Manuales PROYECTO EDITORIAL CIENCIAS QUÍMICAS. Director: Guillermo Calleja Pardo. Áreas de publicación:

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2 Manuales de químicas PROYECTO EDITORIAL CIENCIAS QUÍMICAS Director: Guillermo Calleja Pardo Áreas de publicación: QUÍMICA BÁSICA Coordinador: Carlos Seoane Prado INGENIERÍA QUÍMICA Coordinador: José Luis Sotelo Sancho TECNOLOGÍA BIOQUÍMICA Y DE LOS ALIMENTOS Coordinador: José Aguado Alonso QUÍMICA AMBIENTAL Y CONTAMINACIÓN Coordinador: Fernando Miranda Coronel

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4 Consulte nuestra página web: En ella encontrará el catálogo completo y comentado Reservados todos los derechos. Está prohibido, bajo las sanciones penales y el resarcimiento civil previstos en las leyes, reproducir, registrar o transmitir esta publicación, íntegra o parcialmente, por cualquier sistema de recuperación y por cualquier medio, sea mecánico, electrónico, magnético, electroóptico, por fotocopia o por cualquier otro, sin la autorización previa por escrito de Editorial Síntesis, S.A. Elvira Martínez y Carlos Romero EDITORIAL SÍNTESIS, S.A. Vallehermoso, Madrid Teléf.: (91) Depósito Legal: M ISBN: Impresión: Impreso en España - Printed in Spain

5 ÍNDICE PRÓLOGO CÁLCULO VECTORIAL Objetivos Introducción Dimensiones y unidades Magnitudes escalares y vectoriales Clasificación de los vectores Representación gráfica de un vector en dos dimensiones Representación gráfica de un vector en tres dimensiones Operaciones con vectores libres Suma de vectores libres Producto de un vector por un escalar Producto escalar de dos vectores libres Producto vectorial de dos vectores libres Producto mixto Doble producto vectorial Vectores deslizantes Momento de un vector respecto a un punto O (momento central) Momento de un vector respecto a un eje (momento axial) Curiosidades Simulaciones Bibliografía CINEMÁTICA DE LA PARTÍCULA Objetivos Introducción Cinemática de la partícula... 34

6 6 Enseñanza de la Física a través de simulaciones Posición. Vector de posición. Trayectoria. Distancia Velocidad y velocidad instantánea Aceleración: componentes intrínsecas Clasificación del movimiento en función de las componentes intrínsecas Movimiento en una dimensión Movimiento rectilíneo uniforme Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado Movimiento de proyectiles en una dimensión: caída libre y lanzamiento vertical Caída libre Lanzamiento vertical Movimiento de proyectiles en dos dimensiones Lanzamiento horizontal Lanzamiento parabólico Movimiento circular Movimiento circular uniforme Movimiento circular uniformemente acelerado Curiosidades Simulaciones Bibliografía CINEMÁTICA DEL SÓLIDO RÍGIDO Objetivos Introducción Condición de rigidez Movimientos del sólido rígido Movimiento de traslación Movimiento de rotación. Vector velocidad angular Movimiento helicoidal Composición de traslaciones y rotaciones. Movimiento general de un sólido rígido Invariantes cinemáticos Clasificación de los movimientos en función de los invariantes cinemáticos Reducción a un punto del movimiento de un sistema indeformable Cinemática relativa Velocidad relativa y aceleración relativa Velocidad de arrastre y aceleración de arrastre Velocidad absoluta y aceleración absoluta Casos particulares Simulaciones Bibliografía... 93

7 Índice 7 4. LAS LEYES DE NEWTON Objetivos Introducción Leyes de Newton ª Ley de Newton o Ley de inercia ª Ley de Newton o Ley fundamental del movimiento ª Ley de Newton o Ley de acción y reacción Aplicación de las leyes de Newton Coeficientes de rozamiento estático y dinámico Fuerza de rozamiento estático Cálculo del coeficiente de rozamiento estático Curiosidades Simulaciones Bibliografía DINÁMICA DE LA PARTÍCULA Objetivos Introducción Cantidad de movimiento de una partícula. Teorema de la cantidad de movimiento Momento cinético o momento angular de una partícula. Teorema del momento cinético Fuerzas centrales Campo de fuerzas Líneas de fuerza o línea de campo Trabajo realizado por una fuerza Potencial y energía potencial Superficies equipotenciales. Propiedades Potencia instantánea Teorema de las fuerzas vivas Teorema de la conservación de la energía mecánica Curiosidades Simulaciones Bibliografía SISTEMAS DE PARTÍCULAS Y SÓLIDO RÍGIDO Objetivos Introducción Centro de gravedad de un sistema. Movimiento del centro de gravedad Centro de gravedad de un sólido (distribución continua de masa) Centros de gravedad de las figuras homogéneas

8 8 Enseñanza de la Física a través de simulaciones Propiedades del centro de gravedad Teoremas de Guldin Primer teorema de Guldin Segundo teorema de Guldin Curiosidades Simulaciones Bibliografía DINÁMICA DE LOS SISTEMAS DE PARTÍCULAS Objetivos Sistemas de partículas Movimiento del centro de gravedad de un sistema material Momento cinético o momento angular Energía cinética de un sistema material Impulso de una fuerza Colisiones o choques Choque frontal Choque elástico e inelástico Coeficiente de restitución Casos particulares de choques frontales elásticos Choque frontal inelástico Choque lateral elástico (choque en dos dimensiones) Simulaciones Bibliografía DINÁMICA DE ROTACIÓN Objetivos Introducción Momento cinético o momento angular de rotación de un sólido Energía cinética de un sistema material Momento de inercia Teorema de Steiner Movimiento de rodadura Caída de cuerpos rodantes por un plano inclinado Curiosidades Simulaciones Bibliografía ESTÁTICA Objetivos Introducción

9 Índice Equilibrio de un punto material Equilibrio de un sólido Estabilidad del equilibrio Curiosidades Simulaciones Bibliografía MOVIMIENTO VIBRATORIO Objetivos Introducción Movimiento vibratorio: definición Clasificación de las vibraciones Clasificación de las fuerzas Movimientos periódicos y aperiódicos Movimiento armónico Movimiento vibratorio con un solo grado de libertad Vibraciones libres sin amortiguamiento Estudio del movimiento de una masa m unida a un muelle de constante elástica k Estudio del movimiento de un péndulo simple Vibraciones libres amortiguadas Vibraciones forzadas sin amortiguamiento Batimiento Resonancia Vibraciones forzadas con amortiguamiento Curiosidades Simulaciones Bibliografía ESTÁTICA DE FLUIDOS Objetivos Introducción Conceptos fundamentales Estática de fluidos Principio de Arquímedes Ecuación fundamental de la estática de fluidos Principio de Pascal Vasos comunicantes Prensa hidráulica Presión atmosférica Aparatos de medida de la presión: manómetro y barómetro

10 10 Enseñanza de la Física a través de simulaciones Unidades de presión Fuerza sobre un área plana. Centro de presiones. Aplicación a diques y compuertas Curiosidades Simulaciones Bibliografía DINÁMICA DE FLUIDOS Objetivos Introducción Dinámica de fluidos ideales Clasificación del movimiento. Regímenes de movimiento Líneas de corriente Tubo de corriente Trayectorias Ecuación fundamental de la dinámica de fluidos. Ecuación de Euler Vorticidad y torbellino Ecuación de continuidad Teorema de Bernoulli Teorema de Torricelli Fluidos reales. Viscosidad Clasificación del flujo Coeficiente de viscosidad dinámica y cinemática Pérdida de carga La ley del caudal o ley de Poiseuille Ley de Stokes Curiosidades Simulaciones Bibliografía TERMODINÁMICA Objetivos Introducción Definiciones Principio cero de la Termodinámica Primer Principio de la Termodinámica Capacidad calorífica y calor específico Conceptos de calor y energía interna Procesos termodinámicos reversibles de gases perfectos Procesos isócoros

11 Índice Procesos isóbaros Procesos isotermos Procesos adiabáticos Segundo Principio de la Termodinámica Enunciados del segundo Principio Cálculo de variaciones de entropía de procesos termodinámicos reversibles de gases perfectos Motores térmicos y máquinas frigoríficas Motor o máquina térmica Máquina frigorífica Principales ciclos termodinámicos Ciclo de Rankine Ciclo de Otto Ciclo Diesel Ciclo de Carnot Tercer Principio de la Termodinámica Simulaciones Bibliografía ELECTRICIDAD Objetivos Introducción Cargas eléctricas Electrización de un cuerpo Conductores y aislantes Ley de Coulomb Campo eléctrico Líneas de campo eléctrico o líneas de fuerza Teorema de Gauss Superficie esférica de radio R, uniformemente cargada con una carga q positiva Plano infinito de sección despreciable cargado uniformemente con una carga q Plano infinito de espesor d cargado uniformemente con una carga q Dos planos iguales cargados homogéneamente con cargas iguales y opuestas Potencial eléctrico Diferencia de potencial entre dos puntos Condensador Corriente eléctrica Resistencia eléctrica y Ley de Ohm

12 12 Enseñanza de la Física a través de simulaciones Ley de Joule Fuerza electromotriz. Generadores de fuerza electromotriz Ecuación de un circuito Diferencia de potencial entre puntos de un circuito Asociación de resistencias Puente de Wheatstone Leyes de Kirchhoff Carga y descarga de un condensador Carga de un condensador Descarga de un condensador Curiosidades Simulaciones Bibliografía