Lista de aplicaciones seleccionadas... x Prefacio... xv Al estudiante... xxi Agradecimientos... xxix

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1 ÍNDICE Lista de aplicaciones seleccionadas... x Prefacio... xv Al estudiante... xxi Agradecimientos... xxix Capítulo 1 Introducción Por qué estudiar física? Hablar de física Uso de las matemáticas Notación científica y cifras significativas Unidades Análisis dimensional Técnicas para la resolución de problemas Aproximación Gráficas PRIMERA PARTE Mecánica Capítulo 2 Movimiento rectilíneo Comprensión del movimiento Posición y desplazamiento Velocidad: tasa de cambio de posición Aceleración: tasa de cambio de la velocidad Movimiento rectilíneo con aceleración constante Visualización del movimiento rectilíneo con aceleración constante Caída libre Capítulo 3 Movimiento en un plano Suma y resta de vectores por el método gráfico Suma y resta de vectores usando componentes Velocidad Aceleración Movimiento en un plano con aceleración constante La velocidad es relativa; marcos de referencia Capítulo 4 Fuerza y leyes del movimiento de Newton Fuerza Inercia y equilibrio: Primera ley del movimiento de Newton Fuerza neta, masa y aceleración: Segunda ley del movimiento de Newton Pares de interacción: Tercera ley del movimiento de Newton Fuerzas gravitacionales Fuerzas de contacto Tensión

2 4.8 Aplicación de la Segunda ley de Newton Marcos de referencia Peso aparente Resistencia del aire Fuerzas fundamentales Capítulo 5 Movimiento circular Descripción del movimiento circular uniforme Aceleración radial Curvas con y sin peralte Las órbitas circulares de satélites y planetas Movimiento circular no uniforme Aceleración tangencial y angular Capítulo 6 Conservación de la energía La ley de la conservación de la energía Trabajo realizado por una fuerza constante Energía cinética Energía potencial gravitacional Trabajo realizado por fuerzas variables: Ley de Hooke Energía potencial elástica Potencia Capítulo 7 Cantidad de movimiento lineal Una ley de conservación vectorial Cantidad de movimiento El teorema del impulso-cantidad de movimiento Conservación de la cantidad de movimiento Centro de masa Movimiento del centro de masa Colisiones en una dimensión Colisiones en dos dimensiones Capítulo 8 Equilibrio y movimiento rotacional Energía cinética rotacional e inercia rotacional Momento de torsión Trabajo realizado por un momento de torsión Equilibrio rotacional El equilibrio en el cuerpo humano Forma rotacional de la Segunda ley de Newton Cantidad de movimiento angular Capítulo 9 Fluidos Estados de la materia Presión El principio de Pascal

3 9.4 El efecto de la gravedad sobre la presión de un fluido Medición de la presión El principio de Arquímedes Flujo de fluidos La ecuación de Bernoulli Viscosidad Resistencia viscosa Tensión superficial Capítulo 10 Elasticidad y oscilaciones Deformaciones elásticas de sólidos Ley de Hooke para fuerzas de tensión y compresión Más allá de la ley de Hooke Deformaciones por esfuerzo cortante y volumétrico Movimiento armónico simple El periodo y la frecuencia en el MAS Análisis gráfico del MAS El péndulo Oscilaciones amortiguadas Oscilaciones forzadas y resonancia Capítulo 11 Ondas Ondas y transporte de energía Ondas transversales y longitudinales Rapidez de las ondas transversales en una cuerda Ondas periódicas Descripción matemática de una onda Gráficas de ondas Principio de superposición Reflexión y refracción Interferencia y difracción Ondas estacionarias Capítulo 12 Sonido Ondas sonoras Velocidad de las ondas sonoras Amplitud e intensidad de las ondas sonoras Ondas sonoras estacionarias Timbre El oído humano Batimiento El efecto Doppler Ondas de choque Ecolocalización y obtención de imágenes médicas SEGUNDA PARTE Física térmica

4 Capítulo 13 Temperatura y gas ideal Temperatura Escalas de temperatura Expansión térmica de sólidos y líquidos Imagen molecular de un gas Temperatura absoluta y ley del gas ideal Capítulo 14 Calor Energía interna Calor Capacidad calorífica y calor específico Calor específico de gases ideales Transiciones de fase Conducción térmica Convección térmica Radiación térmica Capítulo 15 Termodinámica La Primera ley de la termodinámica Procesos termodinámicos Procesos termodinámicos para un gas ideal Procesos reversibles e irreversibles Máquinas térmicas Refrigeradores y bombas caloríficas Máquinas reversibles y bombas caloríficas Los detalles del ciclo de Carnot Entropía TERCERA PARTE Electromagnetismo Capítulo 16 Fuerzas y campos eléctricos Carga eléctrica Conductores y aislantes eléctricos La ley de Coulomb El campo eléctrico Movimiento de una carga puntual en un campo eléctrico uniforme Conductores en equilibrio electrostático Capítulo 17 Potencial eléctrico Energía potencial eléctrica Potencial eléctrico La relación entre el campo eléctrico y el potencial Conservación de la energía para cargas en movimiento Capacitores Dieléctricos

5 17.7 Energía almacenada en un capacitor Capítulo 18 Corriente y circuitos eléctricos Corriente eléctrica FEM y circuitos Vista microscópica de la corriente en un metal: el modelo del electrón libre Resistencia y resistividad Las reglas de Kirchhoff Circuitos en serie y en paralelo Análisis de circuitos usando las reglas de Kirchhoff Potencial y energía en circuitos Medición de corrientes y voltajes Circuitos RC La electricidad y la seguridad Capítulo 19 Fuerzas y campos magnéticos Campos magnéticos Fuerza magnética sobre una carga puntual Una partícula cargada que se mueve en dirección perpendicular a un campo magnético uniforme Movimiento de una partícula cargada en un campo magnético uniforme. Generalidades Una partícula cargada en los campos cruzados E y B Fuerza magnética sobre un alambre que conduce corriente El momento de torsión en una espira con corriente Campo magnético producido por una corriente eléctrica Materiales magnéticos Capítulo 20 Inducción electromagnética y ondas magnéticas FEM de movimiento Generadores eléctricos La ley de Faraday La ley de Lenz Contra FEM en un motor Transformadores Ondas electromagnéticas Espectro electromagnético Rapidez de las ondas electromagnéticas en la materia Características de las ondas electromagnéticas en el vacío Capítulo 21 Corriente alterna Corrientes y voltajes sinusoidales; resistores en circuitos de CA La electricidad en el hogar Capacitores en circuitos de CA Inductores en circuitos de CA Circuitos RLC en serie Resonancia en un circuito RLC

6 CUARTA PARTE Óptica Capítulo 22 Óptica Óptica geométrica Óptica física Capítulo 23 Formación de imágenes e instrumentos ópticos La formación de imágenes mediante reflexión o refracción Espejos planos Espejos esféricos Lentes delgadas Lentes en combinación Cámaras El ojo El lente de aumento simple Microscopios compuestos Telescopios QUINTA PARTE Física moderna Capítulo 24 Física moderna Fenómenos mecánicos que no se explican con la física clásica Teoría de la relatividad especial Inicios de la física cuántica y el fotón Física cuántica Apéndice A Repaso de matemáticas... A-1 Apéndice B Tabla de núclidos seleccionados... A-15 Respuestas a preguntas y problemas seleccionados... AP-1 Créditos... C-1 Índice... I-1