Física para Ciencias e Ingeniería, Volumen 1

Description

Este libro de Física para ciencias e ingeniería tiene tres objetivos principales: proporcionar al estudiante una presentación clara y lógica de los conceptos básicos y principios de la física, fortalecer la comprensión de los conceptos y principios a través de un amplio rango de interesantes aplicaciones al mundo real y desarrollar habilidades para resolver problemas por medio de un enfoque efectivamente organizado. Parte 1 Mecánica 1 Física y medición 1.1 Estándares de longitud, masa y tiempo 1.2 Modelado y representaciones alternativas 1.3 Análisis dimensional 1.4 Conversión de unidades 1.5 Estimaciones y cálculos de orden de magnitud 1.6 Cifras significativas 2 Movimiento en una dimensión 2.1 Posición, velocidad y rapidez de una partícula 2.2 Velocidad y rapidez instantáneas 2.3 Modelo de análisis: La partícula bajo velocidad constante 2.4 Propuesta del modelo de análisis para resolver problemas 2.5 Aceleración 2.6 Diagramas de movimiento 2.7 Análisis de modelo: La partícula bajo aceleración constante 2.8 Objetos en caída libre 2.9 Ecuaciones cinemáticas deducidas del cálculo Ecuaciones cinemáticas 3 Vectores 3.1 Sistemas coordenados 3.2 Cantidades vectoriales y escalares 3.3 Aritmética vectorial básica 3.4 Componentes de un vector y vectores unitarios 4 Movimiento en dos dimensiones 4.1 Vectores de posición, velocidad y aceleración 4.2 Movimiento en dos dimensiones con aceleración constante 4.3 Movimiento de proyectil 4.4 Modelo de análisis: Partícula en movimiento circular uniforme 4.5 Aceleraciones tangencial y radial 4.4 Velocidad y aceleración relativas 5 Las leyes del movimiento 5.1 Concepto de fuerza 5.2 Primera ley de Newton y marcos inerciales 5.3 Masa 5.4 Segunda ley de Newton 5.5 Fuerza gravitacional y peso 5.6 Tercera ley de Newton 5.7 Modelos de análisis utilizando la segunda ley de Newton 8.8 Fuerzas de fricción 6 Movimiento circular y otras aplicaciones de las leyes de Newton 6.1 Extensión del modelo de partícula en el movimiento circular uniforme 6.2 Movimiento circular no uniforme 6.3 Movimiento en marcos acelerados 6.4 Movimiento en presencia de fuerzas resistivas 7 Energía de un sistema 7.1 Sistemas y entornos 7.2 Trabajo realizado por una fuerza constante 7.3 Producto escalar de dos vectores 7.4 Trabajo realizado por una fuerza variable 7.5 Energía cinética y el teorema trabajo-energía cinética 7.6 Energía potencial de un sistema 7.7 Fuerzas conservativas y no conservativas 7.8 Diagramas de energía y equilibrio de un sistema 7.9 Diagramas de energía y equilibrio de un sistema 8 Conservación de la energía 8.1 Modelo de análisis: Sistema aislado (Energía) 8.2 Modelo de análisis: El sistema aislado (Energía) 8.3 Situaciones que incluyen fricción cinética 8.4 Cambios en energía mecánica para fuerzas no conservativas 8.5 Potencia 9 Cantidad de movimiento lineal y colisiones 9.1 Cantidad de movimiento lineal 9.2 Análisis de modelo: Sistema aislado (cantidad de movimiento) 9.3 Modelo de análisis: Sistema no aislado (cantidad de movimiento) 9.4 Colisiones en una dimensión 9.5 Colisiones en dos dimensiones 9.6 El centro de masa 9.7 Sistemas de muchas partículas 9.8 Sistemas deformables 9.9 Propulsión de cohetes 10 Rotación de un objeto rígido en torno a un eje fijo 10.1 Posición, velocidad y aceleración angular 10.2 Modelo de análisis: Objeto rígido bajo aceleración angular constante 10.3 Cantidades angulares y traslacionales 10.4 Momento de torsión 10.5 Modelo de análisis: Objeto rígido bajo un momento de torsión neto 10.6 Cálculo de momentos de inercia 10.7 Energía cinética rotacional 10.8 Consideraciones energéticas en el movimiento rotacional 10.9 Movimiento de rodamiento de un objeto rígido 11 Cantidad de movimiento angular 11.1 Producto vectorial y momento de torsión 11.2 Modelo de análisis: sistema no aislado (cantidad de movimiento angular) 11.3 Cantidad de movimiento angular de un objeto rígido rotatorio 11.4 Modelo de análisis: sistema aislado (cantidad de movimiento angular) 11.5 El movimiento de giroscopios y trompos 12 Equilibrio estático y elasticidad 12.1 Modelo de análisis: Objeto rígido en equilibrio 12.2 Más acerca del centro de gravedad 12.3 Ejemplos de objetos rígidos en equilibrio estático 12.4 Propiedades elásticas de los sólidos 13 Gravitación universal 13.1 Ley de Newton de gravitación universal 13.2 Aceleración en caída libre y fuerza gravitacional 13.3 Modelo de análisis: Partícula en un campo (gravitacional) 13.4 Las leyes de Kepler y el movimiento de los planetas 13.5 Energía potencial gravitacional 13.6 Consideraciones energéticas en el movimiento planetario y de satélites 14 Mecánica de fluidos 14.1 Presión 14.2 Variación de la presión con la profundidad 14.3 Mediciones de presión 14.4 Fuerzas de flotación y principio de Arquímedes 14.5 Dinámica de fluidos 14.6 Ecuación de Bernoulli 14.7 Flujo de fluidos viscosos en tuberías 14.8 Otras aplicaciones de la dinámica de fluidos Parte 2 Oscilaciones y ondas mecánicas 15 Movimiento oscilatorio 15.1 Movimiento de un objeto unido a un resorte 15.2 Partícula en movimiento armónico simple 15.3 Energía del oscilador armónico simple 15.4 Comparación de movimiento armónico simple con movimiento circular uniforme 15.5 El péndulo 15.6 Oscilaciones amortiguadas 15.7 Oscilaciones forzadas 16 Movimiento ondulatorio 16.1 Propagación de una perturbación 16.2 Modelo de análisis: onda viajera 16.3 La rapidez de ondas en cuerdas 16.4 Rapidez de transferencia de energía mediante ondas sinusoidales sobre cuerdas 16.5 La ecuación de onda lineal 16.6 Ondas sonoras 16.7 Rapidez de ondas sonoras 16.8 Intensidad de ondas sonoras 16.9 El efecto Doppler 17 Sobreposición y ondas estacionarias 17.1 Modelo de análisis: Ondas en interferencia 17.2 Ondas estacionarias 17.3 Efectos de frontera: Reflexión y transmisión 17.4 Modelo de análisis: Ondas bajo condiciones de frontera 17.5 Resonancia 17.6 Ondas estacionarias en columnas de aire 17.7 Batimientos: Interferencia en el tiempo 17.8 Patrones de ondas no sinusoidales Parte 3 Termodinámica 18 Temperatura 18.1 Temperatura y ley cero de la termodinámica 18.2 Termómetros y escala de temperatura Celsius 18.3 Termómetro de gas a volumen constante y escala absoluta de temperatura 18.4 Expansión térmica de sólidos y líquidos 18.5 Descripción macroscópica de un gas ideal 19 Primera ley de la termodinámica 19.1 Calor y energía interna 19.2 Calor específico y calorimetría 19.3 Calor latente 19.4 Trabajo y calor en procesos termodinámicos 19.5 Primera ley de la termodinámica 19.6 Mecanismos de transferencia de energía en procesos térmicos 20 Teoría cinética de los gases 20.1 Modelo molecular de un gas ideal 20.2 Calor específico molar de un gas ideal 20.3 Equipartición de la energía 20.4 Procesos adiabáticos para un gas ideal 20.5 Distribución de rapideces moleculares 21 Máquinas térmicas, entropía y segunda ley de la termodinámica 21.1 Máquinas térmicas y segunda ley de la termodinámica 21.2 Bombas de calor y refrigeradores 21.3 Procesos reversibles e irreversibles 21.4 La máquina de Carnot 21.5 Motores de gasolina y diesel 21.6 Entropía 21.7 Entropía en sistemas termodinámicos 21.8 Entropía y la segunda ley Apéndices Apéndice A Tablas TABLA A.1 Factores de conversión TABLA A.2 Símbolos, dimensiones y unidades de cantidades físicas Apéndice B Repaso matemático B.1 Notación científica B.2 Álgebra B.3 Geometría B.4 Trigonometría B.5 Desarrollo de series B.6 Cálculo diferencial B.7 Cálculo Integral B.8 Propagación de incertidumbre Apéndice C Tabla periódica de los elementos Apéndice D Unidades del SI TABLA D.1 Unidades del SI TABLA D.2 Algunas unidades derivadas del SI