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Física Universitaria Volumen 3

Preguntas Conceptuales

Física Universitaria Volumen 3Preguntas Conceptuales
  1. Prefacio
  2. Óptica
    1. 1 La naturaleza de la luz
      1. Introducción
      2. 1.1 La propagación de la luz
      3. 1.2 La ley de reflexión
      4. 1.3 Refracción
      5. 1.4 Reflexión interna total
      6. 1.5 Dispersión
      7. 1.6 Principio de Huygens
      8. 1.7 Polarización
      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 Óptica geométrica y formación de imágenes
      1. Introducción
      2. 2.1 Imágenes formadas por espejos planos
      3. 2.2 Espejos esféricos
      4. 2.3 Imágenes formadas por refracción
      5. 2.4 Lentes delgadas
      6. 2.5 El ojo
      7. 2.6 La cámara
      8. 2.7 La lupa simple
      9. 2.8 Microscopios y telescopios
      10. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
    3. 3 Interferencias
      1. Introducción
      2. 3.1 Interferencia de doble rendija de Young
      3. 3.2 Matemáticas de la interferencia
      4. 3.3 Interferencias de rendijas múltiples
      5. 3.4 Interferencia de película delgada
      6. 3.5 El interferómetro de Michelson
      7. 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 Difracción
      1. Introducción
      2. 4.1 Difracción de una rendija
      3. 4.2 Intensidad en la difracción de una rendija
      4. 4.3 Difracción de doble rendija
      5. 4.4 Rejillas de difracción
      6. 4.5 Aberturas circulares y resolución
      7. 4.6 Difracción de rayos X
      8. 4.7 Holografía
      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. Física moderna
    1. 5 Relatividad
      1. Introducción
      2. 5.1 Invariancia de las leyes físicas
      3. 5.2 Relatividad de la simultaneidad
      4. 5.3 Dilatación del tiempo
      5. 5.4 Contracción de longitud
      6. 5.5 La transformación de Lorentz
      7. 5.6 Transformación relativista de la velocidad
      8. 5.7 Efecto Doppler para la luz
      9. 5.8 Momento relativista
      10. 5.9 Energía relativista
      11. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
    2. 6 Fotones y ondas de materia
      1. Introducción
      2. 6.1 Radiación de cuerpo negro
      3. 6.2 Efecto fotoeléctrico
      4. 6.3 El efecto Compton
      5. 6.4 Modelo de Bohr del átomo de hidrógeno
      6. 6.5 Las ondas de materia de De Broglie
      7. 6.6 Dualidad onda-partícula
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
    3. 7 Mecánica cuántica
      1. Introducción
      2. 7.1 Funciones de onda
      3. 7.2 El principio de incertidumbre de Heisenberg
      4. 7.3 La ecuación de Schrӧdinger
      5. 7.4 La partícula cuántica en una caja
      6. 7.5 El oscilador armónico cuántico
      7. 7.6 El efecto túnel de las partículas a través de las barreras de potencial
      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. 8 Estructura atómica
      1. Introducción
      2. 8.1 El átomo de hidrógeno
      3. 8.2 Momento dipolar magnético orbital del electrón
      4. 8.3 Espín del electrón
      5. 8.4 El principio de exclusión y la tabla periódica
      6. 8.5 Espectros atómicos y rayos X
      7. 8.6 Láseres
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
    5. 9 Física de la materia condensada
      1. Introducción
      2. 9.1 Tipos de enlaces moleculares
      3. 9.2 Espectros moleculares
      4. 9.3 Enlaces en los sólidos cristalinos
      5. 9.4 Modelo de electrones libres de los metales
      6. 9.5 Teoría de bandas de los sólidos
      7. 9.6 Semiconductores y dopaje
      8. 9.7 Dispositivos semiconductores
      9. 9.8 Superconductividad
      10. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    6. 10 Física nuclear
      1. Introducción
      2. 10.1 Propiedades de los núcleos
      3. 10.2 Energía de enlace nuclear
      4. 10.3 Decaimiento radioactivo
      5. 10.4 Reacciones nucleares
      6. 10.5 Fisión
      7. 10.6 Fusión nuclear
      8. 10.7 Usos médicos y efectos biológicos de la radiación nuclear
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    7. 11 Física de partículas y cosmología
      1. Introducción
      2. 11.1 Introducción a la física de partículas
      3. 11.2 Leyes de conservación de las partículas
      4. 11.3 Cuarks
      5. 11.4 Aceleradores y detectores de partículas
      6. 11.5 El modelo estándar
      7. 11.6 El Big Bang
      8. 11.7 Evolución del universo primigenio
      9. 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. Índice

Preguntas Conceptuales

5.1 Invariancia de las leyes físicas

1 .

¿Cuál de los postulados de la relatividad especial de Einstein incluye un concepto que no encaja con las ideas de la física clásica? Explique.

2 .

¿Es la Tierra un marco de referencia inercial? ¿Lo es el Sol? Justifique su respuesta.

3 .

Cuando usted vuela en un avión comercial, puede parecerle que el avión está inmóvil y que la Tierra se mueve debajo de usted. ¿Es válido este punto de vista? Discuta brevemente.

5.3 Dilatación del tiempo

4 .

(a) ¿Afecta el movimiento a la frecuencia de un reloj medida por un observador que se mueve con él? (b) ¿Afecta el movimiento a la forma en que un observador que se mueve con respecto a un reloj mide su frecuencia?

5 .

¿A quién le parece que el tiempo transcurrido de un proceso es más largo, a un observador que se mueve en relación con el proceso o a un observador que se mueve con el proceso? ¿Qué observador mide el tiempo propio?

6 .

(a) ¿Cómo podría viajar al futuro de la Tierra sin envejecer significativamente? (b) ¿Podría este método permitirle también viajar al pasado?

5.4 Contracción de longitud

7 .

¿A quién le parece que un objeto tiene mayor longitud, a un observador que se mueve con el objeto o a un observador que se mueve respecto al objeto? ¿Qué observador mide la longitud propia del objeto?

8 .

Los efectos relativistas, como la dilatación del tiempo y la contracción de longitud, están presentes en los automóviles y en los aviones. ¿Por qué nos parecen extraños estos efectos?

9 .

Supongamos que un astronauta se desplaza con respecto a la Tierra a una fracción significativa de la velocidad de la luz. (a) ¿Observa que la velocidad de sus relojes se ha ralentizado? (b) ¿Qué cambio observa en la velocidad de los relojes terrestres? (c) ¿Le parece que su nave se acorta? (d) ¿Y la distancia entre dos estrellas que se encuentran en la dirección de su movimiento? (e) ¿Están de acuerdo él y un observador terrestre en su velocidad con respecto a la Tierra?

5.7 Efecto Doppler para la luz

10 .

Explique el significado de los términos "corrimiento al rojo" y "corrimiento al azul" en relación con el efecto Doppler relativista.

11 .

¿Qué ocurre con el efecto Doppler relativista cuando la velocidad relativa es cero? ¿Es este el resultado esperado?

12 .

¿Es el efecto Doppler relativista consistente con el efecto Doppler clásico en el sentido en el que λobsλobs es más grande para el movimiento de alejamiento?

13 .

Todas las galaxias más lejanas que 50×106ly50×106ly muestran un corrimiento hacia el rojo en su luz emitida que es proporcional a la distancia, y los más lejanos tienen corrimientos hacia el rojo progresivamente mayores. ¿Qué implica esto, suponiendo que la única fuente de corrimiento hacia rojo sea el movimiento relativo?

5.8 Momento relativista

14 .

¿Cómo modifica la relatividad moderna la ley de conservación del momento?

15 .

¿Es posible que una fuerza externa actúe sobre un sistema y que el momento relativista se conserve? Explique.

5.9 Energía relativista

16 .

¿Cómo se modifican las leyes clásicas de conservación de la energía y conservación de la masa con la relatividad moderna?

17 .

¿Qué ocurre con la masa de agua en una olla cuando se enfría, suponiendo que no se escapan ni se añaden moléculas? ¿Es esto observable en la práctica? Explique.

18 .

Considere un experimento mental. Se coloca un globo de aire expandido en una báscula al aire libre a primera hora de la mañana. El globo permanece en la báscula y se pueden medir los cambios en su masa. ¿Cambia la masa del globo a medida que avanza el día? Discuta las dificultades para llevar a cabo este experimento.

19 .

La masa del combustible en un reactor nuclear disminuye en una cantidad observable a medida que emite energía. ¿Es lo mismo que el carbón y el oxígeno combinados en una planta de energía convencional? Si es así, ¿se puede observar esto en la práctica en el carbón y el oxígeno? Explique.

20 .

Sabemos que la velocidad de un objeto con masa tiene un límite superior de c. ¿Existe un límite máximo para su momento? ¿Para su energía? Explique.

21 .

Dado que la luz viaja a c, ¿puede tener masa? Explique.

22 .

Si se utiliza un telescopio con base en la Tierra para proyectar un rayo láser sobre la luna, se puede mover el punto a través de la superficie lunar a una velocidad superior a la de la luz. ¿Viola esto la relatividad moderna? (Tenga en cuenta que la luz se envía desde la Tierra a la luna, no a través de la superficie de la luna).

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