TY - BOOK TI - Física NUEVA EDICION ACTUALIZADA Parte 2 N1 - Incluye Referencias Bibliográficas; 26 Carga y materia 953 26-1 Electromagnetismo-Esbozo histórico 953 26-2 Carga eléctrica 955 26-3 Conductores y aisladores 956 26-4 Ley de Coulomb 957 26-5 La carga está cuantizada 962 26-6 Carga y materia 965 26-7 La carga se conserva 969 27 El campo eléctrico 973 27-1 El campo eléctrico 973 27-2 La intensidad del campo eléctrico E 975 27-3 Líneas de fuerza 976 27-4 Cálculo de E 982 27-5 Una carga punto en un campo eléctrico 988 27-6 Un dipolo en un campo eléctrico 991 28 Ley de Gauss 1001 28-1 Flujo del campo eléctrico 1001 28-2 Ley de Gauss 1005 28-3 La ley de Gauss y la ley de Coulomb 1006 28-4 Un conductor aislado 1008 28-5 Demostración experimental de las leyes de Gauss y de Coulomb 1009 28-6 Ley de Gauss-Algunas aplicaciones 1012 28-7 El modelo nuclear del átomo 1018 29 Potencial eléctrico 1029 29-1 Potencial eléctrico 1029 29-2 Potencial e intensidad de campo 1034 29-3 Potencial debido a una carga punto 1037 29-4 Un grupo de cargas punto 1040 29-5 Potencial debido a un dipolo 1042 29-6 Energia potencial eléctrica 1046 29-7 Cálculo de E a partir de V 1048 29-8 Un conductor aislado 1055 29-9 El generador electrostático 1058 30 Condensadores y dieléctricos 1069 30-1 Capacitancia 1069 30-2 Cálculo de la capacitancia 1074 30-3 Condensador de placas paralelas con dieléctrico 1078 30-4 Dieléctricos Comportamiento de los átomos 1080 30-5 Los dieléctricos y la ley de Gauss 1084 30-6 Tres vectores eléctricos 1087 30-7 Almacenamiento de energía en un campo eléctrico 1092 31 Corriente y resistencia 1105 31-1 Corriente y densidad de corriente 1105 31-2 Resistencia, resistividad y conductividad 1110 31-3 Ley de Ohm 1115 31-4 Resistividad Comportamiento de los átomos 1118 31-5 Intercambios de energía en un circuito eléctrico 1122 32 Fuerza electromotriz y circuitos 1129 32-1 Fuerza electromotriz 1129 32-2 Cálculo de la corriente 1133 32-3 Otros circuitos simples 1135 32-4 Diferencias de potencial 1137 32-5 Redes eléctricas 1140 32-6 Medición de corrientes y de diferencias de potencial 1143 32-7 El potenciómetro 1145 32-8 Circuitos RC 1146 33 El campo magnético 1161 33-1 El campo magnético 1168 33-2 Definición de B 1163 33-3 Fuerza magnética sobre una corriente 1167 33-4 Momento sobre una espira con corriente 1172 33-5 El efecto Hall 1177 33-6 Cargas aisladas en movimiento 1180 33-7 El ciclotrón 1182 33-8 Experimento de Thomson 1186 34 Ley de Ampère 1199 34-1 Ley de Ampère 1199 34-2 B cerca de un alambre largo 1204 34-3 Líneas de inducción magnética 1207 344 Dos conductores paralelos 1209 34-5 B para un solenoide 1213 34-6 La ley de Biot-Savart 1217 35 Ley de Faraday 1231 35-1 Experimentos de Faraday 1231 35-2 La ley de la inducción de Faraday 35-3 Ley de Lenz 1234 1233 35-4 Inducción-Estudio cuantitativo 1237 35-5 Campos magnéticos variables con el tiempo 1244 35-6 El betatrón 1248 35-7 Inducción y movimiento relativo 1253 36 Inductancia 1269 36-1 Inductancia 1269 36-2 Cálculo de la inductancia 1271 36-3 Un circuito LR 1273 36-4 Energía y el campo magnético 1279 36-5 Densidad de energía y el campo magnético 1283 37 Propiedades magnéticas de la materia 1289 37-1 Polos y dipolos 1289 37-2 Ley de Gauss para el magnetismo 1293 37-3 Paramagnetismo 1295 37-4 Diamagnetismo 1299 37-5 Ferromagnetismo 1302 37-6 Magnetismo nuclear 1308 37-7 Tres vectores magnéticos 1312 38 Oscilaciones electromagnéticas 1323 38-1 Oscilaciones LC 1323 1327 38-2 Analogía con el movimiento armónico simple 38-3 Oscilaciones electromagnéticas Fórmulas 1328 38-4 Oscilaciones forzadas y resonancia 1333 1336 38-5 Elementos separados y elementos repartidos 38-6 Oscilador de cavidad electromagnética 1338 38-7 Campos magnéticos inducidos 1342 38-8 38-9 Ecuaciones de Maxwell 1347 38-10 Ecuaciones de Maxwell y oscilaciones de las cavidades 1348 39 Ondas electromagnéticas 1359 39-1 Líneas de transmisión 1359 39-2 Cable coaxial-Campos y corrientes 1362 39-3 Guía de onda 1367 39-4 Radiación 1369 39-5 Ondas viajeras y las ecuaciones de Maxwell 1372 39-6 El vector de Poynting 1378 40 Naturaleza y propagación de la luz 1387 40-1 La luz y el espectro electromagnético 1387 40-2 Energía y cantidad de movimiento 1389 40-3 La velocidad de la luz 1394 40-4 Fuentes y observadores en movimiento 1400 40-5 Efecto Doppler 1403 41 Reflexión y refracción-Ondas planas y superficies planas 1413 41-1 Reflexión y refracción 1413 41-2 Principio de rluygens 1419 41-3 El principio de Huygens y la ley de la reflexión 1421 41-4 El principio de Huygens y la ley de la refracción 1423 41-5 Reflexión total interna 1426 41-6 Principio de Fermat 1432 42. Reflexión y refracción-Ondas esféricas y superficies esféricas 1441 42-1 Optica geométrica y óptica ondulatoria 1449 42-2 Ondas esféricas Espejo plano 1444 42-3 Ondas esféricas Espejo esférico 1450 42-4 Superficie esférica refractora 1458 42-5 Lentes delgadas 1463 43 Interferencias 1481 43-1 Experimento de Young 1481 43-2 Coherencia 1488 43-3 Intensidad en el experimento de Young 1493 43-4 Suma de perturbaciones ondulatorias 1496 43-5 Interferencias en películas delgadas 1499 43-6 Cambios de fase por reflexión 1506 43-7 Interferómetro de Michelson 1508 43-8 El interferómetro de Michelson y la propagación de la luz 1511 44 Difracción 1519 44-1 Introducción 1519 44-2 Abertura única 1573 44-3 Abertura única-Análisis cualitativo 1527 44-4 Abertura única Cuantitativa 1530 44-5 Difracción en una abertura circular 1534 44-6 Doble abertura 1538 45 Redes y espectros 1549 45-1 Introducción 1549 45-2 Aberturas múltiples 1550 45-3 Redes de difracción 1555 45-4 Poder separador de una red 1560 45-5 Difracción de Rayos X 1563 45-6 Ley de Bragg 1570 46 Polarización 1579 46-1 Polarización 1579 46-2 Láminas polarizadoras 1583 46-3 Polarización por reflexión 1587 46-4 Doble refracción 1589 46-5 Polarización circular 1599 46-6 Cantidad de movimiento angular de la luz 1603 46-7 Dispersión de la luz 1604 46-8 Doble dispersión 1606 47 Luz y física cuántica 1611 47-1 Fuentes luminosas 1611 47-2 Radiadores de cavidad 1613 47-3 Fórmula de radiación de Planck 1616 47-4 Efecto fotoeléctrico 1619 47-5 Teoría de los fotones de Einstein 1623 47-6 Efecto Compton 1625 47-7 Espectros de lineas 1630 47-8 El átomo de hidrógeno 1633 47-9 El principio de correspondencia 1638 48. Ondas y partículas 1645 48-1 Ondas de materia 1645 48-2 Estructura atómica y ondas estacionarias 1649 48-3 Mecánica ondulatoria 1650 48-4 Significado de 1654 48-5 El principio de incertidumbre 1657 TEMA SUPLEMENTARIO 1165 V Forma diferencial de las ecuaciones de Maxwell y la ecuación de la onda electromagnética 1165 PROBLEMAS SUPLEMENTARIOS 1673 APENDICES 1701 A Definición de patrones y constantes físicas fundamentales y derivadas B Datos terrestres diversos 1711 1701 C El sistema solar 1706 D Tabla periódica de los elementos 1708 E Las particulas de la física 1709 F Simbolos, dimensiones y unidades de cantidades físicas 1711 G Factores de conversión 1713 H Simbolos matemáticos y el alfabeto griego 1721 1 Fórmulas matemáticas 1722 J Valores de las funciones trigonométricas 1726 K Laureados de premio Nobel en fisica 1728 L El sistema gaussiano de unidades 1732 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE NUMERO IMPAR 1735 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS SUPLEMENTARIOS DE NUMERO IMPAR 1745 INDICE 1749 N2 - Durante las últimas décadas hemos presenciado una reducción cada vez mayor en el tiempo transcurrido entre los progresos en la ciencia fundamental y su aplicación a la práctica de la ingeniería. Las bases de la ingeniería, que en otra época fueran sobre todo empíricas, ahora son fundamentalmente científicas. En la actualidad, la necesidad es insistir en los principios más bien que en los procedimientos específicos, escoger temas de interés contemporáneo y no de interés pasado, y acostumbrar al estudiante a la atmósfera de cambios que deberá encontrar durante su carrera. Esa evolución requiere una revisión del curso tradicional de la física general para ingenieros y hombres de ciencia. Las críticas que con más frecuencia se hacen en diversos grados a los libros de texto que se utilizan en tales cursos son las siguientes: (a) el contenido es enciclopédico considerando que los temas no se tratan con suficiente profundidad, que su presentación es sobre todo descriptiva y no analítica y con explicaciones, y que se tratan demasiados temas; (b) el contenido no es suficientemente "moderno", y las aplicaciones se toman principalmente de la práctica de la ingeniería de otros tiempos y no de la física contemporánea; (c) el material de estudio se organiza en capítulos demasiado independientes que no permiten revelar la unidad esencial de la física y de sus principios; (d) la forma de abordar los temas es fundamentalmente deductiva y no se insiste suficientemente en la relación entre la teoría y el experimento. Por supuesto, es poco probable que llegue alguna vez a escribirse un libro de texto que no sea criticado por una causa o por otra. Hemos escrito este libro con pleno conocimiento de esas críticas y hemos reflexionado mucho sobre la forma de hacerles frente. Hemos considerado la posibilidad de reorganizar el contenido. Es muy sugerente adoptar un punto de vista atómico desde el principio, o bien, elaborar una estructura en torno de la energía en sus diversos aspectos. Hemos llegado a la conclusión de que la mejor manera de alcanzar nuestras metas será modificando la selección y tratando los temas dentro del marco de la organización tradicional. Barajar al gusto las cartas de los temas por tratar o abandonar por completo un cierto orden que represente el crecimiento del pensamiento físico conduciría, por una parte, a no llegar a apreciar la síntesis newtoniana y maxwelliana de la física clásica y por otra parte, a una comprensión superficial de la física moderna. En nuestra opinión, para edificar la superestructura de la física contemporánea es indispensable una sólida cimentación de la física clásica. Para ilustrar cómo esperamos alcanzar nuestras metas dentro de estos lineamientos, presentamos aquí las principales características de nuestro libro. 1. Muchos temas se tratan con mayor profundidad de lo que ha sido costumbre hasta la fecha, y en el cuerpo del texto se ha entrelazado un gran acopio de material contemporáneo. Por ejemplo, se tratan con gran profundidad: gravitación, teoría cinética, ondas electromagnéticas y óptica física, entre otros temas. Los tópicos con-temporáneos, tales como patrones atómicos, secciones eficaces de choque, fuerzas intermoleculares, transformación masa-energía, separación de isótopos, efecto Hall, modelo de conductividad de electrones libres, estabilidad nuclear, resonancia nuclear y difracción de neutrones, se estudian en los sitios en que es pertinente hacerlo. Para obtener esta mayor profundidad y para poder incluir material contemporáneo, hemos omitido por completo, o tratado sólo en forma indirecta, mucho material tradicional, tal como máquinas simples, tensión superficial, viscosidad, calorimetría, cambios de estado, humedad, bombas, motores prácticos, escalas musicales, acústica arquitectónica, electroquímica, termoelectricidad, motores, circuitos de corriente alterna, electrónica, aberraciones de las lentes. color, fotometría y otros temas. 2. Hemos tratado de poner de manifiesto la unidad de la física de muchas formas. En toda la extensión del libro insistimos en la naturaleza general de las ideas clave comunes a todos los campos de la física. Por ejemplo, las leyes de la conservación de la energía, de la cantidad de movimiento lineal, de la cantidad de movimiento angular, y de las cargas, se usan repetidas veces. Los conceptos de onda y las propiedades de los sistemas en vibración, tales como la resonancia, se emplean en mecánica, sonido, electromagnetismo, óptica, física atómica, y física nuclear. El concepto de campo se aplica a la gravitación, al flujo de fluidos, al electromagnetismo y a la física nuclear. Se ha insistido en la interrelación de las diversas disciplinas de la física echando mano de analogías físicas y matemáticas y de métodos de similitud. Por ejemplo, se ha hecho hincapié en las correspondencias entre el sistema masa-resorte y el circuito LC, o entre el tubo acústico y la cavidad electromagnética, también se ha hecho notar la interrelación entre los métodos microscópicos y macroscópicos de abordar los fenómenos caloríficos, eléctricos y magnéticos. Hemos tratado de lograr una transición paulatina entre la mecánica de las partículas y la teoría cinética, insistiendo en que, en sus aspectos clásicos, ambas se ajustan a la síntesis newtoniana. También hemos tratado de lograr una transición sin asperezas entre el electromagnetismo y la óptica ondulatoria, refiriéndonos frecuentemente a la síntesis maxwelliana. Hemos estudiado las limitaciones de las ideas clásicas y el alcance de su validez, y hemos recalcado la naturaleza generalizadora de las ideas contemporáneas aplicables en un campo más amplio. En toda la obra hemos tratado de poner de manifiesto la relación de la teoría con el experimento y de desarrollar el conocimiento de la naturaleza y usos de la teoría. 3. Nuestro método de ataque de la física cuántica no es el método descriptivo tradicional. Por el contrario, tratamos de desarrollar los conceptos contemporáneos con suficiente rigor, con una extensión y profundidad adecuadas a un curso de iniciación. En los primeros capítulos preparamos el camino, señalando las limitaciones de la teoría clásica, insistiendo en los aspectos de la física clásica que guardan relación con la física contemporánea, y escogiendo ejemplos ilustrativos que tengan un sabor moderno. Así, insistimos en campos más bien que en circuitos, en partículas más bien que en cuerpos grandes, y en óptica ondulatoria más bien que en óptica geométrica. Entre los ejemplos ilustrativos mencionamos las curvas de energía potencial molecular, la energía de enlace de un deuterón, los choques nucleares, el modelo nuclear del átomo, el modelo del átomo de Thomson, los dipolos moleculares, la velocidad de arrastre de los electrones, la estabilidad de las órbitas del betatrón, la resonancia magnética nuclear el corrimiento al rojo, y otros en numero tan grande que no podemos mencionar ER -