de procesos termodinámicos 73519.6 Energía interna del gas ideal 73719.7 Capacidad calorífica del gas ideal 73819.8 Procesos adiabáticos para el gas ideal 741

Resumen/Términosclave 745Preguntas para análisis/EjercicioslProblemas 747

20 LASEGUNDALEYDE LATERMODINÁMICA 754

20.1 Dirección de los procesos termodinámicos 75520.2 Máquinas de calor 75620.3 Motores de combustión interna 75920.4 Refrigeradores 76120.5 La segunda ley de la termodinámica 76420.6 El ciclo de Carnot 76620.7 Entropía 773

*20.8 Interpretación microscópica de la entropía 779Resumen/Términos clave 783Preguntas para análisis/Ejercicios/Problemas 785

Volumen 2

ELECTROMAGNETISMO

21 CARGA ELÉCTRICAy CAMPO ELÉCTRICO 792

21.1 Carga eléctrica21.2 Conductores, aisladores y cargas

nucleares 79721.3 Ley de Coulomb 80021.4 Campo eléctrico y fuerzas eléctricas 80521.5 Cálculos de campos eléctricos 81121.6 Líneas de campo eléctrico 81821.7 Dipolos eléctricos 820

Resumen/Términos clave 825Preguntas para análisis/Ejercicios/Problemas 827

793

22 LEYDE GAUSS 836

22.1 Carga y flujo eléctrico 83722.2 Cálculo del flujo eléctrico 84022.3 Ley Gauss 84422.4 Aplicaciones de la ley de Gauss 84822.5 Cargas en conductores 855

ResumewTérminos clave 860


I

CONTENIDO xix

23 POTENCIAL ELÉCTRICO 869

23.1 Energía potencial eléctrica 87023.2 Potencial eléctrico 878

23.3 Cálculo del potencial eléctrico 88523.4 Superficies equipotenciales 89023.5 Gradiente de potencial 893



24 CAPACITANCIAY DIELÉCTRICOS 908

24.1 Capacitores y capacitancia24.2 Capacitores en serie y en paralelo24.3 Almacenamiento de energía en capacitores

y energía de campo eléctrico 91824.4 Dieléctricos 922

*24.5 Modelo molecular de la carga inducida 928*24.6 La ley de Gauss en los dieléctricos 930



909914

2S CORRIENTE, RESISTENCIA YFUERZA ELECTROMOTRIZ 942

25.1 Corriente eléctrica 94325.2 Resistividad 94725.3 Resistancia 950

25.4 Fuerza electromotriz y circuitos 95525.5 Energía y potencia en circuitos eléctricos 962

*25.6 Teoría de la conducción metálica 966Resumen/Términos clave 970


26 CIRCUITOS DE CORRIENTECONTINUA 980

26.1 Resistores en serie y en paralelo 98126.2 Reglas de Kirchhoff 98626.3 Instrumentos de medición eléctrica 99226.4 Circuitos R-C 997

26.5 Sistemas de distribución de energía 1002Resumen/Términos clave 1007


xx CONTENIDO

27 CAMPO MAGNÉTICOY FUERZASMAGNÉTICAS 1019

10201022

27.1 Magnetismo27.2 Campo magnético27.3 Lineas de campo magnético y flujo

magnético27.4 Movimiento de particulas con carga

en un campo magnético27.5 Aplicaciones del movimiento

de partículas con carga27.6 Fuerza magnética sobre un conductor

que transporta corriente27.7 Fuerza y momento de torsión en una

espira de corriente 1039*27.8 El motor de corriente continua 104627.9 Efecto Hall 1048



1025

1029

1033

1036

28 FUENTES DE CAMPOMAGNÉTICO 1064

28.1 Campo magnético de una cargaen movimiento

28.2 Campo magnético de un elementode corriente

28.3 Campo magnético de un conductorrecto que transporta corriente

28.4 Fuerza entre conductores paralelos28.5 Campo magnético de una espira

circular de corriente 1076

28.6 LeydeAmpere 107928.7 Aplicaciones de la ley de Ampere 1082

*28.8 Materiales magnéticos 1086Resumen/Términos clave 1093


1065

1068

10711074

29 INDUCCIÓNELECTROMAGNÉTICA 1105

110611081118112011231126

29.1 Experimentos de inducción29.2 Ley de Faraday29.3 Ley de Lenz29.4 Fuerza electromotriz de movimiento

29.5 Campos eléctricos inducidos*29.6 Corrientes parásitas

29.7 Corriente de desplazamientoy ecuaciones de Maxwell 1128

*29.8 Superconductividad 1133Resumen/Términos clave 1135


"

30 IND U CTAN CIA 1147

30.1 Inductanciamutua 114830.2 Autoinductancia e inductores 1151

30.3 Energía de campo magnético 115630.4 El circuito R-L 115930.5 El circuito L-C 116430.6 El circuito L-R-C en serie 1168



31 CORRIENTE ALTERNA 1181

31.1 Fasores y corriente alterna31.2 Resistencia y reactancia31.3 El circuito L-R-C en serie31.4 Potencia en circuitos de corriente alterna31.5 Resonancia en circuitos de corriente

alterna 119831.6 Transformadores 1201



1182118411901195

32 ONDASELECTROMAG NÉTI CAS 1214

32.1 Ecuaciones de Maxwell y ondaselectromagnéticas

32.2 Ondas electromagnéticas planasy rapidez de la luz

32.3 Ondas electromagnéticas sinusoidales32.4 Energia y cantidad de movimiento

de las ondas electromagnéticas 122832.5 Ondas electromagnéticas estacionarias 123432.6 El espectro electromagnético 1238



1215

12171223

Ó PTI CA

33 NATURALEZAYPROPAGACIÓN DE LALUZ 1247

33.1 Naturaleza de la luz 1248

33.2 Reflexión y refracción 125033.3 Reflexión interna total 1256

*33.4 Dispersión 125933.5 Polarización 1262

*33.6 Dispersión luminosa 127033.7 Principio de Huygens 1271



34 ÓPTICA GEOMÉTRICAE INSTRUMENTOSÓPTICOS 1285

34.1 Reflexión y refracción en unasuperficie plana 1286

34.2 Reflexión en una superficie esférica 128934.3 Refracción en una superficie esférica 129934.4 Lentes delgadas 130434.5 Cámaras fotográficas 131334.6 El ojo 131734.7 La lente de aumento 1321

34.8 Microscopios y telescopios 1322Resumen/Términos clave 1327


35 INTERFERENCIA 1338

35.1 Interferencia y fuentes coherentes 133935.2 Interferencia de luz de dos fuentes 134235.3 Intensidad en los patrones de interferencia 134635.4 Interferencia en películas finas 135035.5 Interferómetro de Michelson 1356

ResumenlTérminos clave 1359


.,~

36 DIFRACCIÓN 1367

136813691373137713791383

36.1 Difracción de Fresnel y d~ Fraunhofer36.2 Difracción desde una sola ranura

36.3 Intensidad en el patrón de una sola ranura36.4 Ranuras múltiples36.5 Rejilla de difracción36.6 Difracción de rayos X

~

CONTENIDO XXI

36.7 Aberturas circulares y poder resolutivo 1386*36.8 Holografía 1390



FÍSICA MODERNA

37 RELATIVIDAD 1403

14041407140914141419

37.1 Invariabilidad de las leyes fisicas37.2 Relativídad de la simultaneidad

37.3 Relatividad de los intervalos de tiempo37.4 Relatividad de la longitud37.5 Transformación de Lorentz

*37.6 Efecto Doppler de ondaselectromagnéticas 1423

37.7 Cantidad de movimiento re1ativista 1426

37.8 Trabajo y energia relativistas 142937.9 Mecánica newtoniana y relatividad 1433



38 FOTONES, ELECTRONESy ÁTOMOS 1445

14461447

38.1 Emisión y absorción de la luz38.2 El efecto fotoeléctrico

38.3 Espectros atómicos de líneas y niveles deenergía 1453

38.4 El átomo nuclear 145838.5 El modelo de Bohr 146138.6 El láser 1467

38.7 Producción y dispersión de rayos X 147038.8 Espectros continuos 147438.9 Dualidad onda-partícula 1478



39 LANATURALEZA ONDULATORIADE LASPARTÍCULAS 1489

1490149314951501

39.1 Ondas de De Broglie39.2 Difracción de electrones39.3 Probabilidad e incertidumbre

39.4 El microscopio electrónico39.5 Funciones de onda y la ecuación

de Schr6dinger 1503Resumen/Términos clave 1511


40 MECÁNICACUÁNTICA 1519

40.1 Partícula en una caja 152040.2 Pozos de potencial 152540.3 Barreras de potencial y tunelamiento 153040.4 El oscilador annónico 153240.5 Problemas tridimensionales 1538

Resumen/Ténninos clave 1540


41 ESTRUCTURA ATÓMICA 1548

41.1 El átomo de hidrógeno41.2 El efecto Zeeman

41.3 Spin del electrón41.4 Átomos con muchos electrones

y el principio de exclusión 156641.5 Espectros de rayos X 1573


Preguntas para análisislEjercicios/Problemas 1579

154915571561

42 MOLÉCULAS Y MATERIACONDENSADA 1584

42.1 Clases de enlaces moleculares 1584

42.2 Espectros moleculares 158742.3 Estructura de los sólidos 1593

42.4 Bandas de energía 159742.5 Modelo de electrones libres para los metales 159942.6 Semiconductores 1604

42.7 Dispositivos con semiconductores 160842.8 Superconductividad 1613



43 FÍSICA NUCLEAR 1623

43.1 Propiedades de los núcleos43.2 Enlace nuclear y estructura nuclear

16231629

43.3 Estabilidad nuclear y radiactividad 163543.4 Actividades y vidas medias 164243.5 Efectos biológicos de la radiación 164643.6 Reacciones nucleares 164943.7 Fisión nuclear 165243.8 Fusión nuclear 1657

ResumenlTénninos clave 1660


44 FÍSICA DE PARTÍCULASy COSMOLOGÍA 1668

44.1 Las partículas fundamentales y su historia 166944.2 Aceleradores y detectores de partículas 167444.3 Partículas e interacciones 1680

44.4 Los quarks y las ocho maneras 168744.5 El modelo estándar y más allá 169144.6 El Universo en expansión 169344.7 El principio del tiempo 1700


Preguntas para análisis/EjercicioslProblemas 1711

APÉNDICES

A Sistema internacional de unidadesB Relaciones matemáticas útiles

C El alfabeto griegoD Tabla periódica de los elementosE Factores de conversión de unidadesF Constantes numéricas

AlA3A4A5A6A7

Respuestas a los problemas imparesCréditos fotográficosÍndice

A9A23A27

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