INDICE Prefacio Notas a los estudiantes y profesores sobre la estructura del libro 1. Introducción 2. Movimientos: cinemática en una dimensión
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- María Ángeles Robles Alvarado
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1 INDICE Prefacio XI Notas a los estudiantes y profesores sobre la estructura del libro XV 1. Introducción 1-1 ciencia y creatividad modelos, teorías y leyes mediciones e incertidumbre unidades, patrones y el sistema internacional cantidades básicas vs. derivadas 1-6 dimensiones y análisis dimensional orden de magnitud. Una evaluación rápida 10 Problemas Movimientos: cinemática en una dimensión rapidez 2-2 sistemas de referencia conversión de unidades velocidad promedio; desplazamiento velocidad instantánea aceleración movimiento uniformemente acelerado caída libre aceleración variable (análisis grafico y uso del cálculo diferencial) aceleración variable (integración numérica) Problemas Cinemática en dos o tres dimensiones 3-1 vectores y escalares suma de vectores (método grafico) sustracción de vectores y multiplicación de un vector por un escalar método analítico para suma de vectores, componentes 3-5 vectores unitarios velocidad relativa cinemática vectorial movimiento de un proyectil movimiento circular uniforme movimiento circular acelerado 58 Problemas Dinámica: leyes del movimiento de Newton 4-1 fuerza primera ley del movimiento de Newton masa segunda ley del movimiento de Newton Leyes o definiciones? 69
2 4-6 tercera ley del movimiento de Newton peso; la fuerza de gravedad aplicaciones de las leyes de Newton. Fuerzas vectoriales aplicaciones que comprenden fricción: plano inclinado notas a la solución de problemas Problemas Dinámica del movimiento circular, gravitación y síntesis de Newton Dinámica del movimiento circular 5-2 ley de la gravitación universal de Newton forma vectorial de la ley de la gravitación universal de Newton gravedad en la vecindad de la superficie de la tierra masa gravitacional y masa inercial 5-6 satélite e ingravidez Leyes de Kepler y síntesis de Newton tipos de fuerzas en la naturaleza campo gravitacional Problemas Trabajo y energía 6-1 trabajo realizado por una fuerza constante producto escalar de dos vectores trabajo realizado por una fuerza no constante energía cinética y el teorema del trabajo y la energía energía potencial otras formas de energía 6-7 transformación de la energía Problemas Conservación de la energía 7-1 fuerzas conservativas y el teorema del trabajo y la energía energía mecánica y su conservación Ley de conservación de la energía significado de la conservación de la energía energía potencial gravitacional y velocidad de escape; fuerzas 139 centrales 7-6 diagramas de energía potencial; equilibrio estable e inestable potencia Problemas Conservación del momento lineal; muchos cuerpos y colisiones 8-1 centro de masa localización del centro de masa centro de masa y movimiento traslacional 157
3 8-4 momento lineal o ímpetu y su relación con la fuerza conservación del momento lineal colisiones e impulso conservación del momento y la energía en las colisiones colisiones elásticas en una dimensión colisiones elásticas en dos o tres dimensiones sistemas de referencia del centro del momento CCM) colisiones inelásticas sistemas de masa variable Problemas Movimiento rotacional alrededor de un eje cantidades angulares ecuaciones cinemáticas para el movimiento rotacional uniformemente acelerado naturaleza vectorial, de las cantidades angulares Torca dinámica rotacional; torca e inercia rotacional calculo de los momentos de inercia Por qué se frena una esfera que rueda? momento angular y su conservación energía cinética rotacional Problemas Rotación general 10-1 Producto cruz vectorial el vector torca momento angular de una partícula momento angular y torca para un sistema de partículas, movimiento general prueba de la relación general entre t y L momento angular y torca de un cuerpo rígido desequilibrio rotacional conservación del momento angular una prueba que gira el movimiento del trompo Problemas Equilibrio, elasticidad y fractura 11-1 Estática: el equipo de las fuerzas en equilibrio centro de gravedad condiciones de equilibrio elasticidad y modulo elástico; tensión y deformación fractura
4 Problemas Fluidos en reposo 12-1 densidad especifica y relativa presión de un fluido presión atmosférica y manométrica medición de la presión principio de Pascal flotabilidad y principio de Arquímedes tensión superficial capilaridad presión negativa y cohesión del agua Problemas Hidrodinámica: fluidos en movimiento 13-1 características del fluido gasto y ecuación de continuidad ecuación de Bernoulli viscosidad flujo laminar en tubos; ecuación de Poiseuille flujo turbulento en tubos; numero de Reynolds objetos que se mueven en un fluido, sedimentación y arrastre Problemas Oscilaciones 14-1 oscilaciones de un resorte movimiento armónico simple energía en el oscilador armónico simple movimiento armónico simple relacionado con el movimiento circular uniforme el péndulo simple el péndulo físico movimiento armónico amortiguado vibraciones forzadas. resonancia combinación de dos movimientos armónicos Problemas Movimiento ondulatorio características del movimiento ondulatorio tipos de onda energía transmitida mediante ondas represtación matemática de una onda vieja el principio de superposición 15-6 reflexión de ondas refracción interferencia difracción 335
5 15-10 ondas estacionales: resonancia Problemas Sonido características del sonido 16-2 representación matemática de las ondas longitudinales intensidad del sonido fuentes sonoras., vibración en cuerdas y columnas de aire timbre del sonido 16-6 interferencia de ondas sonoras; resonancia efecto Doppler ondas de choque y resonancia sonora Problemas Temperatura, expansión térmica y ley de los gases ideales 17-1 átomos temperatura; termómetros y escalas de temperatura termómetro Degas a volumen constante 17-4 equilibrio térmico, ley cero de la termodinámica expansión térmica comprensiones térmicas las leyes de los gases y la temperatura absoluta ley de los gases ideales ley de los gases ideales en términos moleculares; numero de Avogadro presión parcial escala de temperatura del gas ideal (un estándar) Problemas Teoría cinética 18-1 la ley del gas ideal y al interpretación molecular de la temperatura distribución de velocidades moleculares evaporación, presión de vapor y ebullición humedad gases reales y cambios de fase:; el punto critico ecuación de estado de Van der Waals recorrido libre medio difusión Problemas Calor 19-1 la antigua teoría del calor; la caloría calor como transferencia de energía, el equivalente mecánico de calor distinciones entre temperatura, calor y energía interna 417
6 19-4 energía interna de un gas ideal 19-5 calor especifico calor latente transferencia de calor, conducción transferencia de calor, radiación Problemas Primera ley de la termodinámica trabajo realizado en cambios de volumen; procesos isométrico e isobárico primera ley de la termodinámica aplicaciones de la primera ley de la termodinámica en algunos procedimientos termodinámicos sencillos capacidades caloríficas de los gases y la equipartición de la energía expansión adiabática de un gas carácter adiabático de las ondas sonoras Problemas Segunda ley de la termodinámica 21-1 necesidad de una nueva ley de la termodinámica máquinas térmicas y refrigeradores eficiencia de las máquinas térmicas y segunda ley de la termodinámica la máquinas de Carnot, procesos reversibles e irreversibles eficiencia de Carnot, y segunda ley de la termodinámica entropía entropía y segunda ley de la termodinámica del pierden al desorden indisponibilidad de energía interpretación estadística de la entropía y de segunda ley escala termodinámica de temperatura; cero absoluto Problemas 472 Apéndice A. Formulas matemáticas I Apéndice B. Derivadas e integrales III Apéndice C. Coordenadas polares V Apéndice D. Isótopos seleccionados VII Respuestas A los problemas impares XI Índice XV
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