FISICA VOL 1. MECANICA

Capítulo 1

¿Qué es la fisica? 2. Las partes clásicas de la física 2. Nuestra visión del universo 3. La relación de la física con las otras ciencias 10. El método experimental 11.

Capítulo 2 Mediciones y unidades

Introducción 15. Mediciones 15. Cantidades fundamentales y uni-dades 16. Densidad 20. Angulos en un plano 21. Angulos sólidos 22. Precisión y exactitud 23. Mediciones en el laboratorio 25.

Capítulo 3

Vectores

Introducción 32. Concepto de dirección 32. Escalares y vectores 33. Adición de vectores 34. Componentes de un vector 37. Adi ción de varios vectores 41. Aplicación a problemas de cinemática 42. Producto escalar 45. Producto vectorial 47. Representación vectorial de una superficie 51.

Capítulo 4 Fuerzas

de un cuerpo rigido 72. Introducción 59. Composición de fuerzas concurrentes 59. Torque zas aplicadas a un cuerpo rigido 64. Composición de fuerzas copla-68. Estática. Equilibrio de una particula 71. Estática. Equilibrio nares 65. Composición de fuerzas paralelas 66. Centro
Capitulo 5

Supr

Cinemática

Introducción 86. Movimiento rectilineo: velocidad 87. Movimiento rectilineo: aceleración 89. Representación vectorial de la velocidad y de la aceleración en el movimiento rectilineo 92. Movimiento curvilineo: velocidad 96. Movimiento curvilineo: aceleración 98. Mo-vimiento bajo aceleración constante 100. Componentes tangencial y normal de la aceleración 104. Movimiento circular: velocidad an-gular 106. Movimiento circular: aceleración angular 109. Movi-miento curvilineo general en el plano 112.

capitulo6

Movimiento relativo

Introducción 121. Velocidad relativa 121. Movimiento relativo de traslación uniforme 123. Movimiento relativo rotacional uniforme 126. Movimiento relativo con respecto a la tierra 129. La transfor-mación de Lorentz 136. Transformación de velocidades 140. Conse-cuencias de la transformación de Lorentz 143.

Capítulo 7

Dinámica de una partícula

Introducción 156. La ley de inercia 156. Momentum lineal 158. Principio de la conservación del momentum 159. Redefinición de la masa 163. Segunda y tercera leyes de Newton; concepto de fuerza 163. Critica del concepto de fuerza 166. Unidades de fuerza 167. Fuerzas de fricción 170. Fuerzas de fricción en los fluidos 173. Sis-temas con masa variable 176. Movimiento curvilineo 178. Momen-tum angular 183. Fuerzas centrales 185. Equilibrio y reposo 190.

Capitulo 8

Trabajo y energía

Introducción 202. Trabajo 203. Potencia 206. Unidades de trabajo y potencia 207. Energia cinética 209. Trabajo de una fuerza de magnitud y dirección constantes 212. Energía potencial 213. Conser vación de la energia de una particula 219. Movimiento rectilineo bajo fuerzas conservativas 220. Movimiento bajo fuerzas centrales conservativas 222. Discusión de curvas de energia potencial 224. Fuerzas no conservativas 228. El teorema del virial para una sola particula 231. Critica del concepto de la energia 233.

Capitulo

Dinámica de un sistema de particulas

Introducción 241. Movimiento del centre de masa de un sistema de particulas 241. Masa reducida 347. Momentum angular de un sistema de particulas 251. Energia cinética de un sistema de particulas 255. Conservación de la energia de un sistema de particulas 257. Colisio nes 203. Sistemas de muchas particulas temperatura 200. Sistemas

de muchas particulas: trabajo 270. Sistemas de muchas partículas: calor 272. Reformulación del principio de conservación de la energía para sistemas de muchas partículas 274. El teorema del virial para muchas partículas 275. Ecuación de estado de un gas 276. Movi-miento de un fluido 280.

Capítulo 10

Dinámica de un cuerpo rígido

Introducción 296. Momentum angular de un cuerpo rígido 297. Cálculo del momento de inercia 300. Ecuación del movimiento de la rotación de un cuerpo rigido 305. Energía cinética de rotación 311. Movimiento giroscópico 314.

Capitulo 11

Dinámica de alta energía

Introducción 328. Principio clásico de relatividad 328. Principio es-pecial de relatividad 330. Momentum 332. Fuerza 334. Energía 336. Transformación de energía y momentum 341. Transformación de fuerza 344. Sistemas de particulas 345. Colisiones de alta energía 348.

Capítulo 12

Movimiento oscilatorio

Introducción 359. Cinemática del movimiento armónico simple 359. Fuerza y energía en el movimiento armónico simple 363. Dinámica péndulo compuesto 369. Superposición de dos MAS: igual dirección, del movimiento armónico simple 364. El péndulo simple 366. El igual frecuencia 371. Superposición de dos MAS: igual dirección, diferente frecuencia 374. Superposición de dos MAS: direcciones mónicas 385. Oscilaciones amortiguadas 387. Oscilaciones forza-380. das 389. Impedancia de un oscilador 393. Análisis de Fourier del movimiento periódico 395.

PARTE 2 INTERACCIONES Y CAMPOS

Capitulo 18 Interacción gravitacional

vitacional 416. Energia potencial gravitacional 418. Movimiento ge neral bajo la interacción gravitacional 423. Campo gravitacional 428. Introducción 411. La ley de gravitación 413. Masa inercial y gra Campo gravitacional debido a un cuerpo esférico 434. Principio de equivalencia 440. La gravitación y las fuerzas intermoleculares 442

Apéndiess Relaciones matemáticas/ Tablas A-1 Indice A-20

Respussis a los problemas impares A-11

La enseñanza de la fisica ha ido cambiando como consecuencia de los desarrollos tecnológicos de las últimas décadas que exigen de parte de los profesionales, una mayor y mejor comprensión de los fenómenos naturales, para poner dicha tecno-logia nueva al servicio de todo el mundo.

Podemos señalar varias características importantes de dicho cambio. En primer lugar, el contenido de los cursos de fisica ha sido reajustado, como para incluir aquellos capitulos que han devenido en doctrina más o menos firme. Teniendo en cuenta que el desarrollo de la relatividad y la mecánica cuántica ha sido vasto, puede comprenderse que tal reajuste es bastante grande.

En segundo lugar, considerando que los avances más importantes, como los ya mencionados, son aquellos que unifican la ciencia, debe esperarse que el reajuste refleje también dicho progreso, relacionando entre si los cursos de las disciplinas más o menos unificadas.

Finalmente, la metodologia misma de la enseñanza está evolucionando, tratando de alcanzar objetivos hace mucho tiempo planteados, pero que hablan sido lamen-tablemente abandonados, como el de poner en manos de los estudiantes los medios para efectuar experimentos por si mismos y sacar sus propias conclusiones.

En el presente libro se distingue las dos primeras características. Pero además debemos anotar que la incorporación de material moderno a que nos referimos al hablar de aquel reajuste, ha sido efectuada de manera orgánica y muy cuidadosa, encontrando armonía con los tópicos tradicionales que siguen siendo válidos y tratando todo el material, nuevo y viejo, por los métodos del análisis matemático moderno. Para ejemplificar lo dicho, bástenos señalar la forma en que ha sido incorporada la relatividad especial a través de toda la obra.

En cuanto a la segunda caracteristica, debemos reconocer que hay en este libro un afán de traslucir los resultados unificadores de la investigación moderna. Seña-lemos el capítulo que presenta los choques con una ejemplificación que incluye las reacciones químicas y el tratamiento detallado sobre el uso de las curvas de energia potencial y sus aplicaciones a la estructura molecular.

Debemos hacer ahora algunas indicaciones que pueden conducir a un mejor uso de este libro en América latina.

La experiencia y madurez necesarias para el uso normal del texto deben ser adquiridas preferiblemente con cursos de la escuela secundaria que hayan sido afectados por el cambio en la enseñanza de la fisica. Nos referimos, por ejemplo, a cursos similares al del Comité de Estudio de las Ciencias Fisicas (PSSC).

Las matemáticas contenidas en un primer curso de análisis, que generalmente en nuestras universidades es compañero del de fisica, deberian ser suficientes para una adecuada comprensión. Probablemente haga falta que el profesor de fisica proporcione oportunamente mayores detalles sobre el cálculo vectorial que los usualmente dados en un curso regular de análisis matemático.
Anticipamos que una primera consideración del material del presente libro, conducirá a su utilización intensiva en las Facultades de Ciencias. Creemos, no obstante, que las Escuelas de Ingenieria no tardarán en apreciar las ventajas de un texto que pretende ser nada más, pero también nada menos, que un primer curso universitario de Fisica. No hay en realidad "ciencia aplicada" aparte. Hay aplicación de una ciencia que, en determinado momento, es única porque Liene como fundamento un cierto conjunto muy bien definido de principios universal-mente aceptados.

La edición original en inglés de esta serie ha tenido tanta aceptación en muchas universidades a través de la América latina (como la Universidad Nacional Autó-noma y el Instituto Politécnico Nacional, en México; la Universidad Central y la Universidad de Oriente, en Venezuela; la Universidad de Santo Domingo, en la Re-pública Dominicana; la Universidad de los Andes, la Universidad Nacional y la Universidad de Antioquia, en Colombia, y muchas otras universidades) que nos asiste duda alguna acerca de la entusiasta acogida que harán los profesores y estudiantes a nuestra edición en español de esta serie extraordinaria

Ingeniería Ambiental