Mecanica - (Berkeley physics course) volume 1

Portada......Page 1
Índice analítico......Page 7
Prólogo......Page 9
Prólogo a la segunda edición del volumen 1......Page 11
Prólogo original del Berkeley Physics Course......Page 13
Notas didácticas......Page 15
Nota para el alumno......Page 19
Notación......Page 21
Alfabeto griego......Page 23
1 Introducción......Page 26
El mundo natural......Page 28
El papel de la teoría......Page 29
Geometría y física......Page 32
Estimaciones de la curvatura del espacio......Page 34
Geometría a escala menor......Page 38
Invariancia en la rotación......Page 39
Lecturas suplementarias......Page 40
Identidades vectorales útiles......Page 52
Terminología y conceptos......Page 54
Suma de vectores......Page 57
Producto escalar......Page 59
Producto vectorial......Page 64
Derivadas vectoriales......Page 68
Velocidad......Page 69
Aceleración......Page 71
Ejemplo: Movimiento circualr......Page 72
Invariantes......Page 74
Ejemplos......Page 75
Problemas......Page 76
Notas matemáticas:......Page 78
Lecturas suplementarias......Page 82
Movimiento de una partícula cargada en un campo magnético constante uniforme......Page 84
Leyes del movimiento de Newton......Page 86
Fuerzas y ecuaciones del movimiento......Page 88
Movimiento de una partícula en un campo gravitatorio uniforme......Page 92
Ley de Newton de la gravitación universal......Page 94
Ejemplo: Satélite en una órbita circular......Page 95
Fuerzas eléctricas y magnéticas sobre una partícula cargada; unidades......Page 96
El campo eléctrico......Page 98
El campo magnético y la fuerza de Lorentz......Page 99
Movimiento de una partícula cargada en un campo eléctrico uniforme y constante......Page 101
Ejemplo: Aceleración longitudinal de un protón......Page 102
Ejemplo: Aceleración transversal de un electrón......Page 103
Ejemplo: Radio de giro del ciclotrón......Page 109
Conservación de la cantidad de movimiento......Page 112
Deducción a partir de la tercera ley de Newton......Page 113
Ejemplo: Colisión elástica de dos partículas de igual masa con una de ellas inicialmente en reposo......Page 114
Fuerzas de contacto; rozamiento......Page 116
Ejemplo: Deslizamiento con fureza tangencial variable en dirección......Page 117
Ejemplo: Movimiento horizontal con fuerza de rozamiento constante......Page 118
Problemas......Page 119
Tema avanzado. Partícula cargada en un campo eléctrico uniforme alterno......Page 122
Nota matemática. Ecuaciones diferenciales......Page 123
Nota histórica. La invención del ciclotrón......Page 124
Producción de iones ligeros de alta velocidad sin el empleo de grandes voltajes......Page 126
Lecturas suplementarias......Page 125
4 Sistemas de referencia: transformaciones de Galileo......Page 130
Sistemas de referencia inerciales y acelerados......Page 132
Ejemplo: Ultracentrifugadora......Page 133
La tierra como sistema de referencia......Page 135
Estrellas fijas: Un sistema de referencia inercial......Page 136
Las fuerzas en los sistemas de referencia inerciales......Page 138
Aceleración absoluta y relativa......Page 140
Fuerzas fictícias......Page 142
Ejemplo: Fuerza centrífuga y aceleración centrípeta en un sistema de rotación uniforme......Page 143
Ejemplo. Péndulo de Foucault......Page 144
Velocidad absoluta y relativa, transformaciones de Galileo......Page 146
Conservación de la cantidad de moviemiento......Page 151
Ejemplo Choque inelástico de masas iguales......Page 153
Ejemplo: Choque de una partícula pesada contra otra ligera......Page 154
Problemas......Page 156
Velocidad y aceleración en sistemas coordenados en rotaci´n......Page 158
Movimiento de un protón en campos eléctricos y magnéticos perpendiculares entre si......Page 161
Nota matemática: Derivada de producto de vectores......Page 162
Lecturas suplementarias......Page 163
Ejemplo: Potencial......Page 164
Leyes de conservación del mundo físico......Page 166
Definición de conceptos......Page 167
Conservación de la energía......Page 174
Trabajo......Page 175
Energía cinética......Page 176
Ejemplo: Caida libre......Page 177
Ejemplo: Fuerza restauradora lineal; transformaciones entre la energía cinética y la potencial......Page 179
Fuerzas conservativas......Page 181
Energía potencial y conservacion de la energía en campos gravitatorios y eléctricos......Page 188
Ejemplo. Velocidad de escape desde la Tierra y desde e sistema solar......Page 193
Ejemplo: Potencial gravitatorio próximo a la superficie de la Tierra......Page 194
Ejemplo: Campo electrostático......Page 195
Ejemplo: Energía de la partícula cargada deducida de la diferencia de potencial......Page 196
Ejemplo: Electrón-Volt......Page 197
Problemas......Page 199
Descubrimiento de Ceres......Page 201
Descubrimiento de Neptuno......Page 202
Lecturas suplementarias......Page 203
6 Conservación de la cantidad de movimiento y del momento cinético......Page 204
Fuerzas internas y conservación de la cantidad de moviemiento......Page 206
Centro de masas......Page 207
Ejemplo: Choque de partículas que se adhieren entre si......Page 208
Ejemplo: Componentes transversales de la cantidad de movimiento......Page 210
Ejemplo: Choque general elástico de partículas de masa diferente......Page 211
Ejemplo: Satélite en el polvo interplanetario......Page 214
Ejemplo: Problema del veículo espacial......Page 215
Conservación del momento cinético......Page 216
Los momentos debidos a fuerzas internas tienen una resultante nual......Page 218
Momento debido a la gravedad......Page 219
Momento cinético alrededor del centro de masas......Page 220
Ejemplo: Difusión de protontes por un núcleo pesado......Page 222
Ejemplo: Forma de la galaxia......Page 225
Problemas......Page 229
Lecturas suplementarias......Page 231
7 Oscilador armónico: propiedades y ejemplos......Page 232
Masa sujeta a un muelle......Page 234
Péndulo simple......Page 236
Circuito LC......Page 242
Movimiento de sistemas desplazados desde una posición de equilibrio estable......Page 244
Energía potencial y cinética media......Page 245
Rozamiento......Page 247
Oscilador armónico amortiguado......Page 249
Ejemplo: Disipación de potencia......Page 251
Factor de calidad Q......Page 253
Oscilador armónico forzado......Page 254
Principio de superposición......Page 255
Problemas......Page 256
Temas avanzados Oscilador anarmónico......Page 257
Oscilador anarmónico forzado con fuerza de amortiguamiento......Page 259
Ejemplo: Estudio numérico de un oscilador armónico......Page 264
Velocidad límite......Page 265
Fuerza de muelle y fuerza resistente......Page 266
Los números complejos y el oscilador armónico forzado......Page 267
Lecturas complementarias......Page 269
8 Dinámica elemental de los cuerpos rígidos......Page 270
La ecuación del movimiento......Page 272
Momento cinético y energía cinética......Page 273
Momentos de inercia......Page 274
Algunos casos especiales......Page 276
Rotaciones alrededor de ejes fijos: Dependencia del movimiento con el tiempo......Page 279
Rotación alrededor del punto instantáneo de contacto......Page 281
Aceleración del centro de masas y aceleración angular alrededor del centro de masas......Page 283
Momentos alrededor del centro de masas......Page 284
Rotación alrededor de ejes fijos: Comportamiento del vector momento cinético......Page 285
Momentos y productos de inercia: Ejes principales y ecuaciones de Euler......Page 287
Algunas aplicaciones simples de las ecuaciones de Euler......Page 292
Problemas......Page 296
Lecturas suplementarias......Page 299
9 Fuerza inversamente proporcional al cuadrado de la distancia......Page 300
Energía potencial y fuerza entre una masa puntual y una corteza esférica......Page 304
Energía potencial y fuerza entre una masa puntual y una esfera maciza......Page 306
Ejemplo: Energía gravitatoria de una galaxia......Page 308
Ejemplo: Energía gravitatoria de una esfera uniforme......Page 309
Ejemplo: Radio del electrón......Page 310
Fuerzas que suguen la ley del inverso del cuadrado de la distanciay equilibrio estático......Page 311
Órbitas: Ecuación y excentricidad......Page 312
Órbita circular......Page 317
Leyes de Kepler......Page 319
Problema de los dos cuerpos: Masa reducida......Page 322
Ejemplo: Vibración de una molécula diatómica}......Page 325
Problemas......Page 326
Lecturas suplementarias......Page 328
10 Velocidad de la luz......Page 330
La velocidad de la luz c como constante fundamental de la naturaleza......Page 332
Tiempo de tránsito de la luz a través de la órbita de la tierra......Page 333
Aberración de la luz de las estrellas......Page 334
Ruedas dentadas y espejos en rotación......Page 337
Cavidad resonante......Page 338
Célula de Kerr......Page 339
Velociad de la luz en sistemas inerciales en movimiento relativo......Page 340
Experimentos de Michelson-Morley......Page 344
Efecto Doppler......Page 349
Ejemplo. El corrimiento hacia el rojo debido al retroceso......Page 350
La velocidad límite......Page 352
Problemas......Page 354
Lecturas suplementarias......Page 356
11 Relatividad especial: transformaciones de Lorentz......Page 358
Transformaciones de Lorentz......Page 360
Contracción de longitudes......Page 363
Medida de la longitud perpendicular a la velocidad relativa......Page 366
Dilatación del tiempo de los relojes móviles......Page 367
Ejemplo: Tiempo de vida de los mesones pi+......Page 371
Transformación de velocidades......Page 373
Ejemplo: Suma de velocidades......Page 375
Ejemplo: Efecto Doopler longitudinal......Page 376
Relojes acelerados......Page 378
Problemas......Page 379
Lecturas suplementarias......Page 380
12 Dinámica relativista: cantidad de movimiento y energía......Page 382
Conservación de la cantidad de movimiento y su definción relativista......Page 384
Energía relativista......Page 389
Transformación de la cantidad de movimiento y de la energía......Page 393
Ejemplo: Choque inelástico......Page 394
Equivalencia de masa y energía......Page 396
Ejemplo: Conversiones masa-energía......Page 397
Partículas con masa en reposo cero......Page 398
Transformación de la derivada de la cantidad de movimiento respecto al tiempo......Page 402
Constancia de la carga......Page 403
Problemas......Page 404
Nota histórica. Relación masa-energía......Page 406
Lecturas suplementarias......Page 407
13 Problemas de dinámica relativista......Page 408
Aceleración de una partícula cargada por un campo eléctrico longitudinal constante......Page 410
Aceleración mediante un campo eléctrico transversal......Page 413
Partícula cargada en un campo magnético......Page 414
Sistema centro de masas y energía umbral......Page 416
Ejemplo: Energía umbral para la fotoproducción de mesones pi+......Page 417
Ejemplo: Energía disponible a partir de una partícula móvil......Page 420
Ejemplo: Umbral del antiprotón......Page 421
Ejemplo: Efecto Compton......Page 422
Problemas......Page 424
Lecturas suplementarias......Page 426
14 Principio de equivalencia......Page 430
Masa inerte y gravitatoria......Page 432
Masa gravitatoria de los fotones......Page 435
Desplazamiento hacia el rojo debido a la gravitación......Page 436
Desviación de los fotones por el Sol......Page 438
Precesión del perihelio de mercurio......Page 439
Equivalencia......Page 440
Problemas......Page 441
Lecturas suplementarias......Page 442
Apéndice......Page 443
Lista de películas......Page 445
índice alfabético......Page 449