Física 1

La física es una ciencia dedicada a la comprensión de los fenómenos naturales que ocurren en el universo. El objetivo principal del estudio científico es desarrollar teorías físicas basadas en leyes fundamentales que permitan predecir los resultados de algunos experimentos. Las leyes de la física tratan de describir los resultados de observaciones experimentales y de mediciones cuantitativas de los procesos naturales.

Prólogo 15 Capítulo 1 Introducción al curso 17 ¿Qué es la física? 17 Metodología de la física 17 Partes de la física 18 Magnitudes físicas: escalares y vectores 18 Unidades. Sistema internacional de unidades 19 Unidades fundamentales 19 Unidades derivadas 20 Prefijos comúnmente encontrados 20 Conversión de unidades 21 Factores de Conversión 21 Análisis dimensional 21 a) Verificación de una fórmula específica 21 b) Desarrollo de ecuaciones 22 c) Convertir un sistemaa de unidades a otro 22 Cifras significativas 23 Regla 1: Redondeo de un número 24 Regla 2: Suma y resta 24 Regla 3: Multiplicación y división 24 Regla 4. Potencias y raíces 25 Errores 25 Error absoluto 25 Error relativo 25 Porcentaje de error 25 Clasificación de errores 26 Contenido Propagación de errores 27 a) Suma de dos o más variables 28 b) Diferencia de dos variables 28 c) Producto de dos o más variables 29 d) Potencias y raíces 29 e) Cocientes 30 Precisión y exactitud 31 Rango de error o incertidumbre 32 Estimados y cálculos del orden de magnitud 32 Modelos idealizados 33 ¿Cómo estudiar física? 34 Preguntas y problemas 35 Capítulo 2 Movimiento rectilíneo 39 Definición de partícula 39 Concepto de movimiento 39 Clasificación del movimiento 39 Sistemas de referencia. Posición y desplazamiento 40 Sistemas de referencia 40 Vector posición 40 Desplazamiento 41 Trayectoria y ecuación horaria del movimiento 41 Velocidad y rapidez 42 Rapidez 42 Derivadas de algunas funciones 44 Velocidad 44 Velocidad instantánea 44 Aceleración 46 Aceleración media 46 Aceleración instantánea o simplemente aceleración 47 Movimiento rectilíneo uniforme 48 Movimiento rectilíneo uniformemente variado 49 La ecuación de Torricelli 50 Movimiento vertical con aceleración de la gravedad 52 a) Caída libre 52 b) Lanzamiento hacia arriba 52 c) Lanzamiento hacia abajo 53 Problema inverso - Cálculo integral 59 Preguntas y problemas 66 Capítulo 3 Movimiento en un plano y en el espacio 71 Movimiento circular 71 Posición angular, q 71 Velocidad angular, ? 71 Aceleración angular, a 71 Relación entre las magnitudes angulares y lineales 72 Aceleración tangencial 72 Hallar el desplazamiento angular a partir de la velocidad angular 72 Hallar el cambio de velocidad angular a partir de la aceleración angular 72 Movimiento circular uniforme 72 Movimiento circular uniformemente acelerado (MCU) 73 Componentes normal y tangencial de la aceleración 73 Velocidad 73 Aceleración 73 Movimiento curvilíneo 78 El radio de curvatura 79 Movimiento parabólico 81 Ecuación de la trayectoria 82 Tiempo de vuelo 82 El alcance horizontal 82 La altura máxima 82 Velocidad y aceleración relativas 90 Movimiento relativo de traslación uniforme. La relatividad de Galileo 90 Preguntas y problemas 99 Capítulo 4 Dinámica de una partícula 107 Introducción 107 El origen del movimiento 107 ¿Qué es fuerza? 108 Cambio de velocidad 109 Unidades de fuerza y masa 110 Peso de un cuerpo 111 Acción y reacción 111 Aplicaciones de las Leyes de Newton 112 Estática de las masas puntuales 112 Dinámica con fricción despreciable 115 Fricción 121 Dinámica del movimiento circular 141 Fuerza centrípeta 141 Curvas en las pistas 147 Curvas sin peraltar 147 Curvas peraltadas sin rozamiento 148 Curvas peraltadas con rozamiento 149 Movimiento en marcos de referencia no inerciales 150 Marco con movimiento de traslación no uniforme 150 Marco de rotación 154 Preguntas y problemas 156 Capítulo 5 Trabajo y energía 165 Introducción 165 Trabajo 165 Energía cinética 168 Sistemas conservativos y no conservativos 172 La función energía potencial 173 Conservación de la energía 175 Sistemas no conservativos 183 La conservación de la energía y la fricción 184 Potencia 186 Máquinas 188 Preguntas y problemas 190 Capítulo 6 Sistema de partículas 199 Introducción 199 Sistema de partículas 199 Segunda Ley de Newton aplicada a un sistema de partículas 199 Centro de masa 200 Movimiento del centro de masa 200 Conservación de la cantidad de movimiento 204 Sistema de referencia centro de masa 208 Choques 209 Casos de choque 210 Movimiento con masa variable - propulsión por reacción 227 Cantidad de movimiento angular y momento de una fuerza o torque 229 Momento de inercia (I ) 229 Momento de una fuerza o torque (t ? ) 229 Conservación de la cantidad de movimiento angular 230 Conservación de la cantidad de movimiento angular de un sistema de partículas 232 Preguntas y problemas 237 Capítulo 7 Cuerpo rígido 247 Introducción 247 Movimiento de un cuerpo rígido 247 Traslación 247 Rotación 248 Cantidad de movimiento angular. Momento de inercia de un cuerpo rígido 248 Dos teoremas para el cálculo del momento de inercia 249 I) El teorema de Steiner o de los ejes paralelos 249 II) El teorema de la figura plana 249 Segunda ley de Newton para rotación 252 Equilibrio estático 259 Trabajo y energía en rotación 268 Potencia 269 Traslaciones y rotaciones combinadas 277 Conservación de la cantidad de movimiento angular 292 Giróscopos y trompos - movimiento de precesión 303 Preguntas y problemas 305