Descripción
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Descripción:
Nuestra motivación principal para escribir este libro es cambiar esta percepción entretejiendo
de manera adecuada la apasionante física contemporánea en todo el texto. La física es una disciplina
increíblemente dinámica, que está continuamente en la frontera de nuevos descubrimientos y aplicaciones
que cambian la vida. Para ayudar a los estudiantes a percibir esto, necesitamos contar toda la emocionante
historia de nuestra ciencia integrando adecuadamente la física contemporánea dentro del curso de primer
año, basado en el cálculo. Tan sólo el primer semestre ofrece muchas oportunidades para hacer esto, al vincular
resultados de la investigación física en dinámica no lineal, caos, complejidad y alta energía, en el programa
introductorio. Como estamos realizando investigación de manera activa en este campo, sabemos que
muchos de los resultados de vanguardia están accesibles en su esencia para el estudiante de primer año.
Tabla de contenidos:
Front Matter
Acerca de los autores
Nota de los autores
Cómo usar este libro
Habilidades para la resolución de problemas: aprender a pensar como un científico
Método de resolución de problemas
Problema resuelto
Ejemplos
Guías para resolver problemas
Preguntas y conjuntos de problemas de final de capítulo
Introducción al cálculo
Construcción del conocimiento
Sinopsis de inicio de capítulo
Lo que aprenderemos/Lo que hemos aprendido
Introducciones conceptuales
Oportunidades de autoexamen
Revisión de conceptos
Panorama general
Ejemplos contemporáneos
Programa visual
Recursos en línea
Recursos para el estudiante
Recursos para el profesor
Agradecimientos
Revisores, asesores y colaboradores de la segunda edición
Asesores, colaboradores, probadores y revisores de la primera edición
Lo nuevo en la segunda edición
Cambios generales
Cambios específicos de capítulo
Panorama general
Fronteras de la física moderna
Energía y potencia eléctrica
FIGURA 1
FIGURA 2
Física cuántica
FIGURA 3
FIGURA 4
Física de la materia condensada y electrónica
Computación cuántica
Física computacional
Complejidad y caos
FIGURA 5
Nanotecnología
Biofísica
FIGURA 6
FIGURA 7
Física de alta energía y de partículas
FIGURA 8
Teoría de cuerdas
FIGURA 9
Astrofísica
FIGURA 10
Simetría, sencillez y elegancia
PARTE 5: ELECTRICIDAD
21: Electrostática
LO QUE APRENDEREMOS
FIGURA 21.1
21.1: Electromagnetismo
FIGURA 21.2
FIGURA 21.3
21.2: Carga eléctrica
ley de las cargas eléctricas
Revisión de conceptos 21.1
Ley de conservación de la carga
Carga elemental
FIGURA 21.4
FIGURA 21.5
FIGURA 21.6
Oportunidad de autoexamen 21.1
EJEMPLO 21.1: Carga neta
PROBLEMA
SOLUCIÓN
21.3: Aislantes, conductores, semiconductores y superconductores
Semiconductores
FIGURA 21.7
Superconductores
21.4: Carga electrostática
FIGURA 21.8
FIGURA 21.9
Revisión de conceptos 21.2
FIGURA 21.10
FIGURA 21.11
Carga triboeléctrica
FIGURA 21.12
21.5: Fuerza electrostática: ley de Coulomb
FIGURA 21.13
Revisión de conceptos 21.3
FIGURA 21.14
Revisión de conceptos 21.4
Principio de superposición
FIGURA 21.15
Revisión de conceptos 21.5
EJEMPLO 21.2: Fuerza electrostática dentro del átomo
PROBLEMA 1
SOLUCIÓN 1
PROBLEMA 2
Revisión de conceptos 21.6
SOLUCIÓN 2
Revisión de conceptos 21.7
EJEMPLO 21.3: Posición de equilibrio
PROBLEMA
FIGURA 21.16
SOLUCIÓN
PROBLEMA RESUELTO 21.1: Esferas cargadas
PROBLEMA
FIGURA 21.17
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
Oportunidad de autoexamen 21.2
CALCULE
Revisión de conceptos 21.8
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
Precipitador electrostático
FIGURA 21.18
FIGURA 21.19
PROBLEMA RESUELTO 21.2: Cuenta metálica en un alambre
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 21.20
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
Impresora láser
FIGURA 21.21
FIGURA 21.22
PROBLEMA RESUELTO 21.3: Cuatro objetos cargados
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 21.23
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
Revisión de conceptos 21.9
REDONDEE
Revisión de conceptos 21.10
VUELVA A REVISAR
21.6: Ley de Coulomb y ley de gravitación de Newton
EJEMPLO 21.4: Fuerzas entre electrones
Revisión de conceptos 21.11
LO QUE HEMOS APRENDIDO: GUÍA DE ESTUDIO PARA EXAMEN
RESPUESTAS A LAS OPORTUNIDADES DE AUTOEXAMEN
GUÍAS PARA RESOLVER PROBLEMAS
PREGUNTAS DE OPCIÓN MÚLTIPLE
PREGUNTAS CONCEPTUALES
EJERCICIOS
Sección 21.2
Sección 21.3
Sección 21.5
Sección 21.6
Ejercicios adicionales
EJERCICIOS DE VERSIÓN MÚLTIPLE
22: Campos eléctricos y ley de Gauss
LO QUE APRENDEREMOS
FIGURA 22.1
22.1: Definición de campo eléctrico
22.2: Líneas de campo
FIGURA 22.2
FIGURA 22.3
FIGURA 22.4
FIGURA 22.5
Carga puntual
FIGURA 22.6
Dos cargas puntuales de signo opuesto
FIGURA 22.7
Dos cargas puntuales con el mismo signo
FIGURA 22.8
Observaciones generales
Revisión de conceptos 22.1
Revisión de conceptos 22.2
22.3: Campo eléctrico debido a cargas puntuales
EJEMPLO 22.1: Tres cargas
FIGURA 22.9
PROBLEMA
SOLUCIÓN
FIGURA 22.10
22.4: Campo eléctrico debido a un dipolo
FIGURA 22.11
EJEMPLO 22.2: Molécula de agua
FIGURA 22.12
PROBLEMA
SOLUCIÓN
Revisión de conceptos 22.3
Revisión de conceptos 22.4
22.5: Distribuciones continuas de carga
EJEMPLO 22.3: Línea de carga finita
FIGURA 22.13
PROBLEMA RESUELTO 22.1: Anillo de carga
PROBLEMA
FIGURA 22.14
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 22.15
PLANTEE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
22.6: Fuerza debida a un campo eléctrico
FIGURA 22.16
Revisión de conceptos 22.5
Revisión de conceptos 22.6
Oportunidad de autoexamen 22.1
EJEMPLO 22.4: Cámara de proyección del tiempo
FIGURA 22.17
PROBLEMA RESUELTO 22.2: Electrón que se mueve sobre una placa cargada
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 22.18
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
Revisión de conceptos 22.7
Dipolo en un campo eléctrico
FIGURA 22.19
Oportunidad de autoexamen 22.2
FIGURA 22.20
PROBLEMA RESUELTO 22.3: Dipolo eléctrico en un campo eléctrico
PROBLEMA
FIGURA 22.21
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
22.7: Flujo eléctrico
FIGURA 22.22
FIGURA 22.23
FIGURA 22.24
EJEMPLO 22.5: Flujo eléctrico a través de un cubo
FIGURA 22.25
PROBLEMA
SOLUCIÓN
FIGURA 22.26
22.8: Ley de Gauss
Oportunidad de autoexamen 22.3
FIGURA 22.27
FIGURA 22.28
Revisión de conceptos 22.8
Revisión de conceptos 22.9
Ley de Gauss y ley de Coulomb
FIGURA 22.29
Oportunidad de autoexamen 22.4
Blindaje
FIGURA 22.30
Revisión de conceptos 22.10
FIGURA 22.31
FIGURA 22.32
Revisión de conceptos 22.11
22.9: Simetrías especiales
Tabla 22.1: Símbolos para las distribuciones de carga
Simetría cilíndrica
FIGURA 22.33
Revisión de conceptos 22.12
Oportunidad de autoexamen 22.5
Simetría plana
FIGURA 22.34
FIGURA 22.35
Simetría esférica
FIGURA 22.36
FIGURA 22.37
Oportunidad de autoexamen 22.6
PROBLEMA RESUELTO 22.4: Distribución de carga esférica no uniforme
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 22.38
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
Revisión de conceptos 22.13
FIGURA 22.39
Revisión de conceptos 22.14
Puntas agudas y pararrayos
FIGURA 22.40
FIGURA 22.41
LO QUE HEMOS APRENDIDO: GUÍA DE ESTUDIO PARA EXAMEN
RESPUESTAS A LAS OPORTUNIDADES DE AUTOEXAMEN
GUÍAS PARA RESOLVER PROBLEMAS
PREGUNTAS DE OPCIÓN MÚLTIPLE
PREGUNTAS CONCEPTUALES
EJERCICIOS
Sección 22.3
Sección 22.4
Sección 22.5
Sección 22.6
Secciones 22.7 y 22.8
Sección 22.9
Ejercicios adicionales
EJERCICIOS DE VERSIÓN MÚLTIPLE
23: Potencial eléctrico
LO QUE APRENDEREMOS
FIGURA 23.1
23.1: Energía potencial eléctrica
Caso especial: carga en un campo eléctrico constante
FIGURA 23.2
FIGURA 23.3
Caso especial: dipolo en un campo eléctrico constante
FIGURA 23.4
FIGURA 23.5
23.2: Definición de potencial eléctrico
EJEMPLO 23.1: Ganancia de energía de un protón
FIGURA 23.6
PROBLEMA
SOLUCIÓN
Revisión de conceptos 23.1
Baterías
FIGURA 23.7
FIGURA 23.8
FIGURA 23.9
EJEMPLO 23.2: Automóviles accionados por batería
FIGURA 23.10
PROBLEMA
SOLUCIÓN
Generador Van de Graaff
FIGURA 23.11
EJEMPLO 23.3: Acelerador tándem Van de Graaff
FIGURA 23.12
PROBLEMA 1
SOLUCIÓN 1
Revisión de conceptos 23.2
PROBLEMA 2
SOLUCIÓN 2
PROBLEMA RESUELTO 23.1: Haces de iones de oxígeno
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 23.13
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
23.3: Superficies y líneas equipotenciales
FIGURA 23.14
FIGURA 23.15
Campo eléctrico constante
FIGURA 23.16
Carga puntual única
FIGURA 23.17
Dos cargas puntuales con cargas opuestas
FIGURA 23.18
Oportunidad de autoexamen 23.1
Oportunidad de autoexamen 23.2
FIGURA 23.19
Dos cargas puntuales idénticas
23.4: Potencial eléctrico de varias distribuciones de carga
Revisión de conceptos 23.3
Carga puntual
Oportunidad de autoexamen 23.3
FIGURA 23.20
Revisión de conceptos 23.4
PROBLEMA RESUELTO 23.2: Cargas positivas fijas y móviles
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 23.21
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
Sistema de cargas puntuales
EJEMPLO 23.4: Superposición de potenciales eléctricos
FIGURA 23.22
Revisión de conceptos 23.5
Revisión de conceptos 23.6
PROBLEMA RESUELTO 23.3: Potencial mínimo
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 23.23
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
FIGURA 23.24
Distribución de carga continua
EJEMPLO 23.5: Línea de carga finita
FIGURA 23.25
PROBLEMA RESUELTO 23.4: Disco cargado
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
Oportunidad de autoexamen 23.4
ESBOCE
FIGURA 23.26
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
FIGURA 23.27
23.5: Determinación del campo eléctrico a partir del potencial eléctrico
Revisión de conceptos 23.7
Revisión de conceptos 23.8
EJEMPLO 23.6: Obtención gráfica del campo eléctrico
FIGURA 23.28
FIGURA 23.29
Revisión de conceptos 23.9
Revisión de conceptos 23.10
Revisión de conceptos 23.11
23.6: Energía potencial eléctrica de un sistema de cargas puntuales
FIGURA 23.30
EJEMPLO 23.7: Cuatro cargas puntuales
FIGURA 23.31
PROBLEMA
SOLUCIÓN
LO QUE HEMOS APRENDIDO: GUÍA DE ESTUDIO PARA EXAMEN
RESPUESTAS A LAS OPORTUNIDADES DE AUTOEXAMEN
GUÍAS PARA RESOLVER PROBLEMAS
PREGUNTAS DE OPCIÓN MÚLTIPLE
PREGUNTAS CONCEPTUALES
EJERCICIOS
Sección 23.1
Sección 23.2
Sección 23.4
Sección 23.5
Sección 23.6
Ejercicios adicionales
EJERCICIOS DE VERSIÓN MÚLTIPLE
24: Capacitores
LO QUE APRENDEREMOS
FIGURA 24.1
24.1: Capacitancia
FIGURA 24.2
FIGURA 24.3
FIGURA 24.4
FIGURA 24.5
FIGURA 24.6
FIGURA 24.7
24.2: Circuitos
FIGURA 24.8
Revisión de conceptos 24.1
Carga y descarga de un capacitor
FIGURA 24.9
24.3: Capacitor de placas paralelas y otros de capacitores
FIGURA 24.10
Revisión de conceptos 24.2
EJEMPLO 24.1: Área de un capacitor de placas paralelas
FIGURA 24.11
Oportunidad de autoexamen 24.1
Revisión de conceptos 24.3
PROBLEMA
SOLUCIÓN
Capacitor cilíndrico
FIGURA 24.12
Capacitor esférico
FIGURA 24.13
Revisión de conceptos 24.4
24.4: Capacitores en circuitos
Capacitores en paralelo
FIGURA 24.14
FIGURA 24.15
FIGURA 24.16
Capacitores en serie
FIGURA 24.17
FIGURA 24.18
Revisión de conceptos 24.5
Revisión de conceptos 24.6
Oportunidad de autoexamen 24.2
EJEMPLO 24.2: Sistema de capacitores
PROBLEMA
FIGURA 24.19
Revisión de conceptos 24.7
SOLUCIÓN
Revisión de conceptos 24.8
PASO 1
PASO 2
PASO 3
PASO 4: INSERTAR LOS NÚMEROS PARA LOS CAPACITORES
PASO 5: CALCULAR LAS CARGAS SOBRE LOS CAPACITORES
Revisión de conceptos 24.9
24.5: Energía almacenada en capacitores
Revisión de conceptos 24.10
EJEMPLO 24.3: Nube de tormenta
PROBLEMA 1
SOLUCIÓN 1
PROBLEMA 2
SOLUCIÓN 2
PROBLEMA 3
SOLUCIÓN 3
PROBLEMA RESUELTO 24.1: Energía almacenada en capacitores
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 24.20
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
EJEMPLO 24.4: Instalación Nacional de Ignición, o NIF
FIGURA 24.21
PROBLEMA 1
SOLUCIÓN 1
PROBLEMA 2
SOLUCIÓN 2
Desfibrilador
FIGURA 24.22
24.6: Capacitores con dieléctricos
Oportunidad de autoexamen 24.3
Revisión de conceptos 24.11
Tabla 24.1: Constantes dieléctricas y resistencias dieléctricas para algunos materiales representativos
EJEMPLO 24.5: Capacitor de placas paralelas con un dieléctrico
PROBLEMA 1
FIGURA 24.23
SOLUCIÓN 1
PROBLEMA 2
SOLUCIÓN 2
PROBLEMA 3
FIGURA 24.24
SOLUCIÓN 3
Revisión de conceptos 24.12
PROBLEMA 4
SOLUCIÓN 4
PROBLEMA RESUELTO 24.2: Capacitor parcialmente lleno con un dieléctrico
PROBLEMA
FIGURA 24.25
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
EJEMPLO 24.6: Capacitancia de un cable coaxial
FIGURA 24.26
PROBLEMA
Revisión de conceptos 24.13
SOLUCIÓN
PROBLEMA RESUELTO 24.3: Carga sobre un capacitor cilíndrico
PROBLEMA
FIGURA 24.27
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 24.28
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
24.7: Perspectiva microscópica sobre los dieléctricos
FIGURA 24.29
FIGURA 24.30
FIGURA 24.31
Capacitores electrolíticos
Supercapacitores
FIGURA 24.32
FIGURA 24.33
LO QUE HEMOS APRENDIDO: GUÍA DE ESTUDIO PARA EXAMEN
RESPUESTAS A LAS OPORTUNIDADES DE AUTOEXAMEN
GUÍAS PARA RESOLVER PROBLEMAS
PREGUNTAS DE OPCIÓN MÚLTIPLE
PREGUNTAS CONCEPTUALES
EJERCICIOS
Sección 24.3
Sección 24.4
Sección 24.5
Sección 24.6
Ejercicios adicionales
EJERCICIOS DE VERSIÓN MÚLTIPLE
25: Corriente y resistencia
LO QUE APRENDEREMOS
FIGURA 25.1
25.1: Corriente eléctrica
FIGURA 25.2
FIGURA 25.3
Oportunidad de autoexamen 25.1
EJEMPLO 25.1: Iontoforesis
FIGURA 25.4
PROBLEMA
SOLUCIÓN
25.2: Densidad de corriente
FIGURA 25.5
FIGURA 25.6
PROBLEMA RESUELTO 25.1: Velocidad de arrastre de los electrones en un alambre de cobre
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 25.7
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
25.3: Resistividad y resistencia
Tabla 25.1: La resistividad y el coeficiente de temperatura de la resistividad de algunos conductores representativos
Convención del calibre de alambres
Tabla 25.2: Diámetros y áreas de sección transversal como los define la Convención de Calibres de Alambres de E.U. (AWG)
Revisión de conceptos 25.1
EJEMPLO 25.2: Resistencia de un alambre de cobre
PROBLEMA
SOLUCIÓN
Códigos de resistores
FIGURA 25.8
Dependencia con respecto a la temperatura y superconductividad
Revisión de conceptos 25.2
FIGURA 25.9
Bases microscópicas de la conducción en sólidos
25.4: Fuerza electromotriz y la ley de Ohm
FIGURA 25.10
FIGURA 25.11
Oportunidad de autoexamen 25.2
Resistencia del cuerpo humano
25.5: Resistores en serie
FIGURA 25.12
FIGURA 25.13
Revisión de conceptos 25.3
EJEMPLO 25.3: Resistencia interna de una batería
FIGURA 25.14
PROBLEMA
SOLUCIÓN
Revisión de conceptos 25.4
Resistor con sección transversal variable
PROBLEMA RESUELTO 25.2: Sonda cerebral
FIGURA 25.15
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 25.16
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
25.6: Resistores en paralelo
FIGURA 25.17
FIGURA 25.18
Revisión de conceptos 25.5
Revisión de conceptos 25.6
EJEMPLO 25.4: Resistencia equivalente en un circuito con seis resistores
PROBLEMA
FIGURA 25.19
SOLUCIÓN
PROBLEMA RESUELTO 25.3: Caída de potencial a través de un resistor en un circuito
PROBLEMA
FIGURA 25.20
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
Revisión de conceptos 25.7
Revisión de conceptos 25.8
25.7: Energía y potencia en circuitos eléctricos
EJEMPLO 25.5: Dependencia con respecto a la temperatura de la resistencia de una bombilla
PROBLEMA
SOLUCIÓN
Transmisión de corriente directa de alto voltaje
FIGURA 25.21
Oportunidad de autoexamen 25.3
PROBLEMA RESUELTO 25.4: Tamaño de un alambre para una línea de transmisión eléctrica
PROBLEMA
FIGURA 25.22
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 25.23
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
25.8: Diodos: vías de un solo sentido en circuitos
FIGURA 25.24
FIGURA 25.25
FIGURA 25.26
Oportunidad de autoexamen 25.4
LO QUE HEMOS APRENDIDO: GUÍA DE ESTUDIO PARA EXAMEN
RESPUESTAS A LAS OPORTUNIDADES DE AUTO EXAMEN
GUÍAS PARA RESOLVER PROBLEMAS
PREGUNTAS DE OPCIÓN MÚLTIPLE
PREGUNTAS CONCEPTUALES
EJERCICIOS
Secciones 25.1 y 25.2
Sección 25.3
Sección 25.4
Sección 25.5
Sección 25.6
Sección 25.7
Ejercicios adicionales
EJERCICIOS DE VERSIÓN MÚLTIPLE
26: Circuitos de corriente directa
LO QUE APRENDEREMOS
FIGURA 26.1
26.1: Reglas de Kirchhoff
FIGURA 26.2
Regla de la corriente de Kirchhoff
FIGURA 26.3
Revisión de conceptos 26.1
Regla de voltaje de Kirchhoff
FIGURA 26.4
Tabla 26.1: Convenciones usadas para determinar el signo de los cambios de potencial alrededor de un circuito de espira única que contiene varios resistores y fuentes de fem.
FIGURA 26.5
FIGURA 26.6
FIGURA 26.7
26.2: Circuitos de una espira
FIGURA 26.8
FIGURA 26.9
FIGURA 26.10
PROBLEMA RESUELTO 26.1: Carga de una batería
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 26.11
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
26.3: Circuitos de varias espiras
EJEMPLO 26.1: Circuito de varias espiras
FIGURA 26.12
FIGURA 26.13
Revisión de conceptos 26.2
PROBLEMA RESUELTO 26.2: Puente de Wheatstone
FIGURA 26.14
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 26.15
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
Oportunidad de autoexamen 26.1
Observaciones generales en redes de circuitos
FIGURA 26.16
Revisión de conceptos 26.3
26.4: Amperímetros y voltímetros
FIGURA 26.17
EJEMPLO 26.2: Voltímetro en un circuito simple
FIGURA 26.18
PROBLEMA 1
SOLUCIÓN 1
PROBLEMA 2
SOLUCIÓN 2
Oportunidad de autoexamen 26.2
Revisión de conceptos 26.4
PROBLEMA RESUELTO 26.3: Cómo incrementar la escala de un amperímetro
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 26.19
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
26.5: Circuitos RC
Carga de un capacitor
FIGURA 26.20
FIGURA 26.21
Descarga de un capacitor
FIGURA 26.22
Revisión de conceptos 26.5
Oportunidad de autoexamen 26.3
EJEMPLO 26.3: Tiempo necesario para cargar un capacitor
PROBLEMA
SOLUCIÓN
Marcapasos
FIGURA 26.23
FIGURA 26.24
Revisión de conceptos 26.6
Revisión de conceptos 26.7
EJEMPLO 26.4: Elementos de circuito de un marcapasos
FIGURA 26.25
PROBLEMA
SOLUCIÓN
Neurona
FIGURA 26.26
FIGURA 26.27
FIGURA 26.28
PROBLEMA RESUELTO 26.4: Rapidez de almacenamiento de energía en un capacitor
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 26.29
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
LO QUE HEMOS APRENDIDO: GUÍA DE ESTUDIO PARA EXAMEN
RESPUESTAS A LAS OPORTUNIDADES DE AUTOEXAMEN
GUÍAS PARA RESOLVER PROBLEMAS
PREGUNTAS DE OPCIÓN MÚLTIPLE
PREGUNTAS CONCEPTUALES
EJERCICIOS
Secciones 26.1 a 26.3
Sección 26.4
Sección 26.5
Ejercicios adicionales
EJERCICIOS DE VERSIÓN MÚLTIPLE
PARTE 6: MAGNETISMO
27: Magnetismo
LO QUE APRENDEREMOS
FIGURA 27.1
27.1: Imanes permanentes
FIGURA 27.2
FIGURA 27.3
Líneas de campo magnético
FIGURA 27.4
FIGURA 27.5
Campo magnético de la Tierra
FIGURA 27.6
FIGURA 27.7
FIGURA 27.8
FIGURA 27.9
FIGURA 27.10
Superposición de campos magnéticos
27.2: Fuerza magnética
FIGURA 27.11
FIGURA 27.12
Fuerza magnética y trabajo
Unidades de intensidad del campo magnético
FIGURA 27.13
PROBLEMA RESUELTO 27.1: Tubo de rayos catódicos
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 27.14
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
Revisión de conceptos 27.1
VUELVA A REVISAR
Oportunidad de autoexamen 27.1
27.3: Movimiento de partículas cargadas en un campo magnético
Trayectorias de partículas cargadas en movimiento en un campo magnético constante
FIGURA 27.15
FIGURA 27.16
Cámara de proyección de tiempo
FIGURA 27.17
EJEMPLO 27.1: Cantidad de movimiento transversal de una partícula en la TPC
FIGURA 27.18
PROBLEMA
SOLUCIÓN
EJEMPLO 27.2: El viento solar y el campo magnético de la Tierra
PROBLEMA
SOLUCIÓN
Frecuencia de un ciclotrón
EJEMPLO 27.3: Energía de un ciclotrón
FIGURA 27.19
PROBLEMA
SOLUCIÓN
Oportunidad de autoexamen 27.2
Revisión de conceptos 27.2
Espectrómetro de masas
FIGURA 27.20
PROBLEMA RESUELTO 27.2: Selector de velocidades
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 27.21
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
Levitación magnética
FIGURA 27.22
FIGURA 27.23
27.4: Fuerza magnética sobre un alambre conductor de corriente
FIGURA 27.24
Revisión de conceptos 27.3
EJEMPLO 27.4: Fuerza sobre la bobina de voz de un altavoz
FIGURA 27.25
PROBLEMA
SOLUCIÓN
27.5: Momento de torsión sobre una espira conductora de corriente
FIGURA 27.26
FIGURA 27.27
FIGURA 27.28
FIGURA 27.29
Revisión de conceptos 27.4
27.6: Momento dipolar magnético
PROBLEMA RESUELTO 27.3: Momento de torsión sobre una espira rectangular conductora de corriente
FIGURA 27.30
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
FIGURA 27.31
Oportunidad de autoexamen 27.3
27.7: Efecto Hall
FIGURA 27.32
Revisión de conceptos 27.5
EJEMPLO 27.5: Efecto Hall
PROBLEMA
SOLUCIÓN
LO QUE HEMOS APRENDIDO: GUÍA DE ESTUDIO PARA EXAMEN
RESPUESTAS A LAS OPORTUNIDADES DE AUTOEXAMEN
GUÍAS PARA RESOLVER PROBLEMAS
PREGUNTAS DE OPCIÓN MÚLTIPLE
PREGUNTAS CONCEPTUALES
EJERCICIOS
Sección 27.2
Sección 27.3
Sección 27.4
Secciones 27.5 y 27.6
Sección 27.7
Ejercicios adicionales
EJERCICIOS DE VERSIÓN MÚLTIPLE
28: Campos magnéticos de cargas en movimiento
LO QUE APRENDEREMOS
FIGURA 28.1
28.1: Ley de Biot-Savart
FIGURA 28.2
FIGURA 28.3
28.2: Campos magnéticos debidos a distribuciones de corriente
Campo magnético de un alambre recto largo
FIGURA 28.4
Revisión de conceptos 28.1
FIGURA 28.5
FIGURA 28.6
Revisión de conceptos 28.2
Dos alambres paralelos
FIGURA 28.7
Revisión de conceptos 28.3
Revisión de conceptos 28.4
Oportunidad de autoexamen 28.1
Oportunidad de autoexamen 28.2
PROBLEMA RESUELTO 28.1: Campo magnético de cuatro alambres
FIGURA 28.8
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 28.9
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
Definición del amperio
EJEMPLO 28.1: Fuerza sobre una espira
PROBLEMA
SOLUCIÓN
FIGURA 28.10
Revisión de conceptos 28.5
PROBLEMA RESUELTO 28.2: Acelerador de riel electromagnético
FIGURA 28.11
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 28.12
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
Campo magnético debido a una espira de alambre
FIGURA 28.13
FIGURA 28.14
Oportunidad de autoexamen 28.3
Revisión de conceptos 28.6
FIGURA 28.15
PROBLEMA RESUELTO 28.3: Campo de un alambre que contiene una espira
FIGURA 28.16
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
28.3: Ley de Ampère
FIGURA 28.17
Campo magnético dentro de un alambre recto largo
FIGURA 28.18
Revisión de conceptos 28.7
FIGURA 28.19
28.4: Campos magnéticos de solenoides y toroides
FIGURA 28.20
FIGURA 28.21
FIGURA 28.22
FIGURA 28.23
EJEMPLO 28.2: Solenoide
PROBLEMA
SOLUCIÓN
Revisión de conceptos 28.8
FIGURA 28.24
PROBLEMA RESUELTO 28.4: Campo de un imán toroidal
FIGURA 28.25
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
PROBLEMA RESUELTO 28.5: Movimiento de un electrón en un solenoide
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 28.26
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
28.5: Átomos como imanes
FIGURA 28.27
EJEMPLO 28.3: Momento magnético orbital del átomo de hidrógeno
PROBLEMA
SOLUCIÓN
Espín
28.6: Propiedades magnéticas de la materia
Diamagnetismo y paramagnetismo
Tabla 28.1: Susceptibilidad magnética de algunos materiales diamagnéticos y paramagnéticos comunes
FIGURA 28.28
Ferromagnetismo
FIGURA 28.29
FIGURA 28.30
FIGURA 28.31
28.7: Magnetismo y superconductividad
FIGURA 28.32
FIGURA 28.33
FIGURA 28.34
LO QUE HEMOS APRENDIDO: GUÍA DE ESTUDIO PARA EXAMEN
FIGURA 28.35
RESPUESTAS A LAS OPORTUNIDADES DE AUTOEXAMEN
GUÍAS PARA RESOLVER PROBLEMAS
PREGUNTAS DE OPCIÓN MÚLTIPLE
PREGUNTAS CONCEPTUALES
EJERCICIOS
Secciones 28.1 y 28.2
Sección 28.3
Sección 28.4
Secciones 28.5 a 28.7
Ejercicios adicionales
EJERCICIOS DE VERSIÓN MÚLTIPLE
29: Inducción electromagnética
LO QUE APRENDEREMOS
FIGURA 29.1
29.1: Experimentos de Faraday
FIGURA 29.2
FIGURA 29.3
FIGURA 29.4
FIGURA 29.5
Revisión de conceptos 29.1
29.2: Ley de inducción de Faraday
FIGURA 29.6
FIGURA 29.7
Inducción en una espira plana dentro de un campo magnético
Oportunidad de autoexamen 29.1
EJEMPLO 29.1: Diferencia de potencial inducida por un campo magnético variable
PROBLEMA
FIGURA 29.8
SOLUCIÓN
Revisión de conceptos 29.2
EJEMPLO 29.2: Diferencia de potencial inducida por una espira en movimiento
FIGURA 29.9
PROBLEMA
SOLUCIÓN
Revisión de conceptos 29.3
29.3: Ley de Lenz
FIGURA 29.10
Oportunidad de autoexamen 29.2
Oportunidad de autoexamen 29.3
Corrientes transitorias
FIGURA 29.11
Detector de metales
FIGURA 29.12
Diferencia de potencial inducida en un alambre que se mueve en un campo magnético
FIGURA 29.13
Revisión de conceptos 29.4
EJEMPLO 29.3: Satélite sujeto a un transbordador espacial
FIGURA 29.14
PROBLEMA
SOLUCIÓN
EJEMPLO 29.4: Barra conductora deslizable
FIGURA 29.15
PROBLEMA
SOLUCIÓN
Revisión de conceptos 29.5
PROBLEMA RESUELTO 29.1: Potencia de una barra rotatoria
FIGURA 29.16
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 29.17
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA AREVISAR
29.4: Generadores y motores
FIGURA 29.18
FIGURA 29.19
FIGURA 29.20
Oportunidad de autoexamen 29.4
Sistema de frenado regenerativo
FIGURA 29.21
29.5: Campo eléctrico inducido
29.6: Inductancia de un solenoide
29.7: Autoinductancia e inducción mutua
FIGURA 29.22
FIGURA 29.23
FIGURA 29.24
PROBLEMA RESUELTO 29.2: Inducción mutua de un solenoide y una bobina
FIGURA 29.25
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
PLANTEE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA AREVISAR
Revisión de conceptos 29.6
29.8: Circuitos RL
FIGURA 29.26
FIGURA 29.27
FIGURA 29.28
Revisión de conceptos 29.7
PROBLEMA RESUELTO 29.3: Trabajo realizado por una batería
FIGURA 29.29
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 29.30
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
29.9: Energía y densidad de energía de un campo magnético
Revisión de conceptos 29.8
29.10: Aplicaciones a la tecnología de la información
Unidad de disco duro
FIGURA 29.31
FIGURA 29.32
LO QUE HEMOS APRENDIDO: GUÍA DE ESTUDIO PARA EXAMEN
RESPUESTAS A LAS OPORTUNIDADES DE AUTOEXAMEN
GUÍAS PARA RESOLVER PROBLEMAS
PREGUNTAS DE OPCIÓN MÚLTIPLE
PREGUNTAS CONCEPTUALES
EJERCICIOS
Secciones 29.1 y 29.2
Sección 29.3
Sección 29.4
Secciones 29.6 y 29.7
Sección 29.8
Sección 29.9
Ejercicios adicionales
EJERCICIOS DE VERSIÓN MÚLTIPLE
30: Circuitos de corriente alterna
LO QUE APRENDEREMOS
FIGURA 30.1
30.1: Circuitos LC
FIGURA 30.2
Revisión de conceptos 30.1
FIGURA 30.3
30.2: Análisis de oscilaciones LC
FIGURA 30.4
Revisión de conceptos 30.2
EJEMPLO 30.1: Características de un circuito LC
PROBLEMAS
SOLUCIONES
Oportunidad de autoexamen 30.1
30.3: Oscilaciones amortiguadas en un circuito RLC
FIGURA 30.5
Oportunidad de autoexamen 30.2
Revisión de conceptos 30.3
FIGURA 30.6
30.4: Circuitos impulsados por CA
fem impulsada por CA
Circuito con un resistor
FIGURA 30.7
FIGURA 30.8
Circuito con un capacitor
FIGURA 30.9
Revisión de conceptos 30.4
FIGURA 30.10
Circuito con un inductor
FIGURA 30.11
FIGURA 30.12
30.5: Circuito RLC en serie
FIGURA 30.13
FIGURA 30.14
FIGURA 30.15
FIGURA 30.16
Revisión de conceptos 30.5
FIGURA 30.17
Oportunidad de autoexamen 30.3
Un ejemplo práctico
FIGURA 30.18
FIGURA 30.19
FIGURA 30.20
Oportunidad de autoexamen 30.4
EJEMPLO 30.2: Caracterización de un circuito RLC
PROBLEMA
SOLUCIÓN
Filtros de frecuencia
FIGURA 30.21
FIGURA 30.22
FIGURA 30.23
FIGURA 30.24
Revisión de conceptos 30.6
FIGURA 30.25
EJEMPLO 30.3: Cruces de circuitos para bocinas de audio
FIGURA 30.26
PROBLEMA
SOLUCIÓN
FIGURA 30.27
30.6: Energía y potencia en circuitos AC
PROBLEMA RESUELTO 30.1: Caída de voltaje a través de un inductor
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 30.28
PLANTEE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
PROBLEMA RESUELTO 30.2: Potencia disipada en un circuito RLC
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
Factor de calidad
Receptor de radio AM
FIGURA 30.29
FIGURA 30.30
Revisión de conceptos 30.7
PROBLEMA RESUELTO 30.3: Inductancia desconocida en un circuito RL
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 30.31
INVESTIGUE
Revisión de conceptos 30.8
SIMPLIFIQUE
Oportunidad de autoexamen 30.5
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
30.7: Transformadores
FIGURA 30.32
FIGURA 30.33
FIGURA 30.34
30.8: Rectificadores
FIGURA 30.35
FIGURA 30.36
FIGURA 30.37
FIGURA 30.38
Oportunidad de autoexamen 30.6
LO QUE HEMOS APRENDIDO: GUÍA DE ESTUDIO PARA EXAMEN
RESPUESTAS A LAS OPORTUNIDADES DE AUTOEXAMEN
GUÍAS PARA RESOLVER PROBLEMAS
PREGUNTAS DE OPCIÓN MÚLTIPLE
PREGUNTAS CONCEPTUALES
EJERCICIOS
Secciones 30.1 y 30.2
Sección 30.3
Sección 30.4
Sección 30.5
Sección 30.6
Sección 30.7
Sección 30.8
Ejercicios adicionales
EJERCICIOS DE VERSIÓN MÚLTIPLE
31: Ondas electromagnéticas
LO QUE APRENDEREMOS
FIGURA 31.1
31.1: Ley de inducción de Maxwell para campos magnéticos inducidos
FIGURA 31.2
FIGURA 31.3
Corriente de desplazamiento
FIGURA 31.4
Revisión de conceptos 31.1
Revisión de conceptos 31.2
Ecuaciones de Maxwell
Tabla 31.1: Ecuaciones de Maxwell que describen fenómenos electromagnéticos
31.2: Soluciones de onda para las ecuaciones de Maxwell
Solución propuesta
FIGURA 31.5
Ley de Gauss para campos eléctricos
Revisión de conceptos 31.3
FIGURA 31.6
Ley de Gauss para campos magnéticos
Ley de inducción de Faraday
FIGURA 31.7
Ley de Maxwell-Ampère
FIGURA 31.8
La velocidad de la luz
Revisión de conceptos 31.4
Oportunidad de autoexamen 31.1
31.3: El espectro electromagnético
FIGURA 31.9
FIGURA 31.10
Oportunidad de autoexamen 31.2
Bandas de frecuencia de comunicación
FIGURA 31.11
FIGURA 31.12
Ondas electromagnéticas viajeras
FIGURA 31.13
31.4: Vector de Poynting y transporte de energía
EJEMPLO 31.1: Uso de paneles solares para cargar un automóvil eléctrico
FIGURA 31.14
PROBLEMA
SOLUCIÓN
EJEMPLO 31.2: Campos eléctrico y magnético raíz cuadráticos medios de la luz solar
PROBLEMA
SOLUCIÓN
31.5: Presión de radiación
Revisión de conceptos 31.5
Revisión de conceptos 31.6
EJEMPLO 31.3: Presión de radiación de un apuntador láser
PROBLEMA
SOLUCIÓN
Oportunidad de autoexamen 31.3
PROBLEMA RESUELTO 31.1: Satélite solar estacionario
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 31.15
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
PROBLEMA RESUELTO 31.2: Velas solares propulsadas por láser
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 31.16
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
31.6: Polarización
FIGURA 31.17
FIGURA 31.18
FIGURA 31.19
FIGURA 31.20
FIGURA 31.21
FIGURA 31.22
EJEMPLO 31.4: Tres polarizadores
PROBLEMA
SOLUCIÓN
FIGURA 31.23
Revisión de conceptos 31.7
PROBLEMA RESUELTO 31.3: Polarizadores múltiples
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 31.24
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
Aplicaciones de la polarización
FIGURA 31.25
FIGURA 31.26
31.7: Deducción de la ecuación de onda
DEDUCCIÓN 31.1: Ecuación de onda para el campo eléctrico en el vacío
Oportunidad de autoexamen 31.4
Oportunidad de autoexamen 31.5
LO QUE HEMOS APRENDIDO: GUÍA DE ESTUDIO PARA EXAMEN
RESPUESTAS A LAS OPORTUNIDADES DE AUTOEXAMEN
GUÍAS PARA RESOLVER PROBLEMAS
PREGUNTAS DE OPCIÓN MÚLTIPLE
PREGUNTAS CONCEPTUALES
EJERCICIOS
Sección 31.1
Sección 31.2
Sección 31.3
Sección 31.4
Sección 31.5
Sección 31.6
Ejercicios adicionales
EJERCICIOS DE VERSIÓN MÚLTIPLE
PARTE 7: ÓPTICA
32: Óptica geométrica
LO QUE APRENDEREMOS
FIGURA 32.1
32.1: Rayos de luz y sombras
FIGURA 32.2
FIGURA 32.3
FIGURA 32.4
PROBLEMA RESUELTO 32.1: Sombra de una bola
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 32.5
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
Revisión de conceptos 32.1
32.2: Reflexión y espejos planos
FIGURA 32.6
FIGURA 32.7
FIGURA 32.8
FIGURA 32.9
Imagen formada por un espejo plano
FIGURA 32.10
FIGURA 32.11
FIGURA 32.12
FIGURA 32.13
Revisión de conceptos 32.2
EJEMPLO 32.1: Espejo de longitud completa
PROBLEMA
SOLUCIÓN
FIGURA 32.14
FIGURA 32.15
32.3: Espejos curvos
Espejos esféricos convergentes
FIGURA 32.16
FIGURA 32.17
FIGURA 32.18
FIGURA 32.19
FIGURA 32.20
DEDUCCIÓN 32.1: Ecuación de espejo esférico
FIGURA 32.21
FIGURA 32.22
Revisión de conceptos 32.3
Tabla 32.1: Características de la imagen para espejos convergentes
Espejos esféricos divergentes
FIGURA 32.23
FIGURA 32.24
FIGURA 32.25
FIGURA 32.26
Oportunidad de autoexamen 32.1
Revisión de conceptos 32.4
EJEMPLO 32.2: Imagen formada por un espejo convergente
FIGURA 32.27
PROBLEMA 1
SOLUCIÓN 1
PROBLEMA 2
SOLUCIÓN 2
Aberración esférica
FIGURA 32.28
DEDUCCIÓN 32.2: Aberración esférica para espejos convergentes
FIGURA 32.29
Oportunidad de autoexamen 32.2
Espejos parabólicos
FIGURA 32.30
FIGURA 32.31
Parábolas en rotación
FIGURA 32.32
Oportunidad de autoexamen 32.3
FIGURA 32.33
Revisión de conceptos 32.5
Concentración de energía solar
Oportunidad de autoexamen 32.4
FIGURA 32.34
FIGURA 32.35
Revisión de conceptos 32.6
32.4: Refracción y ley de Snell
Tabla 32.2: Índice de refracción para algunos materiales comunes*
FIGURA 32.36
FIGURA 32.37
FIGURA 32.38
FIGURA 32.39
Principio de Fermat
EJEMPLO 32.3: Profundidad aparente
PROBLEMA
SOLUCIÓN
FIGURA 32.40
Revisión de conceptos 32.7
PROBLEMA RESUELTO 32.2: Desplazamiento de rayos de luz en material transparente
FIGURA 32.41
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
Revisión de conceptos 32.8
Reflexión interna total
FIGURA 32.42
Revisión de conceptos 32.9
Fibras ópticas
FIGURA 32.43
FIGURA 32.44
FIGURA 32.45
PROBLEMA RESUELTO 32.3: Fibra óptica
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 32.46
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
Espejismos
FIGURA 32.47
Dispersión cromática
FIGURA 32.48
FIGURA 32.49
FIGURA 32.50
FIGURA 32.51
FIGURA 32.52
FIGURA 32.53
Polarización por reflexión
FIGURA 32.54
LO QUE HEMOS APRENDIDO: GUÍA DE ESTUDIO PARA EXAMEN
RESPUESTAS A LAS OPORTUNIDADES DE AUTO EXAMEN
GUÍAS PARA RESOLVER PROBLEMAS
PREGUNTAS DE OPCIÓN MÚLTIPLE
PREGUNTAS CONCEPTUALES
EJERCICIOS
Sección 32.2
Sección 32.3
Sección 32.4
Ejercicios adicionales
EJERCICIOS DE VERSIÓN MÚLTIPLE
33: Lentes e instrumentos ópticos
LO QUE APRENDEREMOS
FIGURA 33.1
33.1: Lentes
Lentes convergentes
FIGURA 33.2
FIGURA 33.3
Revisión de conceptos 33.1
FIGURA 33.4
FIGURA 33.5
Revisión de conceptos 33.2
Revisión de conceptos 33.3
Lentes divergentes
FIGURA 33.6
FIGURA 33.7
Oportunidad de autoexamen 33.1
FIGURA 33.8
Ecuaciones de lente
Tabla 33.1: Convenciones de signos para la construcción de imágenes con una sola lente
Revisión de conceptos 33.4
FIGURA 33.9
DERIVACIÓN 33.1: Fórmula del fabricante de lentes
FIGURA 33.10
FIGURA 33.11
Revisión de conceptos 33.5
FIGURA 33.12
Tabla 33.2: Características de la imagen en lentes convergentes
Revisión de conceptos 33.6
Oportunidad de autoexamen 33.2
EJEMPLO 33.1: Imagen formada por una lente delgada
FIGURA 33.13
PROBLEMA
SOLUCIÓN
FIGURA 33.14
PROBLEMA RESUELTO 33.1: Imagen de la Luna
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 33.15
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
PROBLEMA RESUELTO 33.2: Dos posiciones de una lente convergente
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 33.16
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
33.2: Lupa
FIGURA 33.17
FIGURA 33.18
Revisión de conceptos 33.7
33.3: Sistemas de dos o más elementos ópticos
FIGURA 33.19
FIGURA 33.20
FIGURA 33.21
Oportunidad de autoexamen 33.3
Oportunidad de autoexamen 33.4
Revisión de conceptos 33.8
PROBLEMA RESUELTO 33.3: Imagen producida por dos lentes
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 33.22
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
PROBLEMA RESUELTO 33.4: Imagen producida con una lente y un espejo
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 33.23
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
33.4: El ojo humano
FIGURA 33.24
FIGURA 33.25
EJEMPLO 33.2: Lentes correctivos
PROBLEMA 1
SOLUCIÓN 1
FIGURA 33.26
PROBLEMA 2
SOLUCIÓN 2
FIGURA 33.27
Revisión de conceptos 33.9
Lentes de contacto
FIGURA 33.28
Intervención quirúrgica LASIK
FIGURA 33.29
33.5: Cámara fotográfica
FIGURA 33.30
FIGURA 33.31
FIGURA 33.32
FIGURA 33.33
FIGURA 33.34
EJEMPLO 33.3: Longitud focal de una cámara sencilla de “apuntar y disparar”
FIGURA 33.35
PROBLEMA
SOLUCIÓN
33.6: El microscopio
FIGURA 33.36
EJEMPLO 33.4: Amplificación de un microscopio
PROBLEMA
SOLUCIÓN
Revisión de conceptos 33.10
33.7: Telescopio
Telescopio refractor
FIGURA 33.37
FIGURA 33.38
DERIVACIÓN 33.2: Amplificación angular
EJEMPLO 33.5: Amplificación de un telescopio refractor
PROBLEMA
SOLUCIÓN
Telescopio reflector
FIGURA 33.39
Oportunidad de autoexamen 33.5
FIGURA 33.40
Telescopio Espacial Hubble
FIGURA 33.41
Revisión de conceptos 33.11
Revisión de conceptos 33.12
FIGURA 33.42
Telescopio Espacial James Webb
FIGURA 33.43
Observatorio CHANDRA de rayos X
FIGURA 33.44
33.8: Trampas de rayos láser
FIGURA 33.45
LO QUE HEMOS APRENDIDO: GUÍA DE ESTUDIO PARA EXAMEN
RESPUESTAS A LAS OPORTUNIDADES DE AUTOEXAMEN
GUÍAS PARA RESOLVER PROBLEMAS
PREGUNTAS DE OPCIÓN MÚLTIPLE
PREGUNTAS CONCEPTUALES
EJERCICIOS
Sección 33.1
Sección 33.2
Sección 33.3
Sección 33.4
Sección 33.5
Sección 33.6
Sección 33.7
Ejercicios adicionales
EJERCICIOS DE VERSIÓN MÚLTIPLE
34: Óptica ondulatoria
LO QUE APRENDEREMOS
FIGURA 34.1
34.1: Ondas de luz
FIGURA 34.2
DEDUCCIÓN 34.1: Ley de Snell
FIGURA 34.3
FIGURA 34.4
Oportunidad de autoexamen 34.1
Revisión de conceptos 34.1
Revisión de conceptos 34.2
Definición
34.2: Interferencia
FIGURA 34.5
FIGURA 34.6
FIGURA 34.7
Interferencia de rendija doble
FIGURA 34.8
FIGURA 34.9
FIGURA 34.10
Revisión de conceptos 34.3
FIGURA 34.11
FIGURA 34.12
Interferencia de película delgada y anillos de Newton
FIGURA 34.13
FIGURA 34.14
FIGURA 34.15
EJEMPLO 34.1: Recubrimiento de lente
PROBLEMA
SOLUCIÓN
FIGURA 34.16
Revisión de conceptos 34.4
Revisión de conceptos 34.5
FIGURA 34.17
FIGURA 34.18
PROBLEMA RESUELTO 34.1: Cuña de aire
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 34.19
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
Interferómetro
FIGURA 34.20
FIGURA 34.21
Oportunidad de autoexamen 34.2
34.3: Difracción
FIGURA 34.22
FIGURA 34.23
FIGURA 34.24
Difracción de una sola rendija
FIGURA 34.25
FIGURA 34.26
FIGURA 34.27
FIGURA 34.28
FIGURA 34.29
PROBLEMA RESUELTO 34.2: Ancho del máximo central
FIGURA 34.30
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
Revisión de conceptos 34.6
Difracción mediante una abertura circular
FIGURA 34.31
FIGURA 34.32
Revisión de conceptos 34.7
EJEMPLO 34.2: Criterio de Rayleigh para el Telescopio Espacial Hubble
PROBLEMA
FIGURA 34.33
SOLUCIÓN
Oportunidad de autoexamen 34.3
Revisión de conceptos 34.8
PROBLEMA RESUELTO 34.3: Satélite espía
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 34.34
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
Difracción de doble rendija
FIGURA 34.35
FIGURA 34.36
34.4: Rejillas
FIGURA 34.37
FIGURA 34.38
FIGURA 34.39
FIGURA 34.40
Revisión de conceptos 34.9
FIGURA 34.41
EJEMPLO 34.3: CD o DVD como rejilla de difracción
FIGURA 34.42
FIGURA 34.43
FIGURA 34.44
PROBLEMA
SOLUCIÓN
Oportunidad de autoexamen 34.4
Discos Blu-ray
FIGURA 34.45
FIGURA 34.46
Difracción de rayos X y estructura cristalina
FIGURA 34.47
FIGURA 34.48
FIGURA 34.49
FIGURA 34.50
FIGURA 34.51
FIGURA 34.52
FIGURA 34.53
LO QUE HEMOS APRENDIDO: GUÍA DE ESTUDIO PARA EXAMEN
RESPUESTAS A LAS OPORTUNIDADES DE AUTOEXAMEN
GUÍAS PARA RESOLVER PROBLEMAS
PREGUNTAS DE OPCIÓN MÚLTIPLE
PREGUNTAS CONCEPTUALES
EJERCICIOS
Sección 34.1
Sección 34.2
Sección 34.3
Sección 34.4
Ejercicios adicionales
EJERCICIOS DE VERSIÓN MÚLTIPLE
PARTE 8: RELATIVIDAD Y FÍSICA CUÁNTICA
35: Relatividad
LO QUE APRENDEREMOS
FIGURA 35.1
35.1: Espacio, tiempo y la rapidez de la luz
Postulados de Einstein y marcos de referencia
Oportunidad de autoexamen 35.1
Factores beta y gamma
FIGURA 35.2
Oportunidad de autoexamen 35.2
EJEMPLO 35.1: Nave espacial Apollo
PROBLEMA
SOLUCIÓN
Conos de luz
FIGURA 35.3
FIGURA 35.4
Revisión de conceptos 35.1
FIGURA 35.5
Eventos espacio-tiempo
Revisión de conceptos 35.2
35.2: Dilatación del tiempo y contracción de la longitud
Dilatación del tiempo
DEDUCCIÓN 35.1: Dilatación del tiempo
FIGURA 35.6
EJEMPLO 35.2: Decaimiento del muon
Revisión de conceptos 35.3
Contracción de la longitud
DEDUCCIÓN 35.2: Contracción de la longitud
FIGURA 35.7
Revisión de conceptos 35.4
EJEMPLO 35.3: Contracción de la longitud de un automóvil en la carrera NASCAR
FIGURA 35.8
PROBLEMA
SOLUCIÓN
Paradoja de los gemelos
FIGURA 35.9
FIGURA 35.10
Revisión de conceptos 35.5
Corrimiento relativista de la frecuencia
Revisión de conceptos 35.6
PROBLEMA RESUELTO 35.1: Corrimiento al rojo de las galaxias
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 35.11
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
35.3: Transformación de Lorentz
FIGURA 35.12
DEDUCCIÓN 35.3: Transformación de Lorentz
Invariantes
Oportunidad de autoexamen 35.3
Revisión de conceptos 35.7
DEDUCCIÓN 35.4: Invariancia de Lorentz de los eventos espacio-tiempo
Transformación relativista de la velocidad
DEDUCCIÓN 35.5: Transformación de la velocidad
Oportunidad de autoexamen 35.4
Revisión de conceptos 35.8
PROBLEMA RESUELTO 35.2: Partículas en un acelerador
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 35.13
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
PROBLEMA RESUELTO 35.3: Misma velocidad
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
35.4: Cantidad de movimiento y energía relativista
Cantidad de movimiento
FIGURA 35.14
Energía
DEDUCCIÓN 35.6: Energía
Correspondencia cantidad de movimiento-energía
DEDUCCIÓN 35.7: Relación energíacantidad de movimiento
Velocidad, energía y cantidad de movimiento
EJEMPLO 35.4: Electrón a 0.99c
PROBLEMA
SOLUCIÓN
EJEMPLO 35.5: Decaimiento del kaón
PROBLEMA
SOLUCIÓN
Transformación de Lorentz de la cantidad de movimiento y energía
Colisiones de dos cuerpos
FIGURA 35.15
EJEMPLO 35.6: Colisionadores comparados con aceleradores de blanco fijo
PROBLEMA
SOLUCIÓN
FIGURA 35.16
35.5: Relatividad general
FIGURA 35.17
FIGURA 35.18
FIGURA 35.19
FIGURA 35.20
FIGURA 35.21
Agujeros negros
Ondas gravitacionales
FIGURA 35.22
Revisión de conceptos 35.9
35.6: Relatividad en nuestra vida cotidiana: GPS
FIGURA 35.23
LO QUE HEMOS APRENDIDO: GUÍA DE ESTUDIO PARA EXAMEN
RESPUESTAS A LAS OPORTUNIDADES DE AUTOEXAMEN
GUÍAS PARA RESOLVER PROBLEMAS
PREGUNTAS DE OPCIÓN MÚLTIPLE
PREGUNTAS CONCEPTUALES
EJERCICIOS
Sección 35.1
Sección 35.2
Sección 35.3
Sección 35.4
Secciones 35.5 y 35.6
Ejercicios adicionales
EJERCICIOS DE VERSIÓN MÚLTIPLE
36: Física cuántica
LO QUE APRENDEREMOS
FIGURA 36.1
36.1: La naturaleza de la materia, el espacio y el tiempo
36.2: Radiación de cuerpo negro
FIGURA 36.2
FIGURA 36.3
FIGURA 36.4
DEDUCCIÓN 36.1: Leyes de radiación
FIGURA 36.5
Revisión de conceptos 36.1
FIGURA 36.6
36.3: Efecto fotoeléctrico
FIGURA 36.7
Tabla 36.1: Funciones trabajo, las frecuencias mínimas correspondientes y las longitudes de onda máximas para elementos comunes
EJEMPLO 36.1: Función trabajo
PROBLEMA
SOLUCIÓN
FIGURA 36.8
Oportunidad de autoexamen 36.1
FIGURA 36.9
FIGURA 36.10
Revisión de conceptos 36.2
EJEMPLO 36.2: Fotones de un apuntador láser
PROBLEMA
SOLUCIÓN
ANÁLISIS
Oportunidad de autoexamen 36.2
36.4: Dispersión de Compton
FIGURA 36.11
DEDUCCIÓN 36.2: Dispersión de Compton
Oportunidad de autoexamen 36.3
PROBLEMA RESUELTO 36.1: Dispersión de Compton
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
Oportunidad de autoexamen 36.4
36.5: Naturaleza ondulatoria de las partículas
FIGURA 36.12
EJEMPLO 36.3: Longitud de onda de De Broglie de una gota de lluvia
PROBLEMA
SOLUCIÓN
ANÁLISIS
Revisión de conceptos 36.3
Oportunidad de autoexamen 36.5
Experimento de doble rendija para partículas
FIGURA 36.13
FIGURA 36.14
FIGURA 36.15
FIGURA 36.16
FIGURA 36.17
Revisión de conceptos 36.4
36.6: Relación de incertidumbre
DEDUCCIÓN 36.3: Microscopio de rayos gamma y la relación de incertidumbre
FIGURA 36.18
ANÁLISIS
DEDUCCIÓN 36.4: Relación de incertidumbre energía-tiempo
EJEMPLO 36.4: Intento de deshacerse de una infracción por exceso de velocidad
PROBLEMA
SOLUCIÓN
Revisión de conceptos 36.5
Oportunidad de autoexamen 36.6
36.7: Espín
Experimento de Stern-Gerlach
FIGURA 36.19
Espín de partículas elementales y el principio de exclusión de Pauli
36.8: Espín y estadística
FIGURA 36.20
FIGURA 36.21
FIGURA 36.22
FIGURA 36.23
FIGURA 36.24
Oportunidad de autoexamen 36.7
Revisión de conceptos 36.6
FIGURA 36.25
Condensado de Bose-Einstein
FIGURA 36.26
PROBLEMA RESUELTO 36.2: Condensado de Bose-Einstein de rubidio
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
LO QUE HEMOS APRENDIDO: GUÍA DE ESTUDIO PARA EXAMEN
RESPUESTAS A LAS OPORTUNIDADES DE AUTOEXAMEN
GUÍAS PARA RESOLVER PROBLEMAS
PREGUNTAS DE OPCIÓN MÚLTIPLE
PREGUNTAS CONCEPTUALES
EJERCICIOS
Sección 36.2
Sección 36.3
Sección 36.4
Sección 36.5
Sección 36.6
Sección 36.8
Ejercicios adicionales
EJERCICIOS DE VERSIÓN MÚLTIPLE
37: Mecánica cuántica
LO QUE APRENDEREMOS
FIGURA 37.1
37.1: Función de onda
FIGURA 37.2
Función de onda y probabilidad
FIGURA 37.3
Oportunidad de autoexamen 37.1
Cantidad de movimiento
Energía cinética
37.2: Ecuación de Schrödinger independiente del tiempo
37.3: Pozo de potencial infinito
FIGURA 37.4
FIGURA 37.5
FIGURA 37.6
Energía de una partícula
FIGURA 37.7
Revisión de conceptos 37.1
EJEMPLO 37.1: Electrón en una caja
PROBLEMA
SOLUCIÓN
ANÁLISIS
Oportunidad de autoexamen 37.2
Pozos multidimensionales
FIGURA 37.8
Oportunidad de autoexamen 37.3
FIGURA 37.9
37.4: Pozos de potencial finitos
FIGURA 37.10
Caso 1: energía mayor que la profundidad del pozo
FIGURA 37.11
Caso 2: energía menor que la profundidad del pozo, estados ligados
PROBLEMA RESUELTO 37.1: Pozo de potencial finito
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
EJEMPLO 37.2: Estados ligados
PROBLEMA
SOLUCIÓN
FIGURA 37.12
FIGURA 37.13
Revisión de conceptos 37.2
FIGURA 37.14
Oportunidad de autoexamen 37.4
Efecto túnel
FIGURA 37.15
Revisión de conceptos 37.3
EJEMPLO 37.3: Efecto túnel de neutrones
PROBLEMA
SOLUCIÓN
Microscopio de escáner de efecto túnel
FIGURA 37.16
FIGURA 37.17
37.5: Oscilador armónico
Oscilador armónico clásico
FIGURA 37.18
FIGURA 37.19
Oscilador armónico cuántico
DEDUCCIÓN 37.1: Función de onda y energía del oscilador
FIGURA 37.20
FIGURA 37.21
PROBLEMA RESUELTO 37.2: Medio oscilador
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 37.22
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
37.6: Funciones de onda y mediciones
FIGURA 37.23
EJEMPLO 37.4: Posición y energía
PROBLEMA
SOLUCIÓN
FIGURA 37.24
ANÁLISIS
Oportunidad de autoexamen 37.5
Oportunidad de autoexamen 37.6
Relación de incertidumbre para funciones de onda de osciladores
37.7: Principio de correspondencia
FIGURA 37.25
FIGURA 37.26
37.8: Ecuación de Schrödinger dependiente del tiempo
Funciones propias y valores propios
37.9: Función de onda de muchas partículas
Función de onda de dos partículas
Revisión de conceptos 37.4
EJEMPLO 37.5: La molécula de hidrógeno
FIGURA 37.27
Función de onda de múltiples fermiones
Computación cuántica
FIGURA 37.28
FIGURA 37.29
37.10: Antimateria
FIGURA 37.30
FIGURA 37.31
FIGURA 37.32
EJEMPLO 37.6: Aniquilación de materia
PROBLEMA 1
SOLUCIÓN 1
PROBLEMA 2
SOLUCIÓN 2
LO QUE HEMOS APRENDIDO: GUÍA DE ESTUDIO PARA EXAMEN
RESPUESTAS A LAS OPORTUNIDADES DE AUTOEXAMEN
GUÍAS PARA RESOLVER PROBLEMAS
PREGUNTAS DE OPCIÓN MÚLTIPLE
PREGUNTAS CONCEPTUALES
EJERCICIOS
Sección 37.1
Sección 37.3
Sección 37.4
Sección 37.5
Sección 37.6
Sección 37.8
Sección 37.10
Ejercicios adicionales
EJERCICIOS DE VERSIÓN MÚLTIPLE
38: Física atómica
LO QUE APRENDEREMOS
FIGURA 38.1
38.1: Líneas espectrales
FIGURA 38.2
FIGURA 38.3
FIGURA 38.4
EJEMPLO 38.1: Líneas espectrales
PROBLEMA
SOLUCIÓN
Oportunidad de autoexamen 38.1
Revisión de conceptos 38.1
ANÁLISIS
Oportunidad de autoexamen 38.2
38.2: El modelo del átomo de Bohr
Cuantización de la cantidad de movimiento angular orbital
FIGURA 38.5
Líneas espectrales en el modelo de Bohr
FIGURA 38.6
PROBLEMA RESUELTO 38.1: Serie de Paschen para litio doblemente ionizado
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 38.7
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
38.3: Función de onda del electrón de hidrógeno
FIGURA 38.8
Soluciones simétricas esféricamente
FIGURA 38.9
EJEMPLO 38.2: Normalización de la función de onda del hidrógeno
PROBLEMA
SOLUCIÓN
Cantidad de movimiento angular
DEDUCCIÓN 38.1: Valor esperado de la cantidad de movimiento angular
Solución completa
Separación de variables
Parte radial
FIGURA 38.10
FIGURA 38.11
FIGURA 38.12
Parte angular
FIGURA 38.13
FIGURA 38.14
Solución completa
FIGURA 38.15
FIGURA 38.16
Oportunidad de autoexamen 38.3
Revisión de conceptos 38.2
Oportunidad de autoexamen 38.4
38.4: Otros átomos
FIGURA 38.17
Revisión de conceptos 38.3
FIGURA 38.18
FIGURA 38.19
Revisión de conceptos 38.4
FIGURA 38.20
EJEMPLO 38.3: Energía de ionización del átomo de helio
PROBLEMA
SOLUCIÓN
ANÁLISIS
Producción de rayos X
FIGURA 38.21
FIGURA 38.22
Revisión de conceptos 38.5
FIGURA 38.23
38.5: Láseres
FIGURA 38.24
Emisión estimulada e inversión de población
FIGURA 38.25
Revisión de conceptos 38.6
FIGURA 38.26
EJEMPLO 38.4: Número de fotones de un láser de rubí pulsante
PROBLEMA
SOLUCIÓN
Investigación y láseres
FIGURA 38.27
FIGURA 38.28
LO QUE HEMOS APRENDIDO: GUÍA DE ESTUDIO PARA EXAMEN
GUÍAS PARA RESOLVER PROBLEMAS
RESPUESTAS A LAS OPORTUNIDADES DE AUTOEXAMEN
PREGUNTAS DE OPCIÓN MÚLTIPLE
PREGUNTAS CONCEPTUALES
EJERCICIOS
Sección 38.1
Sección 38.2
Sección 38.3
Sección 38.4
Sección 38.5
Ejercicios adicionales
EJERCICIOS DE VERSIÓN MÚLTIPLE
39: Física de partículas elementales
LO QUE APRENDEREMOS
FIGURA 39.1
39.1: Reduccionismo
FIGURA 39.2
FIGURA 39.3
FIGURA 39.4
FIGURA 39.5
FIGURA 39.6
Complejidad
39.2: Sondeando la subestructura
Dispersión clásica
FIGURA 39.7
FIGURA 39.8
FIGURA 39.9
Dispersión de Rutherford
FIGURA 39.10
FIGURA 39.11
EJEMPLO 39.1: Retrodispersión de partículas alfa
PROBLEMA
SOLUCIÓN
ANÁLISIS
FIGURA 39.12
Limitaciones cuánticas
FIGURA 39.13
Dispersión de ondas cuánticas
FIGURA 39.14
FIGURA 39.15
39.3: Partículas elementales
Fermiones elementales
FIGURA 39.16
Tabla 39.1: Fermiones elementales
FIGURA 39.17
Bosones fundamentales e interacciones
Tabla 39.2: Bosones elementales
El fotón
Bosón W
FIGURA 39.18
El bosón Z
Oportunidad de autoexamen 39.1
El gluón
El bosón de Higgs
FIGURA 39.19
El gravitón
Diagramas de Feynman
FIGURA 39.20
FIGURA 39.21
FIGURA 39.22
FIGURA 39.23
Revisión de conceptos 39.1
FIGURA 39.24
FIGURA 39.25
39.4: Extensiones del modelo estándar
FIGURA 39.26
Escala de energía de la unificación
FIGURA 39.27
Decaimiento del protón
FIGURA 39.28
EJEMPLO 39.2: Unidades de Planck
PROBLEMA
SOLUCIÓN
Revisión de conceptos 39.2
Oportunidad de autoexamen 39.2
Supersimetría y teoría de cuerdas
FIGURA 39.29
39.5: Partículas compuestas
FIGURA 39.30
Mesones
Tabla 39.3: Los mesones más importantes, incluyendo sus masas, vida media, números cuánticos y composición de quarks
FIGURA 39.31
FIGURA 39.32
FIGURA 39.33
Revisión de conceptos 39.3
Bariones
Tabla 39.4: Los bariones más importantes, incluyendo sus masas, vida media, números cuánticos y composición de quarks
FIGURA 39.34
Oportunidad de autoexamen 39.3
FIGURA 39.35
Red QCD, confinamiento y libertad asintótica
FIGURA 39.36
FIGURA 39.37
FIGURA 39.38
EJEMPLO 39.3: Diagramas de Feynman del decaimiento de piones positivos y muones positivos
PROBLEMA
SOLUCIÓN
FIGURA 39.39
FIGURA 39.40
ANÁLISIS
39.6: Cosmología del Big Bang
FIGURA 39.41
FIGURA 39.42
Inflación
FIGURA 39.43
FIGURA 39.44
Plasma de quarks-gluones
FIGURA 39.45
Nucleosíntesis
LO QUE HEMOS APRENDIDO: GUÍA DE ESTUDIO PARA EXAMEN
RESPUESTAS A LAS OPORTUNIDADES DE AUTOEXAMEN
GUÍAS PARA RESOLVER PROBLEMAS
PREGUNTAS DE OPCIÓN MÚLTIPLE
PREGUNTAS CONCEPTUALES
EJERCICIOS
Sección 39.2
Sección 39.3
Sección 39.5
Sección 39.6
Ejercicios adicionales
EJERCICIOS DE VERSIÓN MÚLTIPLE
40: Física nuclear
LO QUE APRENDEREMOS
FIGURA 40.1
40.1: Propiedades nucleares
Isótopos
FIGURA 40.2
Interacciones nucleares
FIGURA 40.3
Radio nuclear y densidad nuclear
EJEMPLO 40.1: Densidad nuclear
PROBLEMA
SOLUCIÓN
FIGURA 40.4
PROBLEMA RESUELTO 40.1: Superficie nuclear
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
Tiempo de vida nuclear
FIGURA 40.5
Masas nuclear y atómica
FIGURA 40.6
FIGURA 40.7
FIGURA 40.8
Reacciones nucleares y valores Q
Revisión de conceptos 40.1
Oportunidad de autoexamen 40.1
EJEMPLO 40.2: Energía de separación
PROBLEMA
SOLUCIÓN
40.2: Decaimiento nuclear
Ley de decaimiento exponencial
FIGURA 40.9
FIGURA 40.10
Decaimiento alfa
FIGURA 40.11
EJEMPLO 40.3: Decaimiento del roentgenio
FIGURA 40.12
PROBLEMA
SOLUCIÓN
ANÁLISIS
Decaimiento beta
FIGURA 40.13
Revisión de conceptos 40.2
Decaimiento gamma
FIGURA 40.14
FIGURA 40.15
Otros decaimientos
Revisión de conceptos 40.3
FIGURA 40.16
FIGURA 40.17
Datación de carbono
PROBLEMA RESUELTO 40.2: Datación de carbono
FIGURA 40.18
PROBLEMA
SOLUCIÓN
PIENSE
ESBOCE
FIGURA 40.19
INVESTIGUE
SIMPLIFIQUE
CALCULE
REDONDEE
VUELVA A REVISAR
Unidades de radiactividad
FIGURA 40.20
FIGURA 40.21
Exposición a la radiación
FIGURA 40.22
FIGURA 40.23
EJEMPLO 40.4: Rayos X sobre el tórax
PROBLEMA 1
SOLUCIÓN
PROBLEMA 2
SOLUCIÓN
PROBLEMA 3
SOLUCIÓN
PROBLEMA 4
SOLUCIÓN
40.3: Modelos nucleares
Modelo de la gota líquida y la fórmula de masa empírica
FIGURA 40.24
FIGURA 40.25
Modelo de gas de Fermi
Oportunidad de autoexamen 40.2
FIGURA 40.26
FIGURA 40.27
Oportunidad de autoexamen 40.3
FIGURA 40.28
FIGURA 40.29
Modelo de capas
FIGURA 40.30
FIGURA 40.31
Otros modelos del núcleo
FIGURA 40.32
40.4: Energía nuclear: fisión y fusión
FIGURA 40.33
Fisión nuclear
FIGURA 40.34
Revisión de conceptos 40.4
EJEMPLO 40.5: Producción de energía por fisión
PROBLEMA
SOLUCIÓN
Ciclo de fisión del Torio
Fusión nuclear
Fusión estelar
EJEMPLO 40.6: Fusión en el Sol
PROBLEMA
SOLUCIÓN
Revisión de conceptos 40.5
Fusión terrestre
FIGURA 40.35
FIGURA 40.36
40.5: Astrofísica nuclear
FIGURA 40.37
FIGURA 40.38
FIGURA 40.39
40.6: Medicina nuclear
FIGURA 40.40
FIGURA 40.41
FIGURA 40.42
FIGURA 40.43
FIGURA 40.44
LO QUE HEMOS APRENDIDO: GUÍA DE ESTUDIO PARA EXAMEN
RESPUESTAS A LAS OPORTUNIDADES DE AUTOEXAMEN
GUÍAS PARA RESOLVER PROBLEMAS
PREGUNTAS DE OPCIÓN MÚLTIPLE
PREGUNTAS CONCEPTUALES
EJERCICIOS
Sección 40.1
Sección 40.2
Sección 40.3
Sección 40.4
Sección 40.5
Sección 40.6
Ejercicios adicionales
EJERCICIOS DE VERSIÓN MÚLTIPLE
Back Matter
Apéndice A: Fundamentos de matemáticas
1. Álgebra
1.1: Lo básico
1.2: Exponentes
1.3: Logaritmos
1.4: Ecuaciones lineales
FIGURA A.1
2. Geometría
2.1: Formas geométricas en dos dimensiones
FIGURA A.2
2.2: Formas geométricas en tres dimensiones
FIGURA A.3
3. Trigonometría
3.1: Triángulos rectángulos
FIGURA A.4
FIGURA A.5
3.2: Triángulos generales
FIGURA A.6
4. Cálculo
4.1: Derivadas
4.2: Integrales
5. Números complejos
FIGURA A.7
EJEMPLO A.1: Conjunto de Mandelbrot
FIGURA A.8
Apéndice B: Propiedades de los elementos
Respuestas de problemas y preguntas seleccionadas
Capítulo 21: Electrostática
Opción múltiple
Ejercicios
Ejercicios de versión múltiple
Capítulo 22: Campos eléctricos y la ley de Gauss
Opción múltiple
Ejercicios
Ejercicios de versión múltiple
Capítulo 23: Potencial eléctrico
Opción múltiple
Ejercicios
Ejercicios de versión múltiple
Capítulo 24: Capacitores
Opción múltiple
Ejercicios
Ejercicios de versión múltiple
Capítulo 25: Corriente y resistencia
Opción múltiple
Ejercicios
Ejercicios de versión múltiple
Capítulo 26: Circuitos de corriente directa
Opción múltiple
Ejercicios
Ejercicios de versión múltiple
Capítulo 27: Magnetismo
Opción múltiple
Ejercicios
Ejercicios de versión múltiple
Capítulo 28: Campos magnéticos de cargas en movimiento
Opción múltiple
Ejercicios
Ejercicios de versión múltiple
Capítulo 29: Inducción electromagnética
Opción múltiple
Ejercicios
Ejercicios de versión múltiple
Capítulo 30: Circuitos de corriente alterna
Opción múltiple
Ejercicios
Ejercicios de versión múltiple
Capítulo 31: Ondas electromagnéticas
Opción múltiple
Ejercicios
Ejercicios de versión múltiple
Capítulo 32: Óptica geométrica
Opción múltiple
Ejercicios
Ejercicios de versión múltiple
Capítulo 33: Lentes e instrumentos ópticos
Opción múltiple
Ejercicios
Ejercicios de versión múltiple
Capítulo 34: Óptica de ondas
Opción múltiple
Ejercicios
Ejercicios de versión múltiple
Capítulo 35: Relatividad
Opción múltiple
Ejercicios
Capítulo 36: Física cuántica
Opción múltiple
Ejercicios
Ejercicios de versión múltiple
Capítulo 37: Mecánica cuántica
Opción múltiple
Ejercicios
Ejercicios de versión múltiple
Capítulo 38: Física atómica
Opción múltiple
Ejercicios
Ejercicios de versión múltiple
Capítulo 39: Física de partículas elementales
Opción múltiple
Ejercicios
Ejercicios de versión múltiple
Capítulo 40: Física nuclear
Opción múltiple
Ejercicios
Ejercicios de versión múltiple
Créditos
Fotografías
Acerca de los autores
Una nota de los autores
Visión general
Capítulo 21
Capítulo 22
Capítulo 23
Capítulo 24
Capítulo 25
Capítulo 26
Capítulo 27
Capítulo 28
Capítulo 29
Capítulo 30
Capítulo 31
Capítulo 32
Capítulo 33
Capítulo 34
Capítulo 35
Capítulo 36
Capítulo 37
Capítulo 38
Capítulo 39
Capítulo 40
Línea de arte y créditos de textos
Capítulo 25
Capítulo 27
Capítulo 36
Capítulo 39
Capítulo 40
Apéndice B
Tablas de final de libro
Índice analítico
Constantes numéricas
Factores de conversión de unidades
Longitud
Área
Volumen
Tiempo
Ángulos
Rapidez
Aceleración
Masa
Fuerza
Presión
Energía
Potencia
Temperatura
Valoraciones
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