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Contenido
Como usar este libro xiii Recursos en línea xvii Agradecimientos xviii Lo nuevo en la segunda edición xxii
El panorama general 1
PARTE 1: MECÁNICA DE PARTÍCULAS PUNTUALES
1 Visión general 7
1.1 ¿Por qué estudiar física? 8
1.2 Trabajar con números 9
1.3 Sistema de unidades SI 11
1.4 Las escalas de nuestro mundo 14
1.5 Estrategia general para resolución de problemas 16
1.6 Vectores 24
Lo que hemos aprendido/Gula de estudio para examen 32 Respuestas a las oportunidades de autoexamen 33 Gulas para resolver problemas: números, unidades y vectores 33
Preguntas de opción múltiple 34
Preguntas conceptuales 34
Ejercicios 35
Ejercicios de versión múltiple 38
2 Movimiento en línea recta 40
2.1 Introduccion a la cinemática 41
2.2 Vector de position, vector de desplazamiento y distancia 41
2.3 Vector velocidad, velocidad media y rapidez 45
2.4 Vector de aceleración 48
2.5 Soluciones en computadora y fórmulas de diferencia 49
2.6 Determinación del desplazamiento y la velocidad a partir de la aceleración 51
2.7 Movimiento con aceleración constante 52
2.8 Calda libre 60
2.9 Reducción de movimiento en más de una dimensión a una dimensión 65
Lo que hemos aprendido/Gula de estudio para examen 68
Respuestas a las oportunidades de autoexamen 68
Guías para resolver problemas: cinemática en una dimensión 69
Preguntas de opción múltiple 69
Preguntas conceptuales 70
Ejercicios 71
Ejercicios de versión múltiple 76
3 Movimiento en dos y tres dimensiones 77
3.1 Sistemas de coordenadas en tres dimensiones 78
3.2 Velocidad y aceleración en dos o tres dimensiones 79
3.3 Movimiento ideal de proyectil 80
3.4 Altura máxima y alcance de un proyectil 84
3.5 Movimiento realista de proyectil 91
3.6 Movimiento relativo 92
Lo que hemos aprendido/Guía de estudio para examen 97 Respuestas a las oportunidades de autoexamen 97 Guías para resolver problemas 97
Preguntas de opción múltiple 98
Preguntas conceptuales 99
Ejercicios 101
Ejercicios de versión múltiple 105
4 Fuerza 106
4.1 Tipos de fuerzas 107
4.2 Vector de fuerza gravitacional, peso y masa 109
4.3 Fuerza neta 111
4.4 Leyes de Newton 112
4.5 Cuerdas y poleas 115
4.6 Aplicación de las leyes de Newton 118
4.7 Fuerza de fricción 124
4.8 Aplicaciones de la fuerza de fricción 130
Lo que hemos aprendido/Guía de estudio para examen 137
Respuestas a las oportunidades de autoexamen 137
Guías para resolver problemas: leyes de Newton 137
Preguntas de opción múltiple 138 Preguntas conceptuales 139 Ejercicios 140
Ejercicios de versión múltiple 147
5 Energía cinética, trabajo y potencia 148
5.1 La energía en nuestra vida diaria 149
5.2 Energía cinética 151
5.3 Trabajo 153
5.4 Trabajo realizado por una fuerza constante 153
5.5 Trabajo realizado por una fuerza variable 160
5.6 Fuerza de resorte 161
5.7 Potencia 165
Lo que hemos aprendido/Guía de estudio para examen 171
Respuestas a las oportunidades de autoexamen 171
Guías para resolver problemas: energía cinética, trabajo y potencia 172
Preguntas de opción múltiple 172
Preguntas conceptuales 173
Ejercicios 173
Ejercicios de versión múltiple 176
6 energía potencial y conservación de la energía 178
6.1 energía potencial 179
6.2 Fuerzas conservativas y no conservativas 182
6.3 Trabajo y energía potencial 184
6.4 Energía potencial y fuerza 186
6.5 Conservación de la energía mecánica 188
6.6 Trabajo y energía para la fuerza de resorte 194
6.7 Fuerzas no conservativas y el teorema del trabajo y la energía 199
6.8 Energía potencial y estabilidad 205
Lo que hemos aprendido/Guía de estudio para examen 207
Respuestas a las oportunidades de autoexamen 208
Guías para resolver problemas: conservación de la energía 208
Preguntas de opción múltiple 208
Preguntas conceptuales 209
Ejercicios 211
Ejercicios de versión múltiple 216
7 Momento y colisiones 217
7.1 Cantidad de movimiento lineal 218
7.2 Impulso 220
7.3 Conservación de la cantidad de movimiento lineal 224
7.4 Colisiones elásticas en una dimensión 225
7.5 Colisiones elásticas en dos o tres dimensiones 230
7.6 Colisiones totalmente inelásticas 234
7.7 Colisiones parcialmente inelásticas 243
7.8 El billar y el caos 244
Lo que hemos aprendido/Guía de estudio para examen 245
Respuestas a las oportunidades de autoexamen 246
Guías para resolver problemas: conservación de la cantidad de movimiento 247
Preguntas de opción múltiple 247
Preguntas conceptuales 248
Ejercicios 249
Ejercicios de versión múltiple 259
PARTE 2: OBJETOS EXTENSOS, MATERIA Y MOVIMIENTO CIRCULAR 10 Rotación 328
10.1 energía cinética de rotación 329
10.2 Calculo del momento de inercia 330
10.3 Rodadura sin deslizamiento 338
10.4 Momento de torsión 342
10.5 Segunda ley de Newton para la rotación 343
10.6 Trabajo de un momento de torsión 349
10.7 Cantidad de movimiento angular 352
10.8 Precesion 359
10.9 Cantidad de movimiento angular cuantizada 361
Lo que hemos aprendido/Guia de estudio para examen 361
Respuestas a las oportunidades de autoexamen 362
Guías para resolver problemas: movimiento de rotación 362
Preguntas de opción múltiple 363
Preguntas conceptuales 364
Ejercicios 366
Ejercicios de versión múltiple 371
11 Equilibrio estático 373
11.1 Condiciones del equilibrio 374
11.2 Ejemplos sobre equilibrio estático 376
11.3 Estabilidad de estructuras 387
Lo que hemos aprendido/Guia de estudio para examen 392
Respuestas a las oportunidades de autoexamen 393
Guías para resolver problemas: equilibrio estático 393
Preguntas de opción múltiple 394
Preguntas conceptuales 395
Ejercicios 396
Ejercicios de versión múltiple 403
12 Gravitación 404
12.1 La ley de gravitación de Newton 405
12.2 Gravitación cerca de la superficie terrestre 410
12.3 Gravitación dentro de la Tierra 412
12.4 energía potencial gravitacional 414
12.5 Las leyes de Kepler y el movimiento planetario 420
12.6 Orbitas satelitales 425
12.7 Materia oscura 430
Lo que hemos aprendido/Guia de estudio para examen 432
Respuestas a las oportunidades de autoexamen 432
Guías para resolver problemas: gravitación 432
Preguntas de opción múltiple 433
Preguntas conceptuales 434
Ejercicios 435
Ejercicios de versión múltiple 440
13 Sólidos y fluidos 441
13.1 Los átomos y la composición de la materia 442
13.2 Estados de la materia 444
13.3 Tensión, compresión y corte 445
13.4 Presión 449
13.5 Principio de Arquímedes 455
13.6 Movimiento de un fluido ideal 461
13.7 Viscosidad 470
13.8 Turbulencia y fronteras de la investigación en el flujo de fluidos 472
Lo que hemos aprendido/Guia de estudio para examen 473
Respuestas a las oportunidades de autoexamen 474
Guías para resolver problemas: sólidos y fluidos 474
Preguntas de opción múltiple 474
Preguntas conceptuales 476
Ejercicios 476
Ejercicios de versión múltiple 481
PARTE 3: OSCILACIONES Y ONDAS 14 Oscilaciones 482
14.1 Movimiento armónico simple 483
14.2 Movimiento pendular 491
14.3 Trabajo y energía en las oscilaciones armónicas 495
14.4 Movimiento armónico amortiguado 498
14.5 Movimiento armónico forzado y resonancia 508
14.6 Espacio de fase 510
14.7 Caos 511
Lo que hemos aprendido/Guia de estudio para examen 512
Respuestas a las oportunidades de autoexamen 512
Guías para resolver problemas 513
Preguntas de opción múltiple 513
Preguntas conceptuales 514
Ejercicios 515
Ejercicios de versión múltiple 520
15 Ondas 521
15.1 Movimiento ondulatorio 522
15.2 Osciladores acoplados 523
15.3 Descripción matemática de las ondas 524
15.4 Derivación de la ecuación de onda 528
15.5 Ondas en espacios bidimensionales y tridimensionales 532
15.6 Energía, potencia e intensidad de ondas 536
15.7 El principio de superposición e interferencia 538
15.8 Ondas estacionarias y resonancia 540
15.9 Investigación sobre ondas 545
Lo que hemos aprendido/Guia de estudio para examen 547
Respuestas a las oportunidades de autoexamen 547
Guías para resolver problemas 548
Preguntas de opción múltiple 548
Preguntas conceptuales 549
Ejercicios 549
Ejercicios de versión múltiple 553
16 Sonido 554
16.1 Ondas longitudinales de presión 555
16.2 Intensidad de sonido 559
16.3 Interferencia del sonido 563
16.4 Efecto Doppler 568
16.5 Resonancia y musica 575 Lo que hemos aprendido/Guia de estudio para examen 579
Respuestas a las oportunidades de autoexamen 580
Guías para resolver problemas 580
Preguntas de opción múltiple 580
Preguntas conceptuales 582
Ejercicios 582
Ejercicios de versión múltiple 586
PARTE 4: FÍSICA TÉRMICA
17 Temperatura 587
17.1 Definición de temperatura 588
17.2 Rangos de temperatura 590
17.3 Medición de la temperatura 595
17.4 Expansión térmica 595
17.5 Temperatura superficial de la Tierra 603
17.6 Temperatura del universo 605
Lo que hemos aprendido/Guia de estudio para examen 606
Respuestas a las oportunidades de autoexamen 606
Guías para resolver problemas 606
Preguntas de opción múltiple 607
Preguntas conceptuales 607
Ejercicios 608
Ejercicios de versión múltiple 612
18 El calor y la primera ley de la termodinámica 613
18.1 Definició
n de calor 614
18.2 Equivalente mecánico del calor 615
18.3 Calor y trabajo 616
18.4 Primera ley de la termodinámica 618
18.5 La primera ley para procesos especiales 620
18.6 Calores específicos de sólidos y fluidos 621
18.7 Calor latente y transiciones de fase 624
18.8 Modos de la transferencia de energía térmica 628
Lo que hemos aprendido/Guia de estudio para examen 642
Respuestas a las oportunidades de autoexamen 642
Guías para resolver problemas 642
Preguntas de opción múltiple 643
Preguntas conceptuales 644
Ejercicios 644
Ejercicios de versión múltiple 649
19 Gases ideales 650
19.1 Leyes empíricas de gases 651
19.2 Ley de los gases ideales 653 19.3 Teorema de equipartición 663 19.4 Calor especifico de un gas ideal 666 19.5 Procesos adiabáticos para un gas ideal 670 19.6 La teoría cinética de los gases 674 19.7 Gases reales 680 Lo que hemos aprendido/Guia de estudio para examen 681
Respuestas a las oportunidades de autoexamen 682
Guías para resolver problemas 682
Preguntas de opción múltiple 682
Preguntas conceptuales 683
Ejercicios 684 Ejercicios de versión múltiple 688
20 La segunda ley de la termodinámica 689
20.1 Procesos reversibles e irreversibles 690 20.2 Motores y refrigeradores 692 20.3 Motores ideales 694 20.4 Motores reales y eficiencia 700 20.5 La segunda ley de la termodinámica 708 20.6 Entropía 710 20.7 Interpretación microscópica de la entropía 713 Lo que hemos aprendido/Guia de estudio para examen 716 Respuestas a las oportunidades de autoexamen 717 Guías para resolver problemas 717 Preguntas de opción múltiple 718 Preguntas conceptuales 719 Ejercicios 720 Ejercicios de versión múltiple 723 Apéndice A Fundamentos de matemáticas A-1
Apéndice B Propiedades de los elementos A-9 Respuestas de problemas y preguntas seleccionadas RES-1 Créditos C-1 Índice analítico 1-1
Con el objetivo de reflejar las nuevas investigaciones y los métodos de enseñanza de la fÃsica más recientes, esta edición ha sido actualizada completamente. Los cambios varÃan de la inclusión de elementos recién descubiertos en la tabla periódica a la adición de ejercicios nuevos en cada capÃtulo.
