Física universitaria / Francis W. Sears, Mark W. Zemansky, Hugh D. Young.

Traducción de la 6ta. ed. en inglés de la obra University physics

CONTENIDO
PARTE I. MECANICA, CALOR Y SONIDO
1. unidades, cantidades físicas y vectores 1
Introducción 1
Patrones y unidades 2
Consistencia de las unidades y conversiones 4
Precisión y cifras significativas 5
Vectores y suma de vectores 6
Componentes de los vectores 10
Vectores unitarios 13
Productos de vectores 14
2. Equilibrio de una partícula 21
Introducción 21
Fuerza 21
Equilibrio. Primera ley de Newton 24
Análisis de la primera ley de Newton 26
Tercera ley del movimiento de Newton 27
Modelos ideales 29
Equilibrio de una partícula 29
Rozamiento 34
3. Movimiento rectilíneo 46
Movimiento 46
Velocidad media 46
Velocidad instantánea 48
Aceleración media e instantánea 50
Movimiento uniformemente acelerado 52
Obtención de la velocidad y de la coordenada por integración 55
Caída libre de los cuerpos 58
Velocidad relativa 62
4. Segunda ley de Newton. Gravitación 70
Introducción 70
Segunda ley de Newton. Masa 70
Sistemas de unidades 73
Ley de Newton de la gravitación 75
Masa y peso 77
Aplicaciones de la segunda ley de Newton 79
5. Movimiento en un plano 96
Movimiento en un plano 96
Velocidades media e instantánea 96
Aceleraciones media e instantánea 98
Componentes de la aceleración 99
Movimiento de un proyectil 102
Movimiento circular 109
Fuerza centrípeta 112
Movimiento en un círculo vertical 115
Movimiento de un satélite 118
Efecto de la rotación de la Tierra sobre g 122
Velocidad relativa 124
6. Trabajo y energía 134
Trabajo 134
Trabajo realizado por una fuerza variable 137
Trabajo y energía cinética 140
Energía potencial gravitacional 142
Energía potencial elástica 149
Fuerzas conservativas y disipativas 151
Trabajo interno 153
Energía potencial interna 154
Potencia 155
Potencia y velocidad 156
Masa y energía 156
7. Impulso y momento lineal 166
Impulso y momento lineal 166
Conservación del momento lineal 171
Choques 173
Choques inelásticos 176
Choques elásticos 176
Retroceso 179
Propulsión de un cohete 181
Generalizaciones 184
8. Equilibrio. Momento de una fuerza 193
Momento o torque de una fuerza 193
La segunda condición de equilibrio 194
Centro de gravedad 198
Pares 201
Vector momento o torque 202
9. Rotación 209
Introducción 209
Velocidad angular 209
Aceleración angular 211
Rotación con aceleración angular constante 212
Relación entre velocidades y aceleraciones angulares y lineales 213
Energía cinética de rotación. Momento de inercia 214
Cálculo de momentos de inercia 218
Trabajo y potencia en el movimiento de rotación 222
Momento y aceleración angular 223
Rotación alrededor de un eje móvil 226
Teorema del eje paralelo 228
Momento angular e impulso angular 229
Conservación del momento angular 231
Representación vectorial de cantidades angulares 235
Comparación entre el movimiento lineal y angular 238
10. Elasticidad 248
Esfuerzo 248
Deformación 252
Elasticidad y plasticidad 253
Módulos de elasticidad 255
Constante de recuperación 258
11. Movimiento periódico 263
Introducción 263
Fuerzas restauradoras elásticas 264
Conceptos fundamentales 264
Ecuaciones del movimiento armónico simple 265
Círculo de referencia 273
Movimiento de un cuerpo suspendido de un resorte helicoidal 276
Movimiento armónico angular 277
Péndulo simple 278
Péndulo físico 280
12. Estática de fluidos 287
Densidad 287
Presión en un fluido 288
Manómetros 290
Bombas de vacío 292
Principios de Arquímedes 294
Fuerzas contra un dique 297
Tensión superficial 298
Diferencia de presión entre las caras de una película superficial 302
Angulo de contacto y capilaridad 303
13. Dinámica de fluidos 313
Introducción 313
Ecuación de continuidad 315
Ecuación de Bernoulli 315
Aplicaciones de la ecuación de Bernoulli 318
Viscosidad 323
Ley de Poiseuille 325
Ley de Stokes 328
Número de Reynolds 329
14. Temperatura y expansión 336
Concepto de temperatura 336
Termómetros 338
Definición de una escala de temperatura 340
Escalas Celsius, Rankine y Fahrenheit 342
Dilatación térmica 343
Esfuerzos térmicos 347
15. Cantidad de calor 353
Transferencia del calor 353
Cantidad de calor 354
Capacidad calorifica 355
Valores experimentales de las capacidades caloríficas 358
Cambios de fase 359
Ejemplos 363
16. Transferencia del calor 370
Conducción 370
Flujo calorífico radial 375
Convección 376
Radiación 379
Ley de Stefan- Boltzmann 379
El emisor ideal 381
17. Propiedades térmicas de la materia 387
Ecuaciones de estado 387
El gas ideal 388
Superficie PVT para un gas ideal 392
Superficie PVT para una sustancia real 393
Diagramas de fases 395
Punto triple y punto crítico 397
Presión de vapor 399
Humedad 400
Cámara de burbujas 402
18. La primera ley de la termodinámica 407
La energía y el trabajo en termodinámica 407
El trabajo en los cambios de volumen 408
Calor en los cambios de volumen 410
Energía interna 411
Proceso adiabático 413
Proceso isocoro 413
Proceso isotermo 414
Proceso isobárico 414
Proceso de estrangulación 415
Forma diferencial de la primera ley 416
Energía interna de un gas ideal 416
Capacidades caloríficas de un gas ideal 417
Proceso adiabático de un gas ideal 420
19. La segunda ley de la termodinámica 427
Motores térmicos 427
Motores de combustión interna 429
Máquinas de vapor 432
El frigorífico 432
Segunda ley de la termodinámica 434
Ciclo de Carnot 436
Escala Kelvin de temperaturas 441
Cero absoluto 442
Entropía 443
La entropía y la segunda ley 445
Conversión de la energía 447
20. Propiedades moleculares de la materia 451
Teoría molecular de la materia 451
Número de Avogadro 453
Propiedades de la materia 454
Teoría cinética de un gas ideal 455
Capacidad calorífica molar de un gas 460
Distribución de las velocidades moleculares 461
Cristales 463
Capacidad calorífica de un cristal 465
21. Ondas mecánicas 470
Introducción 470
Ondas periódicas 471
Descripción matemática de una onda 474
Cálculo de la velocidad de una onda transversal 477
Velocidad de una onda longitudinal 480
Carácter adiabático de una onda longitudinal 482
Ondas en el agua 484
22. Vibraciones en los cuerpos 491
Condiciones en la frontera de una cuerda 491
Superposición y ondas estacionarias 492
Vibración de una cuerda fija por ambos extremos 495
Ondas estacionarias longitudinales 497
Vibraciones de los tubos de órgano 498
Vibraciones de varillas y placas 500
Interferencia de ondas longitudinales 501
Resonancia 503
23. Fenómenos acústicos 507
Ondas sonoras 507
Intensidad 509
Nivel de intensidad y sonoridad 510
Timbre y tono 512
Intervalos musicales y escalas 513
Pulsaciones 515
El efecto Doppler 517
Radiación de un pistón 521
Aplicaciones de los fenómenos acústicos 524
PARTE II. ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO, LUZ, Y FISICA ATOMICA
24. Ley de Coulomb 531
Cargas eléctricas 531
Estructura atómica 532
Conductores y aisladores 534
Carga por inducción 534
Ley de Coulomb 536
Interacciones eléctricas 541
25. El campo eléctrico; ley de Gauss 545
El campo eléctrico 545
Cálculo del campo eléctrico 550
Líneas de campo 556
Ley de Gauss 558
Aplicaciones de la ley de Gauss 562
26. Potencial 574
Energía potencial eléctrica 574
Potencial 577
Calculo de diferencias de potencial 581
Superficies equipotenciales 584
Gradiente de potencial 586
Experimento de Millikan de la gota de aceite 588
El electronvolt 590
El osciloscopio de rayos catódicos 591
27. Capacidad. Propiedades de los dieléctricos 599
Capacitores 599
Capacitor de placas paralelas 600
Capacitores en serie y en paralelo 602
Energía de un capacitor cargado 605
Efecto de un dieléctrico 607
Teoría molecular de las cargas inducidas 611
Polarización y desplazamiento 614
28. Corriente eléctrica, resistencia y fuerza electromotriz 621
Corriente eléctrica 621
Resistividad 624
Resistencia 626
Fuerza electromotriz 628
Relaciones corriente-voltaje 636
Trabajo y potencia en circuitos eléctricos 639
Efectos fisiológicos de las corrientes 642
El campo eléctrico terrestre 643
Teoría de la conducción metálica 644
29. Circuitos e instrumentos de corriente continua 651
Resistores en serie y en paralelo 651
Reglas de Kirchhoff 654
Amperímetros y voltímetros 657
El ohmímetro 661
Circuito en serie R-C 662
Corriente de desplazamiento 665
30. El campo magnético 675
Magnetismo 675
El campo magnético 676
Líneas del campo magnético; flujo magnético 680
Movimiento de partículas 681
cargadas en campos magnéticos 683
La medida de e/m realizada por Thomson 685
Isótopos y espectroscopia de masas 685
31. Fuerzas magnéticas sobre conductores con corriente 691
Fuerza sobre un conductor 691
El efecto Hall 692
Fuerza y torque sobre un circuito completo 694
Galvanómetro de bobina móvil 698
Motor de corriente continua 699
bomba electromagnética 701
32. Campo magnético de una corriente 706
Fuentes de campo magnético 706
Campo magnético de una carga móvil 706
Campo magnético de un elemento de corriente. Ley de Biot 709
Campo magnético de un conductor rectilíneo largo 710
Fuerza entre conductores paralelos; el ampere 712
Campo magnético de una espira circular 714
Ley de Ampere 716
Aplicaciones de la ley de Ampere 718
Campos magnéticos y corrientes de desplazamiento 721
33. Fuerza electro motriz inducida 729
Fuerza electro motriz cinética 729
Ley de Faraday 735
Campos eléctricos inducidos 739
Ley de Lenz 741
Corrientes en torbellino 743
34. Inductancia 751
Inductancia mutua 751
Autoinductancia 753
Energía en un inductor 755
Circuito R-L 756
Circuito L-C 759
Circuito R-L-C 761
35. Propiedades magnéticas de la materia 768
Materiales magnéticos 768
Permeabilidad magnética 769
Teoría molecular del magnetismo 771
Magnetización e intensidad magnética 772
Ferromagnetismo 776
Dominios magnéticos 777
Histéresis 778
El campo magnético terrestre 780
36. Corrientes alternas 784
Introducción 784
Circuitos que contienen resistencia, inductancia o capacitancia 785
Circuito en serie R-L-C Valor medio y valor eficaz; instrumentos de corriente alterna 789
Potencia en los circuitos de corriente alterna 792
Resonancia de los circuitos en serie 795
Circuitos en paralelo 797
Transformador 799
37. Ondas electromagnéticas 807
Introducción 807
Velocidad de una onda electromagnética 809
Energía de las ondas electromagnéticas 812
Ondas electromagnéticas en la materia 815
Ondas sinusoidales Ondas estacionarias 815
Radiación de una antena 817
38. Naturaleza y propagación de la luz 823
Naturaleza de la luz 823
Fuentes luminosas 824
Velocidad de la luz 825
El espectro electromagnético 827
Ondas, frentes de onda y rayos 828
Reflexión y refracción 829
Reflexión total interna 834
Principio de Huygens 836
Dispersión 839
Absorción 840
Iluminación 842
39. Imágenes formadas por una sola superficie 849
Introducción 849
Reflexión en una superficie plana 850
Reflexión en un espejo esférico 852
Foco y distancia focal 858
Métodos gráficos 859
Refracción en una superficie plana 861
Refracción en una superficie esférica 863
40. Lentes e instrumentos ópticos 870
Las imágenes como objetos 870
La lente delgada 871
Lentes divergentes 875
Métodos gráficos 876
Imágenes como objetos para las lentes 878
Aberraciones de las lentes 878
El ojo 880
Defectos de la visión 882
La lupa 883
La cámara fotográfica 884
El proyector 885
El microscopio compuesto 887
Telescopios 888
41. Interferencia y difracción 896
Interferencia y fuentes coherentes 896
Experimentos de Young y de Pohl 899
Distribución de intensidad en las franjas de interferencia 902
Interferencias en láminas delgadas. Anillos de Newton 904
Depósitos delgados sobre vidrio 908
Interferómetro de Michelson 909
Difracción de Fresnel 912
Difracción de Fraunhofer por una sola rendija 915
Red de difracción 920
Difracción de los rayos X por un cristal 923
Poder de resolución de los instrumentos ópticos 924
Holografía 926
42. Polarización 933
Polarización 933
Ley de Malus y porcentaje de polarización 935
Polarización por reflexión 937
Doble refracción 939
Polarizadores 940
Esparcimiento de la luz 941
Polarización circular y elíptica 943
Análisis óptico de esfuerzos 945
Actividad óptica 946
43. Mecánica relativista 951
Invarianza de las leyes de la física 951
Naturaleza relativa de la simultaneidad 953
Relatividad del tiempo 954
Relatividad de la longitud 957
La transformación de Lorentz 959
Momento lineal Trabajo y energía 962
Relatividad y mecánica newtoniana 963
44. Fotones, electrones y átomos 971
Emisión y absorción de la luz 971
Emisión termoiónica 972
Efecto fotoeléctrico 975
Espectros de líneas 978
Niveles de energía 980
Espectros atómicos 982
El láser 984
Producción y esparcimiento de rayos X 986
45. Mecánica cuántica 995
El átomo de Bohr 995
Naturaleza ondulatoria de las partículas 1000
Microscopio electrónico 1002
Probabilidad e incertidumbre 1003
Funciones de onda 1007
Espín del electrón 1010
46. Atomos, moléculas y sólidos 1015
El principio de exclusión 1015
Estructura atómica 1017
Moléculas diatómicas 1019
Espectros moleculares 1021
Estructura de los sólidos 1023
Propiedades de los sólidos 1026
Semiconductores 1027
Dispositivos semiconductores 1029
47. Física nuclear 1034
El átomo nuclear 1034
Propiedades de los núcleos 1036
Radiactividad natural 1040
Estabilidad nuclear 1043
Transformaciones radiactivas 1045
Reacciones nucleares 1048
Aceleradores de partículas 1050
Fisión nuclear 1053
Fusión nuclear 1055
Partículas fundamentales 1057
Física de altas energías 1060
La radiación y las ciencias biológicas 1064
Apéndices
A. Sistema Internacional de Unidades 1069
B. Relaciones matemáticas útiles 1072
C. El alfabeto griego 1074
D. Funciones trigonométricas naturales 1075
E. Tabla periódica de los elementos 1076
F. Factores de conversión de unidades 1077
G. Constantes numéricas 1079
Respuestas a los problemas impares 1081
Indice de tablas 1093
Indice de materias 1095