Source: https://es.scribd.com/doc/125055376/Fisica-para-Ciencias-e-Ingenieria-Vol-01-Giancoli-pdf
Timestamp: 2015-12-01 20:09:51+00:00

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P. 1Física para Ciencias e Ingeniería (Vol. 01) - Giancoli.pdfFísica para Ciencias e Ingeniería (Vol. 01) - Giancoli.pdf|Views: 10.438|Likes: 17Publicado poranibalaguilar71	La Física en su máxima expresión.	La Física en su máxima expresión.More info:Published by: anibalaguilar71 on Feb 12, 2013Copyright:Attribution Non-commercialAvailability:Read on Scribd mobile: iPhone, iPad and Android.download as PDF, TXT or read online from ScribdFlag for inappropriate content|Agregar a la colecciónSee moreSee lesshttps://es.scribd.com/doc/125055376/Fisica-para-Ciencias-e-Ingenieria-Vol-01-Giancoli-pdf10/02/2015pdftextoriginalSectionsPrefacioIntroducción,
Rapidez de la luz en el vacío
Carga sobre electrón
Unidad de masa atómica (1 u)
CODATA (12/05),Peter J.Mohr y Barry N.Taylor,National Institute of Standards and Technology.Los números entre paréntesis indican incertidumbres
experimentales de una desviación estándar en los dígitos finales.Los valores sin paréntesis son exactos (es decir,cantidades definidas).
=931.494043(80) MeVc2
1.66053886(28) *10–27
1.6605 *10–27
kg =931.5 MeVc2
=1.00866491560(55) u
=939.6 MeVc2
1.67492728(29) *10–27
1.6749 *10–27
kg =1.008665 u
=1.00727646688(13) u
=938.3 MeVc2
1.67262171(29) *10–27
1.6726 *10–27
kg =1.00728 u
=5.4857990945(24) *10–4
=0.511 MeVc2
9.1093826(16) *10–31
9.11 *10–31
kg =0.000549 u
6.6260693(11) *10–34
6.63 *10–34
1.2566370614 p *10–6
4p *10–7
8.854187817 p *10–12
8.85 *10–12
0 = A1c2
5.670400(40) *10–8
5.67 *10–8
1.60217653(14) *10–19
1.60 *10–19
1.3806505(24) *10–23
1.38 *10–23
=0.0821 LatmmolK
8.314472(15) JmolK
8.314 JmolK =1.99 calmolK
6.0221415(10) *1023
6.02 *1023
6.6742(10) *10–11
6.67 *10–11
2.99792458 *108
3.00 *108
Equivalente de Joule (1 cal)
4.186J
Cero absoluto (0 K)
Aceleración debida a la gravedad en
la superficie de la Tierra (promedio)
Rapidez del sonido en el aire (20°C)
Densidad del aire (seco)
Tierra:Masa
Radio (medio)
Distancia Tierra-Sol (media)
Distancia Tierra-Luna (media)
384 *103
149.6 *106
6.96 *105
1.99 *1030
1.74 *103
7.35 *1022
6.38 *103
5.98 *1024
1.29 kgm3
9.80 ms2
Valores de algunos números
1 rad =57.2957795°
ln 10 =2.3025851
13 =1.7320508
e =2.7182818
log10 e =0.4342945
ln 2 =0.6931472
12 =1.4142136
p =3.1415927
Densidad (4°C)
Calor de fusión (0°C)
(1.00 kcalkgC°)
4186 JkgC°
539 kcalkg
2260 kJkg
80 kcalkg
333 kJkg
1.000 *103
es proporcional a
es aproximadamente igual a
es mucho menor que
valor promedio de x
xtiende a cero
n(n -1)(n -2) p(1)
¢x S0
Conversión de unidades (equivalentes)
1milla náutica (E.U.A.)
1angstrom
1año-luz (a-l)
1 cuarto (E.U.A.) = 2 pintas (E.U.A.) = 946 mL
1 pinta (inglesa) = 1.20 pintas (E.U.A.) = 568 mL
1 rev min (rpm) =0.1047 rad s
1° =0.01745 rad
1 radián (rad) =57.30° =57°18¿
1 knot =1.151 mi h =0.5144 m s
1 m s =3.281 ft s =3.600 km h =2.237 mi h
1 ft s =0.3048 m s (exacta) =0.6818 mi h =1.0973 km h
1 km h =0.2778 m s =0.6214 mi h
1 mi h =1.4667 ft s =1.6093 km h =0.4470 m s
=35.31 ft3
0.8327 gal (inglés)
1 gal (U.S.) =4 cuarto (E.U.A.) =231 in.3
=3.785 L =
1.057 cuarto (E.U.A.) =61.02 in.3
1 litro (L) =1000 mL =1000 cm3
=1.0 *10–3
1 parsec =3.26 ly =3.09 *1016
(ly) =9.461 *1015
(Å) =10–10
m =0.1 nm
1 fermi =1 femtómetro (fm) =10–15
=1.151 mi =6076 ft =1.852 km
1 km =0.6214 mi
1 mi =5280 ft =1.609 km
1 m =39.37 in. =3.281 ft
1 ft =30.48 cm
1 cm =0.3937 in.
1 in. =2.54 cm
1unidad de masa atómica
[1 kg tiene un peso de 2.20 lb donde
1 Pa =1 N m2
=1.450 *10–4
lb in.2
1 lb in.2
=6.895 *103
=14.7 lb in.2
=760 torr
1 atm =1.01325 bar =1.01325 *105
1 hp =550 ft lb s =746 W
1 W =1 J s =0.7376 ft lb s =3.41 Btu h
1 Btu =1.056 *103
1 kWh =3.600 *106
J =860 kcal
1 eV =1.602 *10–19
1 kcal =4.19 *103
J =3.97 Btu
1 ft lb =1.356 J =1.29 *10–3
Btu =3.24 *10–4
1 J =107
ergs =0.7376 ft lb
1 N =105
dina =0.2248 lb
1 lb =4.448 N
g =9.80 m s2
1 kg =0.06852 slug
(u) =1.6605 *10–27
1 año =3.156 *107
1 día =8.640 *104
Unidades SI derivadas y sus abreviaturas
Unidades base†
kg = kilogramo (masa),m = metro (longitud),s = segundo (tiempo),A = ampere (corriente
AA s2
kg AA s2
Akg m2
AA s3
kg Am s2
Multiplicadores métricos (SI)
Ma. de Lourdes Amador Araujo
Francisco Ábrego Rodríguez
Authorized translation from the English language edition,entitled Physics for scientists and engineers with modern physics 4th
ed.by Douglas
C.Giancolipublished by Pearson Education,Inc.,publishing as PRENTICE HALL,INC.,Copyright © 2008.All rights reserved.
ISBN 013-227358-6
Traducción autorizada de la edición en idioma inglés,Physics for scientists and engineers with modern physics 4ª ed.,por Douglas C.Giancoli
publicada por Pearson Education,Inc.,publicada como PRENTICE HALL INC.,Copyright © 2008.Todos los derechos reservados.
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CUARTA EDICIÓN,2008
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El préstamo,alquiler o cualquier otra forma de cesión de uso de este ejemplar requerirá también la autorización del editor o de sus representantes.
ISBN 10:970-26-1225-X
ISBN 13:978-970-26-1225-4
Impreso en México.Printed in Mexico.
Física para ciencias e ingeniería. Cuarta edición
ISBN: 978-970-26-1225-4
Formato: 21 × 27 cm Páginas: 632
3CINEMÁTICAENDOSOEN
TRESDIMENSIONES: VECTORES
Suma de vectores:Método gráfico
Resta de vectores y multiplicación
de un vector por un escalar
Suma de vectores por medio de componentes55
Resolución de problemas que implican
PROBLEMAS75
ROBLEMASGENERALES80
4DINÁMICA: LEYESDENEWTON
Fuerza de gravedad (peso) y fuerza normal
Resolución de problemas con las leyes
de Newton:Diagramas de cuerpo libre
Resolución de problemas:Un enfoque
102PREGUNTAS103
PROBLEMAS104PROBLEMASGENERALES109
5APLICACIONESDELASLEYESDE
NEWTON: FRICCIÓN, MOVIMIENTO
CIRCULARYARRASTRE
que implican fricción
Movimiento circular uniforme:Cinemática
Dinámica del movimiento circular uniforme122
Curvas en las carreteras:peraltadas
y sin peralte
*5–5
*5–6
Fuerzas dependientes de la velocidad:
Arrastre y velocidad terminal
130PREGUNTAS131
PROBLEMAS132PROBLEMASGENERALES136
A LOSESTUDIANTES
1INTRODUCCIÓN,
MEDICIONES, ESTIMACIONES
Modelos,teorías y leyes
Medición e incertidumbre;cifras
Unidades,estándares y el sistema SI
Orden de magnitud:Estimación rápida
*1–7
Dimensiones y análisis dimensional
PROBLEMASGENERALES16
2DESCRIPCIÓNDELMOVIMIENTO:
CINEMÁTICAENUNADIMENSIÓN
Marcos de referencia y desplazamiento
Caída libre de objetos
*2–8
Aceleración variable;cálculo integral
*2–9
Análisis gráfico e integración
PROBLEMAS44
PROBLEMASGENERALES48
viiiCONTENIDO
6GRAVITACIÓNY
SÍNTESISDENEWTON
Forma vectorial de la ley de Newton
de la gravitación universal
Gravedad cerca de la superficie de la
Tierra:Aplicaciones geofísicas
Satélites e “ingravidez”
Leyes de Kepler y síntesis de Newton
*6–6
*6–8
El principio de equivalencia,la curvatura
del espacio y los agujeros negros
157PREGUNTAS157
PROBLEMAS158PROBLEMASGENERALES160
9CANTIDADDEMOVIMIENTO
LINEALYCOLISIONES
Cantidad de movimiento lineal y su
Conservación de la cantidad de movimiento217
Conservación de la energía y de la cantidad
de movimiento lineal en colisiones
Colisiones elásticas en una dimensión
Colisiones en dos o en tres dimensiones
Centro de masa (CM)
Centro de masa y movimiento traslacional
*9–10Sistemas de masa variable:propulsión
de cohetes
239PREGUNTAS239
PROBLEMAS240PROBLEMASGENERALES245
7TRABAJOYENERGÍA
Energía cinética y el principio del
trabajo y la energía
176PREGUNTAS177
PROBLEMAS177PROBLEMASGENERALES180
8CONSERVACIÓNDELAENERGÍA183
Fuerzas conservativas y fuerzas no
Resolución de problemas usando la
Conservación de la energía con fuerzas
disipativas:Resolución de problemas
y velocidad de escape
*8–9
Diagramas de energía potencial;
equilibrio estable y equilibrio inestable
205PREGUNTAS205
PROBLEMAS207PROBLEMASGENERALES211
10MOVIMIENTOROTACIONAL
10–1Cantidades angulares
10–2Naturaleza vectorial de las cantidades
10–3Aceleración angular constante
10–4Torca
10–5Dinámica rotacional:Torca e inercia
10–6Resolución de problemas de dinámica
10–7Determinación de momentos de inercia
10–8Energía cinética rotacional
10–9Movimiento rotacional más traslacional:
*10–10¿Por qué desacelera una esfera rodante?
274PREGUNTAS275
PROBLEMAS276PROBLEMASGENERALES281
11CANTIDADDEMOVIMIENTO
ANGULAR: ROTACIÓNGENERAL
11–1Cantidad de movimiento angular:
objetos que giran en torno a un eje fijo
11–2Producto cruz vectorial:Torca como vector
11–3Cantidad de movimiento angular
11–4Cantidad de movimiento angular y torca para
un sistema de partículas:movimiento general292
11–5Cantidad de movimiento angular y torca
para un cuerpo rígido
11–6Conservación de la cantidad de
*11–7El trompo y el giroscopio
*11–8Marcos de referencia en rotación:
*11–9El efecto Coriolis
RESUMEN302
PREGUNTAS303
PROBLEMAS303
12EQUILIBRIOESTÁTICO:
ELASTICIDADYFRACTURA
12–1Las condiciones para el equilibrio
12–2Resolución de problemas de estática
12–3Estabilidad y equilibrio
12–4Elasticidad:Esfuerzo y deformación
12–5Fractura
*12–6Armaduras y puentes
*12–7Arcos y domos
329PREGUNTAS329
PROBLEMAS330PROBLEMASGENERALES334
13FLUIDOS
13–1Fases de la materia
13–2Densidad y gravedad específica
13–3Presión en fluidos
13–4Presión atmosférica y presión
13–5Principio de Pascal
13–6Medición de la presión:Manómetros
y barómetros
13–7Flotación y el principio de Arquímedes
13–8Fluidos en movimiento;tasa de flujo
y la ecuación de continuidad
13–9Ecuación de Bernoulli
13–10Aplicaciones del principio de Bernoulli:
Torricelli,aviones,pelotas de béisbol
y ataque isquémico transitorio
*13–11Viscosidad
*13–12Flujo en tubos:Ecuación de Poiseuille,
*13–13Tensión superficial y capilaridad
*13–14Las bombas y el corazón
361PREGUNTAS362
PROBLEMAS363PROBLEMASGENERALES367
14OSCILACIONES
14–1Oscilaciones de un resorte
14–2Movimiento armónico simple
14–3Energía en el oscilador armónico simple
14–4Movimiento armónico simple relacionado
con movimiento circular uniforme
14–5El péndulo simple
*14–6El péndulo físico y el péndulo
14–7Movimiento armónico amortiguado
14–8Oscilaciones forzadas:resonancia
387PREGUNTAS388
PROBLEMAS388PROBLEMASGENERALES392
15MOVIMIENTOONDULATORIO
15–1Características del movimiento ondulatorio396
15–2Tipos de ondas:Transversales
15–3Energía transportada por las ondas
15–4Representación matemática de una
*15–5La ecuación de onda
15–6El principio de superposición
15–7Reflexión y transmisión
15–8Interferencia
15–9Ondas estacionarias:Resonancia
*15–10Refracción
*15–11Difracción
417PREGUNTAS417
PROBLEMAS418PROBLEMASGENERALES422
16SONIDO
16–1Características del sonido
16–2Representación matemática de ondas
16–3Intensidad del sonido:decibeles
16–4Fuentes del sonido:Cuerdas vibrantes
y columnas de aire
*16–5Calidad del sonido y ruido:Superposición
16–6Interferencia de las ondas de sonido:
16–7El efecto Doppler
*16–8Ondas de choque y el estampido sónico
*16–9Aplicaciones:Sonar,ultrasonido
y formación de imágenes en medicina
446PREGUNTAS447
PROBLEMAS448PROBLEMASGENERALES451
xCONTENIDO
EXPANSIÓNTÉRMICA,
YLEYDELGASIDEAL
17–1Teoría atómica de la materia
17–2Temperatura y termómetros
17–3Equilibrio térmico y la ley cero
17–4Expansión térmica
*17–5Tensiones térmicas
17–6Las leyes de los gases y la
17–7Ley del gas ideal
17–8Resolución de problemas con la ley
17–9Ley del gas ideal en términos de moléculas:
*17–10Escala de temperatura del gas ideal:
470PREGUNTAS471
PROBLEMAS471PROBLEMASGENERALES474
18TEORÍACINÉTICADELOSGASES476
18–1La ley del gas ideal y la interpretación
molecular de la temperatura
18–2Distribución de la rapidez molecular
18–3Gases reales y cambios de fase
18–4Presión de vapor y humedad
*18–5Ecuación de estado de van der Waals
*18–6Recorrido libre medio
*18–7Difusión
490PREGUNTAS491
PROBLEMAS492PROBLEMASGENERALES494
19CALORYLAPRIMERALEY
DELATERMODINÁMICA
19–1El calor como transferencia de energía
19–2Energía interna
19–3Calor específico
19–4Calorimetría:Resolución de problemas
19–5Calor latente
19–6La primera ley de la termodinámica
19–7Aplicaciones de la primera ley de la
termodinámica:Cálculo de trabajo
19–8Calores específicos molares para gases
y la equipartición de la energía
19–9Expansión adiabática de un gas
19–10Transferencia de calor:Conducción,
convección,radiación
520PREGUNTAS521
PROBLEMAS522PROBLEMASGENERALES526
20SEGUNDALEYDELA
20–1La segunda ley de la termodinámica:
20–2Máquinas térmicas
20–3Procesos reversibles e irreversibles;
20–4Refrigeradores,acondicionadores de
aire y bombas térmicas
20–5Entropía
20–6Entropía y la segunda ley de la
20–7Del orden al desorden
20–8Indisponibilidad de energía:Muerte térmica545
*20–9Interpretación estadística de la entropía
y la segunda ley
*20–10Temperatura termodinámica:
*20–11Contaminación térmica,calentamiento
global y recursos energéticos
551PREGUNTAS552
PROBLEMAS552PROBLEMASGENERALES556
Contenidodel volumen 2
21CARGAELÉCTRICA
YCAMPOELÉCTRICO
21–1Electrostática:Carga eléctrica
21–2Carga eléctrica en el átomo
21–3Aislantes y conductores
21–4Carga inducida:El electroscopio
21–5Ley de Coulomb
21–6Campo eléctrico
21–7Cálculo del campo eléctrico
para distribuciones de carga continua
21–8Líneas de campo
21–9Campos eléctricos y conductores
21–10Movimiento de una partícula
21–11Dipolos eléctricos
*21–12Fuerzas eléctricas en biología molecular;
*21–13Las máquinas fotocopiadoras y las impresoras
de computadora usan la electrostática
PROBLEMASGENERALES
23POTENCIALELÉCTRICO
23–1Energía potencial eléctrica y diferencia de
23–2Relación entre potencial eléctrico y campo
23–3Potencial eléctrico debido a cargas puntuales
23–4Potencial debido a una distribución de carga
23–5Superficies equipotenciales
23–6Potencial del dipolo eléctrico
23–7Cálculo de a partir deV
23–8Energía potencial electrostática:Electrón-volt
*23–9Tubo de rayos catódicos:Monitores de TV
y de computadora,osciloscopio
24CAPACITANCIA, DIELÉCTRICOSY
ALMACENAMIENTODEENERGÍA
24–1Capacitores
24–2Determinación de la capacitancia
24–3Capacitores en serie y en paralelo
24–4Almacenamiento de energía eléctrica
24–5Dieléctricos
*24–6Descripción molecular de los dieléctricos
25CORRIENTESELÉCTRICAS
YRESISTENCIA
25–1La batería eléctrica
25–2Corriente eléctrica
25–3Ley de Ohm:Resistencia y resistores
25–4Resistividad
25–5Potencia eléctrica
25–6Potencia en circuitos domésticos
25–7Corriente alterna
25–8Descripción microscópica de la corriente eléctrica:
Densidad de corriente y velocidad de deriva
*25–9Superconductividad
*25–10Conducción eléctrica en el sistema nervioso
26CIRCUITOSCD
26–1FEM y diferencia de potencial terminal
26–2Resistores en serie y en paralelo
26–3Reglas de Kirchhoff
26–4FEM en serie y en paralelo:Carga de una batería
26–5Circuitos que contienen una resistencia y un
capacitor (circuitos RC)
26–6Riesgos eléctricos
*26–7Amperímetros y voltímetros
#d =Qencl
22LEYDEGAUSS
22–1Flujo eléctrico
22–2Ley de Gauss
22–3Aplicaciones de la ley de Gauss
*22–4Base experimental de las leyes de Gauss
y de Coulomb
xiiCONTENIDO
29INDUCCIÓNELECTROMAGNÉTICA
YLEYDEFARADAY
29–1FEM inducida
29–2Ley de inducción de Faraday;ley de Lenz
29–3FEM inducida en un conductor en movimiento
29–4Generadores eléctricos
*29–5FEM inversa y contra torca:Corrientes parásitas
29–6Transformadores y transmisión de potencia
29–7Un flujo magnético variable produce un campo
*29–8Aplicaciones de la inducción:Sistemas de sonido,
memoria de computadora,sismógrafo,GFCI
30INDUCTANCIA, OSCILACIONES
ELECTROMAGNÉTICASYCIRCUITOSCA
30–1Inductancia mutua
30–2Auto inductancia
30–3Energía almacenada en un campo magnético
30–4Circuitos LR
30–5Circuitos LRy oscilaciones electromagnéticas
30–6Oscilaciones LCcon resistencia
(circuitos LRC)
30–7Circuitos CA con una fuente CA
30–8Series LCRen un circuito CA
30–9Resonancia en circuitos CA
*30–10Igualación de impedancia
*30–11Circuitos CA trifásicos
31ECUACIONESDEMAXWELL
YONDASELECTROMAGNÉTICAS
31–1Campos eléctricos variables producen
campos magnéticos:Ley de Ampère
y corriente de desplazamiento
31–2Ley de Gauss para el magnetismo
31–3Ecuaciones de Maxwell
31–4Producción de ondas electromagnéticas
*31–5Ondas electromagnéticas y su velocidad de
propagación a partir de las ecuaciones
31–6Luz como una onda electromagnética y el
31–7Medición de la velocidad de la luz
31–8Energía en ondas EM;vector de Poynting
*31–9Presión de radiación
*31–10Radio y televisión;comunicación inalámbrica
27MAGNETISMO
27–1Imanes y campos magnéticos
27–2Las corrientes eléctricas producen campos
27–3Fuerza sobre una corriente eléctrica en un
campo magnético:Definición de
27–4Fuerza sobre una carga eléctrica en movimiento
dentro de un campo magnético
27–5Momento de torsión sobre un lazo de corriente:
Momento bipolar magnético
*27–6Aplicaciones:Motores,altavoces y galvanómetros
27–7Descubrimiento y propiedades del electrón
*27–8El efecto Hall
*27–9Espectrómetro de masas
28FUENTESDECAMPOMAGNÉTICO
28–1Campo magnético debido a un cable recto con
28–2Fuerza entre dos cables paralelos con corriente
28–3Definiciones de ampere y de coulomb
28–4Ley de Ampère
28–5Campo magnético de un solenoide y de un
28–6Ley de Biot-Savart
*28–7Materiales magnéticos:Ferromagnetismo
*28–8Electromagnetos y solenoides:Aplicaciones
*28–9Campos magnéticos en materiales magnéticos;
*28–10Paramagnetismo y diamagnetismo
32LUZ: REFLEXIÓN
YREFRACCIÓN
32–1Modelo de rayos de la luz
32–2Velocidad de la luz e índice
32–3Reflexión;formación de imágenes
por un espejo plano
32–4Formación de imágenes por
32–5Refracción:Ley de Snell
32–6Espectro visible y dispersión
32–7Reflexión total interna;fibras ópticas
*32–8Refracción en una superficie esférica
34NATURALEZAONDULATORIA
DELALUZ; INTERFERENCIA
34–1Ondas versus partículas;principio
de Huygens y difracción
34–2Principio de Huygens y la ley de la refracción
34–3Interferencia:Experimento de la rendija doble
34–4Intensidad en el patrón de interferencia
de la rendija doble
34–5Interferencia en películas delgadas
*34–6Interferómetro de Michelson
*34–7Intensidad luminosa
35DIFRACCIÓNYPOLARIZACIÓN
35–1Difracción por una rendija delgada o disco
35–2Intensidad en el patrón de difracción
de una rendija
35–3Difracción en el experimento de la rendija doble
35–4Límites de resolución;aperturas circulares
35–5Resolución de telescopios y microscopios;
*35–6Resolución del ojo humano y
amplificación útil
35–7Rejilla de difracción
*35–8Espectrómetro y espectroscopia
*35–9Anchos de pico y poder de resolución de una
*35–10Rayos X y difracción de rayos X
35–11Polarización
*35–12Pantallas de cristal líquido (LCD)
*35–13Dispersión de la luz por la atmósfera
33LENTESEINSTRUMENTOS
33–1Lentes delgadas;trazo de rayos
33–2Ecuación de lentes delgadas;amplificación
33–3Combinación de lentes
33–4Ecuación del fabricante de lentes
33–5Cámaras de película y digitales
33–6Ojo humano;lentes correctivas
33–7Lupas
33–8Telescopios
*33–9Microscopio compuesto
*33–10Aberraciones en lentes y espejos
xivCONTENIDO
36TEORÍAESPECIALDELARELATIVIDAD
36–1Relatividad galileana y newtoniana
*36–2Experimento de Michelson y Morley
36–3Postulados de la teoría especial de la relatividad
36–4Simultaneidad
36–5Dilatación del tiempo y la paradoja
36–6Contracción de la longitud
36–7Espacio-tiempo en cuatro dimensiones
36–8Transformaciones galileanas y de Lorentz
36–9Cantidad de movimiento y masa relativistas
36–10Velocidad límite
36–11Energía y masa:
36–12Efecto Doppler de la luz
36–13Influencia de la teoría especial de la relatividad
37TEORÍACUÁNTICAINICIAL
YMODELOSDELÁTOMO
37–1Hipótesis cuántica de Plank
37–2Teoría de la luz como fotones;efecto fotoeléctrico
37–3Fotones y el efecto Compton
37–4Interacciones entre fotones;producción de pares
37–5Dualidad onda-partícula;principio de
37–6Naturaleza ondulatoria de la materia
*37–7Microscopios electrónicos
37–8Primeros modelos del átomo
37–9Espectro atómico:Clave para la estructura
37–10Modelo de Bohr
37–11Hipótesis de De Broglie aplicada a átomos
38MECÁNICACUÁNTICA
38–1Mecánica cuántica:Una nueva teoría
38–2Función de onda y su interpretación;
38–3Principio de incertidumbre de Heisenberg
38–4Implicaciones filosóficas;probabilidad versus
38–5Ecuación de Schrödinger en una dimensión:
Forma independiente del tiempo
*38–6Ecuación de Schrödinger dependiente del tiempo
38–7Partículas libres;ondas planas y paquetes de ondas
38–8Partícula en un pozo de potencial cuadrado
de profundidad infinita (una caja rígida)
*38–9Pozo de potencial finito
38–10Efecto túnel a través de una barrera
39MECÁNICACUÁNTICADEÁTOMOS
39–1Interpretación mecánica cuántica de los átomos
39–2Átomo de hidrógeno:Ecuación de Schrödinger y
39–3Funciones de onda del átomo de hidrógeno
39–4Átomos complejos;principio de exclusión
39–5Tabla periódica de los elementos
39–6Espectro de rayos X y número atómico
*39–7Momentos bipolares magnéticos;momento
angular total
*39–8Fluorescencia y fosforescencia
*39–9Láseres
*39–10Holografía
40MOLÉCULASYSÓLIDOS
40–1Enlaces en moléculas
40–2Diagramas de energía potencial para moléculas
40–3Enlaces débiles (de van der Waals)
40–4Espectros moleculares
40–5Enlaces en sólidos
40–6Teoría del electrón libre para metales
40–7Teoría de bandas para sólidos
40–8Semiconductores e impurezas
*40–9Diodos semiconductores
*40–10Transistores y circuitos integrados
41FÍSICANUCLEAR
YRADIACTIVIDAD
41–1Estructura y propiedades del núcleo
41–2Energía de amarre y fuerzas nucleares
41–3Radiactividad
41–4Decaimiento alfa
41–5Decaimiento beta
41–6Decaimiento gamma
41–7Conservación del número de nucleones
y otras leyes de conservación
41–8Tiempo de vida media y tasa de decaimiento
41–9Decaimiento en serie
41–10Fechado radiactivo
41–11Detección de radiación
42ENERGÍANUCLEAR: EFECTOS
YUSOSDELARADIACIÓN
42–1Reacciones nucleares y transmutación
42–2Sección transversal
42–3Fisión nuclear;reactores nucleares
42–4Fusión
42–5Paso de la radiación a través de la materia;
42–6Medición de la radiación:Dosimetría
*42–7Terapia con radiación
*42–8Trazadores
*42–9Imágenes por tomografía:Barridos CAT
y tomografía de emisión
*42–10Resonancia magnética nuclear (NMR)
e imágenes por resonancia magnética
44ASTROFÍSICAYCOSMOLOGÍA
44–1Estrellas y galaxias
44–2Evolución estelar:Nacimiento y muerte
44–3Relatividad general:Gravedad y la curvatura
44–4El Universo en expansión
44–5El Big Bang y radiación de fondo cósmica
44–6Modelo cosmológico estándar:
Historia temprana del Universo
44–7¿Cuál será el futuro del Universo?
FÓRMULASMATEMÁTICAS
DERIVADASEINTEGRALES
MÁSSOBREANÁLISISDIMENSIONAL
FUERZAGRAVITACIONALDEBIDAAUNA
DISTRIBUCIÓNDEMASAESFÉRICA
FORMADIFERENCIALDELASECUACIONES
ISÓTOPOSSELECTOS
RESPUESTASALOSPROBLEMASCONIMPARES
CRÉDITOSDELASFOTOGRAFÍAS
43PARTÍCULASELEMENTALES
43–1Partículas de altas energías
43–2Aceleradores de partículas y detectores
43–3Inicios de la física de partículas elementales:
43–4Partículas y antipartículas
43–5Interacciones entre partículas y leyes de
43–6Clasificación de partículas
43–7Estabilidad de partículas y resonancias
43–8Partículas extrañas
43–9Quarks
43–10“Modelo estándar”:Cromodinámica cuántica
(QCD) y teoría electrodébil
43–11Teorías de gran unificación
APLICACIONES xvii
APLICACIONES(SELECCIONADAS)
Velocidad de escape de la Tierra
Potencia para subir una escalera
Requerimiento de potencia de un
“Caminadora”cardiaca (Pr104)
Servicio de tennis
219,236–8
Retroceso de un rifle
Billar/Boliche (Bolos)
Colisiones nucleares
Tirón gravitacional (Pr105)
Respuesta a un automóvil a un
impacto (Pr109)
Asteroides,planetas (Pr110,112,113)
Disco duro y velocidad de bits
Llave de acero para llanta
Fuerzas de frenado de automóviles
Calibración de odómetro de
bicicletas Q1)
Caminante en la cuerda floja (Q11)
Músculo tríceps y tirar Pr38,39)
Velocidad de un CD (Pr84)
Engranajes de bicicletas (Pr89)
Patinadores en rotación,buzos,284,286,309
Colapso de una estrella de neutrones
Balanceo de las ruedas de un automóvil 296
Trompo y giroscopio
Volcadura posible de un SUV (Pr67)
Salto con giro triple (Pr79)
Punto óptimo de un bate (Pr82)
Colapso trágico
Ventaja mecánica de una palanca
Viga voladiza (Cantilever)
Fuerza del músculo bíceps
Equilibrio humano con cargas de
Armaduras y puentes
324-6,335
Arquitectura:arcos y cúpulas
Fuerzas de vértebras (Pr87)
Elevando agua
Ascensor hidráulico,frenos
Ascenso con un globo de helio
353,357,361
Alas de una aeronave,sustentación
Velero contra el viento
Curva de béisbol
Sangre al cerebro,TIA
Flujo sanguíneo y las enfermedades
Tensión superficial,capilaridad
Bombas y el corazón
Número de Reynolds (Pr69)
Los picos de 8000 m
Estimación del volumen de un lago
Altura por triangulación
Número de latido en el curso de una vida
Contaminación por partículas (Pr30)
Posición global de los satélites (Pr38)
Capacidad pulmonar (Pr65)
Diseño de la pista de un aeropuerto
Bolsas de aire de un automóvil
Corrección de errores en CD (Pr10)
Tiempo de reproducción en CD (Pr13)
Golf cuesta arriba y cuesta abajo (Pr79)
Tránsito rápido (Pr83)
Patada de fútbol americano
Deportes de pelota (Problemas)
77,81,82
Deportes extremos (Pr41)
Aceleración de un cohete
¿Qué fuerza acelera a un carro?
Elevador y contrapesos
Ventaja mecánica de una polea
Sostén contra osos (Q24)
Elevadores de alta velocidad (Pr19)
Alpinismo (Pr31,82,83)
Diseño de una ciudad,automóviles
sobre pendientes (Pr71)
Ciclistas (Pr72,73)
Asteroide del “Juicio final”(Pr84)
¿Jalar o empujar un trineo?
No derrapar en una curva
Caminos peraltados
Gravedad simulada (Q18,Pr48)
“Juego del Rotor”(Pr82)
Exploración de petróleo y minerales144,420
Satélites artificiales terrestres
Satélites geosincrónicos
Caída libre en atletismo
Descubrimiento de planetas,
Asteroides (Pr44,78)
Global Navstar GPS (Pr58)
Hoyo negro en el centro de la
Galaxia (Pr61,64)
Mareas (Pr75)
Distancia de frenado de un automóvil
Palanca (Pr6)
Hombre Araña (Pr54)
Ciclismo en Colinas,engranes (Pr85)
Seguridad de niños en un automóvil
(Pr87)
Cuerda de un escalador de rocas (Pr90)
Descenso en skies cuesta abajo
Amortiguadores de choques en
Resonancia dañina
Ecolocalización por parte de los animales 400
401,403,416
Distancias a partir de los rayos
Cámara auto foco
Amplia rango de audición humana 427-8,431
Respuesta de un altavoz
Afinación con pulsos
Medidor Doppler del flujo sanguíneo 442,453
Sonar:estampido sónico
Imágenes médicas ultrasónicas
Sensor de movimiento (Pr5)
Juntas de dilatación,carreteras 456,460,463
Derrame del tanque de gasolina
Presión de neumáticos en frío y en calor 468
Moléculas en un soplo
Termostato (Q10)
Buceo/snorkeling (Pr38,47,82,85) 473,475
Reacciones químicas,dependencia
La evaporación enfría
Humedad,clima
Olla a presión (Pr35)
Quemando las calorías extra
Pérdida de calor a través de las ventanas 516
Cómo aísla la ropa
R-valores en el aislamiento térmico
Calentamiento de una casa por
Sala confortable y metabolismo
Astronomía - tamaño de una estrella
botella térmica (P30)
El clima,parcelas de aire,zona de
cambio adiabático (Pr56)
531,535-6
Eficiencia de un automóvil
Refrigeradores,acondicionadores
Evolución biológica,el desarrollo
Contaminación térmica,
Motor diesel (Pr7)
560,589 (Pr78)
xviiiAPLICACIONES
569,582-3
Blindaje eléctrico,seguridad
Estructura del ADN y replicación
Células:fuerzas eléctrica y teoría
581-2,617
Impresoras láser y de inyección de tinta 585
Pararrayos,corona
CRT,osciloscopios,Monitores
620-1,723
Fotoceldas (Pr75)
Contador Geiger(Pr83)
Van de Graaff (Pr84)
Uso de capacitares
Capacitancia muy alta
Cómo se disuelve el agua (Q14)
Desfibrilador de corazón
DRAM (Pr10,57)
644,647
Limpiador de aire electrostático (Pr20) 645
Circuitos CMOS (Pr53)
651,653,660
Construcción de una batería
Elemento de calentamiento,
¿Por qué se queman las bombillas
cuando se encienden?
Circuitos caseros,corto circuito
Fusibles,disyuntores de
662-3,747,776
Peligro en extensiones eléctricas
Sistema nervioso,conducción
Carga de la batería de un
automóvil,encendido
Aplicaciones de circuitos RC,
luces intermitentes,limpiadores
Marcapasos de un corazón
Fibrilación del corazón
Medidores,analógico y digital
Potenciómetros y puentes (Pr85,71)704,705
Brújula y declinación magnética
Motores,altavoces,galvanómetros
Bombeo electromagnético (Q14)
Ciclotrón (Pr66)
Conducción de rayos (Pr67)
Interruptores de solenoide de interruptores:
arrancadores de automóviles,timbre 747
Disyuntores de circuito,magnético 747,776
Relevo (Relay) (Q16)
Trampa atómica (Pr73)
Medidor EM de flujo sanguíneo
Generadores de una central eléctrica
Resolución de lentes y espejos
Telecopio Espacial Hubble
Resolución del ojo,magnificación
930,932-3
Resolución de un telescopio,
la regla 931
Difracción de rayos X en biología
LCD–pantallas de cristal líquido
Diodo de efecto túnel
Microscopio electrónico de barrido de efecto
Operación de DVD y CD con láser
Energía de la células–ATP,energía de
Enlaces débiles en las células,ADN
Diodos semiconductores,transistores
Pantallas de LEDs,fotodiodos
Datación arqueológica y geológica
Rocas más antiguas de la Tierra y vida
Reactores nucleares y plantas de energía
Contaminación por gas radón
Fusión estelar
Daños biológicos por radiación
Trazadores en medicina y biología
Barridos CAT
Reconstrucción de imágenes de tomografía
Imágenes en medicina:PET y SPET
Imágenes NRM (MRI)
Alternadores de automóviles
Detector de metales de un aeropuerto
Amortiguamiento de corrientes
Transformadores y usos,potencia
Encendido de automóviles,
bombilla de lastre
Lectura/escritura en disco y cinta
Lectoras de tarjetas de crédito
Interruptor de circuito de fallas
tierra (GFCI)
Betatrón (Pr55)
Bobina de giro (Pr68)
Cargador de batería inductivo (Pr81)
Osciladores LC,resonancia
Capacitores como filtros
Altavoz con selector de frecuencias
Igualación de impedancias
Valor Q (Pr86,87)
Retraso en llamadas telefónicas
Transmisión inalámbrica:AM/FM,TV,
sintonización,teléfonos
celulares,control remoto
Qué tan alto necesitas un espejo
Espejos de acercamiento (close up)
y de campo ancho
842,849,859
Dónde puedes verte a ti mismo
851,903
Profundidad aparente en el agua
Prismas binoculares
855-6,865
Endoscopios médicos
Reflectores en carreteras (Pr86)
Donde se puede verla imagen
producida por una lente
Cámaras,digitales y de película
882-5,892
Resolución (seeing) bajo el agua
887-9,931,933
890-1,931,933
Burbujas,colores reflejados
900,912-13
Colores en películas de jabón
delgadas,detalles
Recubrimiento múltiple (Pr52)
Desde el principio me sentí motivado para escribir un libro de texto diferente de los de-
más,los cuales,en general,presentan la física como una secuencia de hechos o como un
catálogo de artículos:“Aquí están los hechos y es mejor que los aprendan”.En vez de utili-
zareste enfoque en el que los temas empiezan formal y dogmáticamente,traté de iniciar
cada tema con observaciones y experiencias concretas que los estudiantes puedan rela-
cionar:primero describo situaciones específicas para después referirme a las grandes ge-
neralizaciones y los aspectos más formales de un tema.La intención fue mostrar por qué
creemos lo que creemos.Este enfoque refleja cómo se practica la ciencia en realidad.
Dos tendencias recientes en los libros de texto son perturbadoras:(1) sus ciclos de revi-
sión se han acortado,pues se revisan cada 3 o 4 años;(2) los libros han aumentado su vo-
lumen,algunos rebasan las 1500 páginas.No veo cómo alguna de estas tendencias sea
benéfica para los estudiantes.Mi respuesta ante ello.(1) Han pasado 8 años desde la edi-
ción anterior de este libro.(2) Este libro utiliza la investigación educativa en física;evita el
detalle que un profesor tal vez quiera expresar en clase,pero que en un libro resultaría in-
necesario para el lector.Este libro todavía sigue siendo uno de los más breves de física.
Esta nueva edición introduce algunas nuevas herramientas pedagógicas importan-
tes.Contiene nueva física (como cosmología) y muchas nuevas aplicaciones atractivas
(que se mencionan en la página anterior).Las páginas y los cambios de página se dise-
ñaron cuidadosamente para hacer la física más fácil de aprender:no hay que dar vuelta
a una página a la mitad de una deducción o un ejemplo.Se realizaron grandes esfuer-
zos para hacer el libro atractivo,de manera que los estudiantes disfruten leerlo.
Preguntas de inicio de capítulo:Cada capítulo comienza con una pregunta de opción
múltiple,cuyas respuestas incluyen interpretaciones erróneas comunes.Se pide a los
estudiantes responder la pregunta antes de comenzar el capítulo,para interesarlos en el
material y eliminar algunas nociones preconcebidas.Las preguntas reaparecen más ade-
lanteen el capítulo,por lo general como ejercicios,una vez que se explicó el tema.Las
preguntas de inicio de capítulo también muestran a los estudiantes el poder y la utili-
dad de la física.
Párrafo de PLANTEAMIENTO en ejemplos numéricos resueltos:Un breve párrafo
de introducción antes de la solución bosqueja un enfoque y los pasos que se pueden to-
mar.Las NOTAS breves después de la solución tienen la función de comentar esta úl-
tima,sugerir un enfoque alternativo o mencionar alguna aplicación.
Ejemplos paso a paso:Después de muchas estrategias para resolución de problemas,
el siguiente ejemplo se realiza siguiendo uno a uno los pasos recién descritos.
Los ejerciciosdentro del texto,después de un ejemplo o una deducción,dan a los estu-
diantes la oportunidad de constatar si comprendieron lo suficiente como para respon-
der una pregunta o hacer un cálculo sencillo.Muchos ejercicios son de opción múltiple.
Mayor claridad:Ningún tema o párrafo en el libro se pasó por alto en la búsqueda de
mejorar la claridad y la concisión de la presentación.Se eliminaron frases y oraciones
que pudieran velar el argumento principal:se intentó apegarse a lo esencial primero y
hacer precisiones después.
Notación vectorial,flechas:Los símbolos para cantidades vectoriales en el texto y las
figuras tienen una pequeña flecha sobre ellos,así que son similares a la forma que se
utiliza cuando se escriben a mano.
Revolución cosmológica:Gracias a la generosa ayuda de grandes expertos en el cam-
po,los lectores tienen información reciente.
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