Robert Resnick

Física NUEVA EDICION ACTUALIZADA Parte 1 - 901 páginas Ilustraciones, Tablas y Gráficas 22.5 cm x 15.7 cm

Incluye Referencias Bibliográficas

1 Medidas 25

1-1 Medidas 25

1-2 Cantidades físicas, patrones y unidades 26

1-3 Marcos de referencia 28

1-4 Patrón de longitud 30

1-5 Patrón de tiempo 32

1-6 Sistemas de unidades 38

2 Vectores 43

2-1 Vectores y escalares 43

2-2 Suma de vectores, método geométrico 45

2-3 Descomposición y suma de vectores, método analítico 46

2-4 Multiplicación de vectores 53

2-5 Vectores y las leyes de la física 57

3 Movimiento en una dimensión 65

3-1 Mecánica 65

3-2 Cinemática de las partículas 65

3-3 Velocidad media 67

3-4 Velocidad instantánea 68

3-5 Movimiento en una dirección-Velocidad variable 70

3-6 Aceleración 74

3-7 Movimiento en una dimensión-Aceleración variable 76

3-8 Movimiento en una dimensión-Aceleración constante 77

3-9 Homogeneidad de unidades y de dimensiones 81

3-10 Caída libre de los cuerpos 84

3-11 Ecuaciones del movimiento de caida libre 86

4 Movimiento en un plano 97

4-1 Desplazamiento, velocidad y aceleración 97

4-2 Movimiento en un plano con aceleración constante 98

4-3 Movimiento en los proyectiles 100

4-4 Movimiento circular uniforme 106

4-5 Aceleración tangencial en el movimiento circular 111

4-6 Velocidad y aceleración relativas 114

5 Dinámica de las particulas-1 125

5-1 Mecánica clásica 125

5-2 Primera ley de Newton 128

5-3 Fuerza 130

5-4 Masa; segunda ley de Newton 133

5-5 Tercera ley de Newton del movimiento 135

5-6 Sistemas de unidades mecánicas 139

5-7 Las leyes de las fuerzas 142

5-8 Peso y masa 143

5-9 Método estático para medición de fuerzas

145

5-10 Algunas aplicaciones de las leyes de Newton del movimiento 147

6 Dinámica de las partículas-II

163

6-1 Introducción 163

6-2 Fuerzas de rozamiento 163

6-3 Dinámica del movimiento circular uniforme

172

6-4 Fuerzas y seudofuerzas 178

6-5 Mecánica clásica, mecánica relativista y mecánica cuántica 180

7 Trabajo y energía 191

7-1 Introducción 191

7-2 Trabajo hecho por una fuerza constante 192

7-3 Trabajo hecho por una fuerza variable-Caso de una dimensión 198

7-4 Trabajo hecho por una fuerza variable-Caso de dos dimensiones 201

7-5 Energía cinética y el teorema del trabajo y la energía

204

7-6 Importancia del teorema del trabajo y la energía 208

7-7 Potencia 208

8 La conservación de la energía 215

8-1 Introducción 215

8-2 Fuerzas conservativas 216

8-3 Energía potencial 221

8-4 Sistemas conservativos en una dimensión 226

8-5 Solución completa del problema para fuerzas en una dimensión que dependen exclusivamente de la posición

8-6 Sistemas conservativos en dos y en tres dimensiones 235

231

8-7 Fuerzas no conservativas 237

8-8 La conservación de la energía 240

8-9 Masa y energía 242

9 Conservación de la cantidad de movimiento lineal 257

9-1 Centro de masa 257

9.2 Movimiento del centro de masa 264

9-3 Cantidad de movimiento lineal de una partícula

267

94 Cantidad de movimiento lineal de un sistema de particulas 9-5 Conservación de la cantidad de movimiento lineal 270

268

96 Algunas aplicaciones del principio de la cantidad de movimiento 272

9-7 Sistemas de masa variable 276

10 Choques 291

10-1 ¿Qué es un choque? 291

10-2 Impulso y cantidad de movimiento

293

10-3 Conservación de la cantidad de movimiento durante los choques 295

10-4 Choques en una dimensión 297

306

10-5 La "verdadera" medida de una fuerza

10-6 Choques en dos y en tres dimensiones

307

10-7 Sección eficaz 313

10-8 Reacciones y procesos de desintegración

318

11 Cinematica de rotación 331

11-1 Movimiento de rotación 331

11-2 Cinemática de la rotación Las variables 334

11-3 Rotación con aceleración angular constante

336

11-4 Cantidades rotacionales como vectores 339

11-5 Relación entre la cinemática lineal y la angular para una partícula en movimiento circular Forma escalar

343

11-6 Relación entre la cinemática lineal y la cinemática angular para una particula que se encuentre en movimiento circular-Forma vectorial 346

12 Dinámica del movimiento de rotación-1 355

12-1 Introducción 355

12-2 Momento de rotación obrando sobre una particula 356

12-3 Cantidad de movimiento angular de una particula 359

12-4 Sistemas de partículas 363

12-5 Energia cinética de rotación y momento de inercia

365

12-6

un cuerpo rígido 383

12-7

Dinámica rotacional de un cuerpo rígido 373 El movimiento combinado de translación y de rotación de

13 Dinámica del movimiento de rotación-II y la conservación de la cantidad de movimiento angular 399

13-1 Introducción 399

El trompo 400

13-2 13-3

Cantidad de movimiento angular y velocidad angular 404 Conservación de la cantidad de movimiento angular 411

13-4

Algunos otros aspectos de la conservación

13-5

de la cantidad de movimiento angular 418

13-6

Dinámica del movimiento de rotación-Resumen 419

14 Equilibrio de los cuerpos rigides 431

14-1 Cuerpos rígidos 431

14-3

14-2 Equilibrio de un cuerpo rígido 431

Centro de gravedad 435

14-5 Equilibrio estable,

14-4 Ejemplos de equilibrio 439

inestable e indiferente de cuerpos rígidos en un campo gravitacional 447

15 Oscilaciones 457

547

15-1 Oscilaciones

El oscilador armónico simple 461

15-2

Movimiento armónico simple 465

15-3

Consideraciones energéticas en el movimiento

15-4

armónico simple 471

Aplicaciones del movimiento armónico simple 475

15-5

15-6 Relación entre el movimiento armónico simple

y el movimiento circular uniforme 483

15-7

Combinaciones de movimientos armónicos 488 Oscilaciones de un cuerpo doble 490

15-8

Movimiento armónico amortiguado 493

15-9

15-10 Oscilaciones forzadas y resonancia 495

16 Gravitación 509

16-1 Introducción histórica 509

16-2

Ley de la gravitación universal 515

16-3

La constante de la gravitación universal, G 517 Masa inercial y masa gravitacional 520

16-4

16-5 Variaciones de la aceleración debidas a la gravedad 523

16-6 Efecto gravitacional de una distribución de masa esférica

16-7 Movimientos de planetas y satélites 532

16-8 El campo gravitacional 536

16-9 Energía potencial gravitacional 539

16-10 Energía potencial para sistemas de muchas partículas 543

16-11 Consideraciones energéticas en los movimientos de los planetas y los satélites 546

16-12 La Tierra como marco de referencia inercial 548

16-13 El principio de equivalencia 549

17 Estática de los fluidos

561

17-1 Fluidos 561

17-2 Presión y densidad 562

17-3 Variaciones de presión en un fluido en reposo 564

17-4 Principio de Pascal y principio de Arquímedes

570

17-5 Medida de la presión 573

18 Dinámica de los fluidos

585

18-1 Conceptos generales del flujo de los fluidos 585

18-2 Líneas de corriente 588

18-3 La ecuación de continuidad 589

18-4 Ecuación de Bernoulli 592

18-5 Aplicaciones de la ecuación de Bernoulli y de la ecuación de continuidad 595

18-6 Conservación de la cantidad de movimiento en la mecánica de los fluidos 601

18-7 Campos de flujo 602

19 Ondas en medios elásticos

615

19-1 Ondas mecánicas 615

19-2 Tipos de ondas 616

19-3 Ondas viajeras 620

19-4 El principio de superposición

624

19-5 Velocidad de las ondas 627

19-6 Potencia e intensidad en el movimiento ondulatorio 631

19-7 Interferencia de ondas 634

19-8 Ondas complejas 637

19-9 Ondas estacionarias 640

19-10 Resonancia 646

20 Ondas sonoras 657

20-1 Ondas audibles, ultrasónicas e infrasónicas 657

20-2 Propagación y velocidad de las ondas longitudinales 658

20-3 Ondas longitudinales viajeras 662

20-4 Ondas longitudinales estacionarias

666

20-5 Sistemas vibrantes y fuentes sonoras 667

20-6 Pulsaciones 674

20-7 Efecto Doppler 676

21 Temperatura 691

21-1 Descripciones macroscópicas y microscópicas 691

21-2 Equilibrio térmico-La ley de la termodinámica anterior a la primera 693

21-3 Medición de la temperatura 694

21-4 Termómetro de gas a volumen constante 698

21-5 Escala de temperaturas del gas ideal 699

21-6 Las escalas Celsius y Fahrenheit 703

21-7 La escala de temperaturas práctica internacional 703

21-8 Dilatación por temperatura 705

22 El calor y la primera ley de la termodinámica 717

22-1 El calor, una forma de la energía 717

22-2 Cantidad de calor y calor específico 719

22-3 Capacida calorífica molar de los sólidos 723

22-4 Conducción del calor 725

22-5 Equivalente mecánico del calor 728

22-6 Calor y trabajo 730

22-7 La primera ley de la termodinámica 736

22-8 Algunas aplicaciones de la primera ley de la termodinámica 738

23 Teoría cinética de los gases-1 751

23-1 Introducción 751

23-2 Gas ideal-Descripción macroscópica 752

23-3 Gas ideal-Definición microscópica 756

23-4 Cálculo cínético de la presión 757

23-5 Interpretación cinética de la temperatura 762

23-6 Fuerzas intermoleculares 765

23-7 Calores específicos de un gas ideal 767

23-8 Equipartición de la energía 773

24 Teoría cinética de los gases-II 787

24-1 Recorrido libre medio 787

24-2 Distribución de las velocidades moleculares 791

24-3 Comprobación experimental de la distribución maxwelliana 795

24-4 Movimiento browniano 793

24-5 La ecuación de estado de van der Waals 802

25 Entropía y la segunda ley de la termodinámica 813

25-1 Introducción 813

25-2 Procesos reversibles y procesos irreversibles 814

25-3 El ciclo de Carnot 816

25-4 La segunda ley de la termodinámica 822

25-5 La eficiencia de las máquinas 825

25-6 La escala de temperaturas termodinámicas 828

Esta revisión de la Parte I del libro Physics for Students of Science and Engineering (1960) se ha hecho debido a la experiencia adquirida en las aulas en muchas instituciones durante los pasados diez años. Aun cuando se han efectuado muchos cambios, el plan general fundamental del libro y la filosofía que le sirve de base han permanecido inalterados. Mucho más se ha hecho para ayudar a preparar fácilmente el acceso al estudio de la física relativista y de la física cuántica que se abordarán en la Parte II, y al mismo tiempo, nos hemos preocupado en reforzar aún más que antes, los fundamentos en el campo de la física clásica.

Algunos de los cambios principales que reflejan estas ideas son: En todo el libro se ha dado mayor importancia al papel que juegan los marcos de referencia en las medidas físicas y en la teoría; se ha mejorado el estudio de las leyes de Newton y de las leyes de las fuerzas, recalcando los puntos de vista actuales; se ha hecho un análisis más claro de los conceptos de marcos de referencia inerciales y no inerciales con aplicaciones específicas que ayudarán a fijar las ideas; se ha puesto mayor atención en los modelos microscópicos de los fenómenos macroscópicos, desde los fenómenos de rozamiento y choque hasta los calores específicos, dilatación térmica y fluctuaciones; se ha dado mucho mayor claridad a la presentación del concepto de energía potencial, siempre que se presenta en los diversos sistemas físicos; se ha dado un papel más central a la cantidad de movimiento angular en los sistemas en rotación y una generalización a los cuerpos asimétricos y a los ejes en movimiento; el tratamiento de las oscilaciones es algo más general, incluyendo las oscilaciones de un cuerpo doble y el concepto de masa reducida y de oscilaciones no armónicas; en la física clásica se presenta un estudio correcto de sistemas de masa variable; se incluyen las ideas cuánticas cada vez que surgen naturalmente en el campo "clásico", y se ha prestado mayor atención a las interpretaciones estadísticas y a los puntos de vista modernos de los procesos termodinámicos.

En el Cap. 2 se introducen los vectores unitarios y posteriormente se emplean en todos los casos en que simplifican las demostraciones o permiten un tratamiento analítico más claro, más geométrico, o más conveniente, de los fenómenos físicos. Se utilizan más tablas que las que se usaban antes para presentar resúmenes y exhibir ideas, ecuaciones y datos físicos, y para obtener analogías. Seguimos incluyendo temas optativos, que se indican con un tipo de letra más pequeño, tratando asuntos especializados o más adelantados, pero hemos incluido en nuevos suplementos especiales temas relativos a los asuntos más especializados o adelantados. Naturalmente, siempre que ha sido pertinente, sistemáticamente hemos puesto al día y modernizado muchos temas y cuestiones fundamentales tales como patrones y unidades, nomenclatura y símbolos, referencias y apéndices. Las figuras igualmente se han modificado cuidadosamente para mejorar su valor didáctico, para lograr uniformidad, y para ilustrar el mayor número posible de aplicaciones a la física contemporánea.

La mayoría de los ejemplos originales ilustrativos resueltos de la obra Physics for Students of Science and Engineering se han conservado con los cambios y mejoras pertinentes. Sin embargo, se ha agregado un buen número de nuevos problemas para aumentar el interés y la comprensión en sitios clave donde la experiencia en las aulas ha puesto de manifiesto su necesidad. Aproximadamente se conservaron el 85 por ciento de los problemas y preguntas originales, y además se ha agregado cerca de la mitad del total de nuevas preguntas y problemas. En esta forma, además de que ofrecemos algo que es probablemente la mayor selección de preguntas y problemas de cualquier texto comparable, permitimos una mayor facilidad de escoger cuestiones de diversos grados de dificultad y de diversos campos de interés y aplicación. El aumento en el contenido del libro se puede atribuir totalmente a este material auxiliar preguntas, problemas, ejemplos resueltos, tablas, apéndices y figuras y creemos que con ello lograremos un mayor beneficio para el maestro y para el estudiante.