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  1. Prefacio
  2. Mecánica
    1. 1 Unidades y medidas
      1. Introducción
      2. 1.1 El alcance y la escala de la Física
      3. 1.2 Unidades y estándares
      4. 1.3 Conversión de unidades
      5. 1.4 Análisis dimensional
      6. 1.5 Estimaciones y cálculos de Fermi
      7. 1.6 Cifras significativas
      8. 1.7 Resolver problemas de física
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    2. 2 Vectores
      1. Introducción
      2. 2.1 Escalares y vectores
      3. 2.2 Sistemas de coordenadas y componentes de un vector
      4. 2.3 Álgebra de vectores
      5. 2.4 Productos de los vectores
      6. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    3. 3 Movimiento rectilíneo
      1. Introducción
      2. 3.1 Posición, desplazamiento y velocidad media
      3. 3.2 Velocidad y rapidez instantáneas
      4. 3.3 Aceleración media e instantánea
      5. 3.4 Movimiento con aceleración constante
      6. 3.5 Caída libre
      7. 3.6 Calcular la velocidad y el desplazamiento a partir de la aceleración
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    4. 4 Movimiento en dos y tres dimensiones
      1. Introducción
      2. 4.1 Vectores de desplazamiento y velocidad
      3. 4.2 Vector de aceleración
      4. 4.3 Movimiento de proyectil
      5. 4.4 Movimiento circular uniforme
      6. 4.5 Movimiento relativo en una y dos dimensiones
      7. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    5. 5 Leyes del movimiento de Newton
      1. Introducción
      2. 5.1 Fuerzas
      3. 5.2 Primera ley de Newton
      4. 5.3 Segunda ley de Newton
      5. 5.4 Masa y peso
      6. 5.5 Tercera ley de Newton
      7. 5.6 Fuerzas comunes
      8. 5.7 Dibujar diagramas de cuerpo libre
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    6. 6 Aplicaciones de las leyes de Newton
      1. Introducción
      2. 6.1 Resolución de problemas con las leyes de Newton
      3. 6.2 Fricción
      4. 6.3 Fuerza centrípeta
      5. 6.4 Fuerza de arrastre y velocidad límite
      6. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    7. 7 Trabajo y energía cinética
      1. Introducción
      2. 7.1 Trabajo
      3. 7.2 Energía cinética
      4. 7.3 Teorema de trabajo-energía
      5. 7.4 Potencia
      6. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    8. 8 Energía potencial y conservación de la energía
      1. Introducción
      2. 8.1 Energía potencial de un sistema
      3. 8.2 Fuerzas conservativas y no conservativas
      4. 8.3 Conservación de la energía
      5. 8.4 Diagramas de energía potencial y estabilidad
      6. 8.5 Fuentes de energía
      7. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
    9. 9 Momento lineal y colisiones
      1. Introducción
      2. 9.1 Momento lineal
      3. 9.2 Impulso y colisiones
      4. 9.3 Conservación del momento lineal
      5. 9.4 Tipos de colisiones
      6. 9.5 Colisiones en varias dimensiones
      7. 9.6 Centro de masa
      8. 9.7 Propulsión de cohetes
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    10. 10 Rotación de un eje fijo
      1. Introducción
      2. 10.1 Variables rotacionales
      3. 10.2 Rotación con aceleración angular constante
      4. 10.3 Relacionar cantidades angulares y traslacionales
      5. 10.4 Momento de inercia y energía cinética rotacional
      6. 10.5 Calcular momentos de inercia
      7. 10.6 Torque
      8. 10.7 Segunda ley de Newton para la rotación
      9. 10.8 Trabajo y potencia en el movimiento rotacional
      10. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    11. 11 Momento angular
      1. Introducción
      2. 11.1 Movimiento rodadura
      3. 11.2 Momento angular
      4. 11.3 Conservación del momento angular
      5. 11.4 Precesión de un giroscopio
      6. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    12. 12 Equilibrio estático y elasticidad
      1. Introducción
      2. 12.1 Condiciones para el equilibrio estático
      3. 12.2 Ejemplos de equilibrio estático
      4. 12.3 Estrés, tensión y módulo elástico
      5. 12.4 Elasticidad y plasticidad
      6. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    13. 13 Gravitación
      1. Introducción
      2. 13.1 Ley de la gravitación universal de Newton
      3. 13.2 Gravitación cerca de la superficie terrestre
      4. 13.3 Energía potencial gravitacional y energía total
      5. 13.4 Órbita satelital y energía
      6. 13.5 Leyes del movimiento planetario de Kepler
      7. 13.6 Fuerzas de marea
      8. 13.7 La teoría de la gravedad de Einstein
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    14. 14 Mecánica de fluidos
      1. Introducción
      2. 14.1 Fluidos, densidad y presión
      3. 14.2 Medir la presión
      4. 14.3 Principio de Pascal y la hidráulica
      5. 14.4 Principio de Arquímedes y flotabilidad
      6. 14.5 Dinámicas de fluidos
      7. 14.6 Ecuación de Bernoulli
      8. 14.7 Viscosidad y turbulencia
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
  3. Ondas y acústica
    1. 15 Oscilaciones
      1. Introducción
      2. 15.1 Movimiento armónico simple
      3. 15.2 Energía en el movimiento armónico simple
      4. 15.3 Comparación de movimiento armónico simple y movimiento circular
      5. 15.4 Péndulos
      6. 15.5 Oscilaciones amortiguadas
      7. 15.6 Oscilaciones forzadas
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    2. 16 Ondas
      1. Introducción
      2. 16.1 Ondas en desplazamiento
      3. 16.2 Matemáticas de las ondas
      4. 16.3 Rapidez de onda en una cuerda estirada
      5. 16.4 La energía y la potencia de una onda
      6. 16.5 Interferencia de ondas
      7. 16.6 Ondas estacionarias y resonancia
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    3. 17 Sonido
      1. Introducción
      2. 17.1 Ondas sonoras
      3. 17.2 Velocidad del sonido
      4. 17.3 Intensidad del sonido
      5. 17.4 Modos normales de una onda sonora estacionaria
      6. 17.5 Fuentes de sonido musical
      7. 17.6 Batimientos
      8. 17.7 El Efecto Doppler
      9. 17.8 Ondas expansivas
      10. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
  4. A Unidades
  5. B Factores de conversión
  6. C Constantes fundamentales
  7. D Datos astronómicos
  8. E Fórmulas matemáticas
  9. F Química
  10. G El alfabeto griego
  11. Clave de Respuestas
    1. Capítulo 1
    2. Capítulo 2
    3. Capítulo 3
    4. Capítulo 4
    5. Capítulo 5
    6. Capítulo 6
    7. Capítulo 7
    8. Capítulo 8
    9. Capítulo 9
    10. Capítulo 10
    11. Capítulo 11
    12. Capítulo 12
    13. Capítulo 13
    14. Capítulo 14
    15. Capítulo 15
    16. Capítulo 16
    17. Capítulo 17
  12. Índice

Resumen

16.1 Ondas en desplazamiento

  • Una onda es una alteración que se desplaza desde el punto de origen con una velocidad de la onda v.
  • Una onda tiene una longitud de onda λλ, lo cual es la distancia entre partes idénticas adyacentes de la onda. La velocidad y la longitud de onda se relacionan con la frecuencia y el periodo de la onda mediante v=λT=λf.v=λT=λf.
  • Las ondas mecánicas son alteraciones que se desplazan a través de un medio y se rigen por las leyes de Newton.
  • Las ondas electromagnéticas son alteraciones de los campos eléctricos y magnéticos, y no necesitan un medio.
  • Las ondas de materia son una parte central de la mecánica cuántica y están asociadas a protones, electrones, neutrones y otras partículas fundamentales que se encuentran en la naturaleza.
  • Una onda transversal tiene una alteración perpendicular a la dirección de propagación de la onda, mientras que una onda longitudinal tiene una alteración paralela a su dirección de propagación.

16.2 Matemáticas de las ondas

  • Una onda es una oscilación (de una cantidad física) que se desplaza a través de un medio, acompañada de una transferencia de energía. La energía se transfiere de un punto a otro en la dirección del movimiento de la onda. Las partículas del medio oscilan hacia arriba y hacia abajo, hacia adelante y hacia atrás, o ambas hacia arriba y hacia abajo y hacia adelante y hacia atrás, alrededor de una posición de equilibrio.
  • Una representación de una onda sinusoidal en el tiempo t=0,00st=0,00s se puede modelar como una función de posición. Dos ejemplos de estas funciones son y(x)=Asen(kx+ϕ)y(x)=Asen(kx+ϕ) y y(x)=Acos(kx+ϕ).y(x)=Acos(kx+ϕ).
  • Dada una función de una onda que es una representación de esta, y que solo es una función de la posición x, el movimiento del pulso o de la onda que se mueve a velocidad constante se puede modelar con la función, al sustituir x por xvtxvt. El signo menos es para el movimiento en dirección positiva y el signo más para la dirección negativa.
  • La función de onda viene dada por y(x,t)=Asen(kxωt+ϕ)y(x,t)=Asen(kxωt+ϕ) donde k=2π/λk=2π/λ se define como el número de onda, ω=2π/Tω=2π/T es la frecuencia angular y ϕϕ es el deslizamiento de fase.
  • La onda se mueve con una velocidad constante vwvw, donde las partículas del medio oscilan alrededor de una posición de equilibrio. La velocidad constante de una onda se puede calcular mediante v=λT=ωk.v=λT=ωk.

16.3 Rapidez de onda en una cuerda estirada

  • La velocidad de una onda en una cuerda depende de la densidad lineal de la cuerda y de su a tensión. La densidad lineal es la masa por unidad de longitud de la cuerda.
  • En general, la velocidad de una onda depende de la raíz cuadrada de la relación entre las propiedades elásticas y la propiedad inercial del medio.
  • La rapidez de una onda a través de un fluido es igual a la raíz cuadrada de la relación entre el módulo de compresibilidad del fluido y su densidad.
  • La velocidad del sonido a través del aire en T=20 °CT=20 °C es, aproximadamente, vs=343,00m/s.vs=343,00m/s.

16.4 La energía y la potencia de una onda

  • La energía y la potencia de una onda son proporcionales al cuadrado de la amplitud de la onda y al cuadrado de su frecuencia angular.
  • La potencia promediada en el tiempo de una onda sinusoidal en una cuerda se calcula mediante Pave=12μA2ω2v,Pave=12μA2ω2v, donde μμ es la densidad lineal de masa de la cuerda, A es la amplitud de la onda, ωω es la frecuencia angular de la onda y v es la velocidad de la onda.
  • La intensidad se define como la potencia dividida entre el área. En una onda esférica el área es A=4πr2A=4πr2 y la intensidad es I=P4πr2.I=P4πr2. A medida que la onda se aleja de una fuente, la energía se conserva, pero la intensidad disminuye a medida que aumenta el área.

16.5 Interferencia de ondas

  • La superposición es la combinación de dos ondas en el mismo lugar.
  • La interferencia constructiva se produce por la superposición de dos ondas idénticas que están en fase.
  • La interferencia destructiva se produce por la superposición de dos ondas idénticas que están a 180°(πradianes)180°(πradianes) fuera de fase.
  • La onda que resulta de la superposición de dos ondas sinusoidales que solo se diferencian por un deslizamiento de fase es una onda con una amplitud que depende del valor de la diferencia de fase.

16.6 Ondas estacionarias y resonancia

  • Una onda estacionaria es la superposición de dos ondas que produce una onda que varía en amplitud pero no se propaga.
  • Los nodos son puntos sin movimiento en las ondas estacionarias.
  • Un antinodo es el lugar de máxima amplitud de una onda estacionaria.
  • Los modos normales de una onda en una cuerda son los posibles patrones de ondas estacionarias. La frecuencia más baja que producirá una onda estacionaria se conoce como frecuencia fundamental. Las frecuencias más altas que producen ondas estacionarias se denominan sobretonos.
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