FÍSICA UNIVERSITARIA CON FÍSICA MODERNA [PDF]
Sears y Zemansky
Autor: Hugh D. Young - Roger A. Freedman
Primera Edición, 2018
Pearson Education
PRESENTACIÓN
La física estudia lo grande y lo pequeño, lo viejo y lo nuevo. Del átomo a las galaxias,
de los circuitos eléctricos a la aerodinámica, la física es una gran parte del mundo que
nos rodea. Es probable que esté siguiendo este curso de introducción a la física basado
en el cálculo, porque lo requiera para materias posteriores que planee tomar como
parte de su carrera en ciencias o ingeniería. Su profesor quiere que aprenda física y
goce la experiencia y tiene mucho interés en ayudarlo a aprender esta fascinante disciplina. Ésta es parte de la razón por la que su profesor eligió este libro para el curso.
También es la razón por la que los doctores Young y Freedman me pidieron que escribiera esta sección introductoria. ¡Queremos que triunfe!
El propósito de esta sección de Física universitaria es darle algunas ideas que lo
ayuden en su aprendizaje. Al análisis breve de los hábitos generales y las estrategias de
estudio seguirán sugerencias específicas de cómo utilizar el libro.
CONTENIDO
MECÁNICA
1 UNIDADES, CANTIDADES FÍSICAS Y VECTORES
1.1 La naturaleza de la física
1.2 Cómo resolver problemas en física
1.3 Estándares y unidades
1.4 Uso y conversiones de unidades
1.5 Incertidumbre y cifras significativas
1.6 Estimaciones y órdenes de magnitud
1.7 Vectores y suma de vectores
1.8 Componentes de vectores
1.9 Vectores unitarios
1.10 Productos de vectores
2 MOVIMIENTO RECTILÍNEO
2.1 Desplazamiento, tiempo y velocidad media
2.2 Velocidad instantánea
2.3 Aceleración media y aceleración instantánea
2.4 Movimiento con aceleración constante
2.5 Cuerpos en caída libre
2.6 Velocidad y posición por integración
3 MOVIMIENTO EN DOS O EN TRES DIMENSIONES
3.1 Vectores de posición y velocidad
3.2 El vector aceleración
3.3 Movimiento de proyectiles
3.4 Movimiento en círculo
3.5 Velocidad relativa
4 LEYES DE NEWTON DEL MOVIMIENTO
4.1 Fuerza e interacciones
4.2 Primera ley de Newton
4.3 Segunda ley de Newton
4.4 Masa y peso
4.5 Tercera ley de Newton
4.6 Diagramas de cuerpo libre
5 APLICACIÓN DE LAS LEYES DE NEWTON
5.1 Empleo de la primera ley de Newton: Partículas en equilibrio
5.2 Uso de la segunda ley de Newton: Dinámica de partículas
5.3 Fuerzas de fricción
5.4 Dinámica del movimiento circular
5.5 Fuerzas fundamentales de la naturaleza
6 TRABAJO Y ENERGÍA CINÉTICA
6.1 Trabajo
6.2 Energía cinética y el teorema trabajo-energía
6.3 Trabajo y energía con fuerza variable
6.4 Potencia
7 ENERGÍA POTENCIAL Y CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA
7.1 Energía potencial gravitacional
7.2 Energía potencial elástica
7.3 Fuerzas conservativas y no conservativas
7.4 Fuerza y energía potencial
7.5 Diagramas de energía
8 CANTIDAD DE MOVIMIENTO, IMPULSO Y COLISIONES
8.1 Cantidad de movimiento e impulso
8.2 Conservación de la cantidad de movimiento
8.3 Conservación de la cantidad de movimiento y choques
8.4 Choques elásticos
8.5 Centro de masa
8.6 Propulsión de un cohete
12 MECÁNICA DE FLUIDOS
12.1 Gases, líquidos y densidad
12.2 Presión en un fluido
12.3 Flotación
12.4 Flujo de un fluido
12.5 Ecuación de Bernoulli
12.6 Viscosidad y turbulencia
13 GRAVITACIÓN
13.1 Ley de Newton de la gravitación
13.2 Peso
13.3 Energía potencial gravitacional
13.4 Movimiento de satélites
13.5 Las leyes de Kepler y el movimiento de los planetas
13.6 Distribuciones esféricas de masa
13.7 Peso aparente y rotación terrestre
13.8 Agujeros negros
14 MOVIMIENTO PERIÓDICO
14.1 Descripción de la oscilación
14.2 Movimiento armónico simple
14.3 Energía en el movimiento armónico simple
14.4 Aplicaciones del movimiento armónico simple
14.5 El péndulo simple
14.6 El péndulo físico
14.7 Oscilaciones amortiguadas
14.8 Oscilaciones forzadas y resonancia
ONDAS/ACÚSTICA
15 ONDAS MECÁNICAS
15.1 Tipos de ondas mecánicas
15.2 Ondas periódicas
15.3 Descripción matemática de una onda
15.4 Rapidez de una onda transversal
15.5 Energía del movimiento ondulatorio
15.6 Interferencia de ondas, condiciones de frontera y superposición
15.7 Ondas estacionarias en una cuerda
15.8 Modos normales de una cuerda
16 SONIDO Y OÍDO
16.1 Ondas sonoras
16.2 Rapidez de las ondas sonoras
16.3 Intensidad del sonido
16.4 Ondas sonoras estacionarias y modos normales
16.5 Resonancia y sonido
16.6 Interferencia de ondas
16.7 Pulsos
16.8 Efecto Doppler
16.9 Ondas de choque
TERMODINÁMICA
17 TEMPERATURA Y CALOR
17.1 Temperatura y equilibrio térmico
17.2 Termómetros y escalas de temperatura
17.3 Termómetros de gas y la escala Kelvin
17.4 Expansión térmica
17.5 Cantidad de calor
17.6 Calorimetría y cambios de fase
17.7 Mecanismos de transferencia de calor
18 PROPIEDADES TÉRMICAS DE LA MATERIA
18.1 Ecuaciones de estado
18.2 Propiedades moleculares de la materia
18.3 Modelo cinético-molecular del gas ideal
18.4 Capacidades caloríficas
18.5 Rapideces moleculares
18.6 Fases de la materia
19 PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA
19.1 Sistemas termodinámicos
19.2 Trabajo realizado al cambiar el volumen
19.3 Trayectorias entre estados termodinámicos
19.4 Energía interna y la primera ley de la termodinámica
19.5 Tipos de procesos termodinámicos
19.6 Energía interna de un gas ideal
19.7 Capacidad calorífica de un gas ideal
19.8 Proceso adiabático para un gas ideal
20 SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA
20.1 Dirección de los procesos termodinámicos
20.2 Máquinas térmicas
20.3 Motores de combustión interna
20.4 Refrigeradores
20.5 Segunda ley de la termodinámica
20.6 El ciclo de Carnot
20.7 Entropía
20.8 Interpretación microscópica de la entropía
ELECTROMAGNETISMO
21 CARGA ELÉCTRICA Y CAMPO ELÉCTRICO
21.1 Carga eléctrica
21.2 Conductores, aislantes y cargas inducidas
21.3 Ley de Coulomb
21.4 El campo eléctrico y las fuerzas eléctricas
21.5 Cálculos de campos eléctricos
21.6 Líneas de campo eléctrico
21.7 Dipolos eléctricos
22 LEY DE GAUSS
22.1 Carga y flujo eléctrico
22.2 Cálculo del flujo eléctrico
22.3 Ley de Gauss
22.4 Aplicaciones de la ley de Gauss
22.5 Cargas en conductores
23 POTENCIAL ELÉCTRICO
23.1 Energía potencial eléctrica
23.2 Potencial eléctrico
23.3 Cálculo del potencial eléctrico
23.4 Superficies equipotenciales
23.5 Gradiente de potencial
24 CAPACITANCIA Y DIELÉCTRICOS
24.1 Capacitores y capacitancia
24.2 Capacitores en serie y en paralelo
24.3 Almacenamiento de energía en capacitores y energía de campo eléctrico
24.4 Dieléctricos
24.5 Modelo molecular de la carga inducida
24.6 La ley de Gauss en los dieléctricos
25 CORRIENTE, RESISTENCIA Y FUERZA ELECTROMOTRIZ
25.1 Corriente
25.2 Resistividad
25.3 Resistencia
25.4 Fuerza electromotriz y circuitos
25.5 Energía y potencia en circuitos eléctricos
25.6 Teoría de la conducción metálica
27.5 Aplicaciones del movimiento de partículas cargadas
27.6 Fuerza magnética sobre un conductor que transporta corriente
27.7 Fuerza y torca en una espira de corriente
27.8 El motor de corriente directa
27.9 El efecto Hall
28 FUENTES DE CAMPO MAGNÉTICO
28.1 Campo magnético de una carga en movimiento
28.2 Campo magnético de un elemento de corriente
28.3 Campo magnético de un conductor recto que transporta corriente
28.4 Fuerza entre conductores paralelos
28.5 Campo magnético de una espira circular de corriente
28.6 Ley de Ampère
28.7 Aplicaciones de la ley de Ampère
28.8 Materiales magnéticos
29 INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA
29.1 Experimentos de inducción
29.2 Ley de Faraday
29.3 Ley de Lenz
29.4 Fuerza electromotriz de movimiento
29.5 Campos eléctricos inducidos
29.6 Corrientes parásitas
29.7 Corriente de desplazamiento y ecuaciones de Maxwell
29.8 Superconductividad
30 INDUCTANCIA
30.1 Inductancia mutua
30.2 Autoinductancia e inductores
30.3 Energía del campo magnético
30.4 El circuito R-L
30.5 El circuito L-C
30.6 El circuito L-R-C en serie
31 CORRIENTE ALTERNA
31.1 Fasores y corrientes alternas
31.2 Resistencia y reactancia
31.3 El circuito L-R-C en serie
31.4 Potencia en circuitos de corriente alterna
31.5 Resonancia en los circuitos de corriente alterna
31.6 Transformadores
32 ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS
32.1 Ecuaciones de Maxwell y ondas electromagnéticas
32.2 Ondas electromagnéticas planas y rapidez de la luz
32.3 Ondas electromagnéticas sinusoidales
32.4 Energía y cantidad de movimiento de las ondas electromagnéticas
32.5 Ondas electromagnéticas estacionarias
ÓPTICA
33 NATURALEZA Y PROPAGACIÓN DE LA LUZ
33.1 Naturaleza de la luz
33.2 Reflexión y refracción
33.3 Reflexión total interna 1
33.4 Dispersión
33.5 Polarización
33.6 Esparcimiento de la luz
33.7 Principio de Huygens
34 ÓPTICA GEOMÉTRICA
34.1 Reflexión y refracción en una superficie plana
34.2 Reflexión en una superficie esférica
34.3 Refracción en una superficie esférica
34.4 Lentes delgadas
34.5 Cámaras fotográficas
34.6 El ojo
34.7 La lente de aumento
34.8 Microscopios y telescopios
35 INTERFERENCIA
35.1 Interferencia y fuentes coherentes
35.2 Interferencia de la luz procedente de dos fuentes
35.3 Intensidad en los patrones de interferencia
35.4 Interferencia en películas delgadas
35.5 Interferómetro de Michelson
36 DIFRACCIÓN
36.1 Difracción de Fresnel y de Fraunhofer
36.2 Difracción con una sola rendija
36.3 Intensidad en el patrón con una sola rendija
36.4 Rendijas múltiples
36.5 Rejilla de difracción
36.6 Difracción de rayos X
36.7 Aberturas circulares y poder de resolución
36.8 Holografía
FÍSICA MODERNA
37 RELATIVIDAD
37.1 Invariancia de las leyes físicas
37.2 Relatividad de la simultaneidad
37.3 Relatividad de los intervalos de tiempo
37.4 Relatividad de la longitud
37.5 Transformaciones de Lorentz
37.6 Efecto Doppler en ondas electromagnéticas
37.7 Cantidad de movimiento relativista
37.8 Trabajo y energía relativistas
37.9 Mecánica newtoniana y relatividad
38 FOTONES: ONDAS DE LUZ QUE SE COMPORTAN COMO PARTÍCULAS
38.1 Luz absorbida como fotones: el efecto fotoeléctrico
38.2 Luz emitida como fotones: producción de rayos X
38.3 Luz dispersada en forma de fotones: dispersión de Compton y producción de pares
38.4 Dualidad onda-partícula, probabilidad e incertidumbre
39 PARTÍCULAS QUE SE COMPORTAN COMO ONDAS
39.1 Ondas del electrón
39.2 El átomo nuclear y los espectros atómicos
39.3 Niveles de energía y el modelo atómico de Bohr
39.4 El láser
39.5 Espectros continuos
39.6 Repaso del principio de incertidumbre
40 MECÁNICA CUÁNTICA I: FUNCIONES DE ONDA
40.1 Funciones de onda y la ecuación de Schrödinger unidimensional
40.2 Partícula en una caja
40.3 Pozos de potencial
40.4 Barreras de potencial y tunelamiento
40.5 El oscilador armónico
40.6 Medición en mecánica cuántica
41 MECÁNICA CUÁNTICA II: ESTRUCTURA ATÓMICA
41.1 La ecuación de Schrödinger en tres dimensiones
41.2 Partícula en una caja de tres dimensiones
41.3 El átomo de hidrógeno
41.4 El efecto Zeeman
41.5 Espín del electrón
41.6 Átomos con muchos electrones y el principio de exclusión
41.7 Espectros de rayos X
41.8 Entrelazamiento cuántico
42 MOLÉCULAS Y MATERIA CONDENSADA
42.1 Tipos de enlaces moleculares
42.2 Espectros moleculares
42.3 Estructura de los sólidos
42.4 Bandas de energía
42.5 Modelo de electrones libres para los metales
42.6 Semiconductores
42.7 Dispositivos semiconductores
42.8 Superconductividad
43 FÍSICA NUCLEAR
43.1 Propiedades de los núcleos
43.2 Enlace nuclear y estructura nuclear
43.3 Estabilidad nuclear y radiactividad
43.4 Actividad y vida media
43.5 Efectos biológicos de la radiación
43.6 Reacciones nucleares
43.7 Fisión nuclear
43.8 Fusión nuclear
44 FÍSICA DE PARTÍCULAS Y COSMOLOGÍA
44.1 Partículas fundamentales y su historia
44.2 Aceleradores y detectores de partículas
44.3 Partículas e interacciones
44.4 Quarks y gluones
44.5 El modelo estándar y más allá
44.6 El universo en expansión
44.7 El principio del tiempo
* Recuerda que nuestras publicaciones están libres de enlaces maliciosos, ni publicidad engañosa. Si alguno de nuestros enlaces se encuentra caído, agradecería que nos lo comuniquen.
Atentamente,
Admin de Hidro SM
