Prólogo

1. Introducción

1.1. La Ciencia Física

1.2. El método científico

1.3. Física clásica y Física moderna

1.4. Ámbito y partes de la Física

1.5. Leyes de conservación y fuerzas fundamentales

1.6. Principio de correspondencia

1.7. Relación de la Física con otras ciencias

1.7.1. Influencia de la Física en otras disciplinas

1.7.2. Influencia de otras ciencias en la Física

1.7.3. Impacto de la Física en la sociedad

1.8. Notación científica Y orden de magnitud en física

Cuestiones

2. Sistemas de unidades

2.1. Magnitudes, cantidades Y unidades

2.2. Clasificación de las magnitudes

2.3. Leyes físicas y constantes universales: sistemas coherentes de unidades

2.4. Ecuaciones de dimensión

2.5. Análisis dimensional: el teorema II

2.6. Sistemas de unidades

2.7. El Sistema Métrico

2.8. El sistema internacional de unidades (SI)

2.8.1. Unidades básicas del SI

2.8.2. Múltiplos y submúltiplos en el SI

Cuestiones y ejercicios

3. Nociones de metrología

3.1. La medición de magnitudes físicas: patrones e instrumentos

3.2. Magnitudes de influencia y condiciones de referencia: correcciones

3.3. Incertidumbre de medida y su propagación

Cuestiones y ejercicios

4. Vectores y sistemas de vectores

4.1. Magnitudes escalares y vectoriales: concepto geométrico de vector

4.2. Los vectores como elementos de un espacio vectorial

4.3. Sistemas de referencia y orientación del espacio

4.4. Producto escalar de dos vectores

4.5. Espacio vectorial euclídeo y propiamente euclídeo

4.6. Coordenadas cartesianas ortogonales

4.7. Coordenadas curvilíneas

4.7.1. Coordenadas cilíndricas

4.7.2. Coordenadas esféricas

4.8. Producto vectorial de dos vectores

4.9. Otras operaciones vectoriales notables

4.9.1. Producto mixto

4.9.2. Doble producto vectorial

4.9.3. Productos escalar y vectorial de dos productos vectoriales

4.10. Vectores deslizantes y ligados: operaciones básicas

4.10.1. Operaciones sobre vectores deslizantes

4.10.2. Operaciones sobre vectores ligados

4.11. Sistemas de vectores deslizantes

4.12. Reducción de un sistema de vectores deslizantes

4.13. Sistemas de vectores ligados

4.14. Función vectorial de variable escalar

Cuestiones y ejercicios

5. Estática de sólido rígido

5.1 Definición de punto material, sólido rígido, masa y fuerza

5.2. Ecuaciones universales del equilibrio

5.3. Fuerzas de enlace o de ligadura: reacciones y esfuerzos interiores

5.4. Rozamiento estático: Leyes de Coulomb

5.5. Conos de rozamiento

5.6. Vínculo perfectamente liso

5.7. Rozamiento a la rodadura

5.8. Rozamiento al pivotamiento

Cuestiones y ejercicios

6. Cinemática del punto

6.1. Referencia cinemática

6.2. Velocidad y aceleración

6.3. La función espacio: definición escalar de la velocidad y de la aceleración

6.4. Triedro intrínseco y curvaturas de flexión y torsión

6.4.1. Curvaturas de flexión y torsión

6.4.2. Fórmulas de Frenet

6.5. Componentes intrínsecas de la velocidad y la aceleración

6.6. Teorema de la proyección

6.7. Movimiento armónico simple: representación mediante números complejos

Cuestiones y ejercicios

7. Cinemática de sistemas

7.1. Sistema indeformable: sólido rígido

7.2. Teorema de las velocidades proyectadas

7.3. Movimiento de traslación

7.4. Movimiento de rotación

7.4.1. Vector velocidad angular

7.4.2. Velocidad y aceleración de los puntos de un sistema con movimiento de rotación

7.5. Campo de velocidades y aceleraciones en el movimiento general de un sistema

7.6. Movimiento relativo de un sistema indeformable

7.7. Eje instantáneo de rotación y traslación mínima

7.8. Movimiento relativo de dos superficies en contacto

7.9. Movimiento relativo de un punto: composición de movimientos

7.9.1. Velocidades de arrastre y relativa

7.9.2. Aceleraciones de arrastre, relativa y complementaria o de Coriolis

Cuestiones y ejercicios

8. Dinámica del punto

8.1. Dinámica: su objetivo

8.1.1. Clasificación de la dinámica

8.1.2. Hipótesis previas

8.2. Leyes o principios de Newton

8.2.1. Sistema inercial

8.2.2. Masa inerte y fuerza motriz

8.2.3. Integrales primeras y condiciones de contorno

8.3. Ecuaciones intrínsecas de la dinámica

8.4. Magnitudes cinéticas

8.4.1. Cantidad de movimiento

8.4.3. Energía cinética

8.5. Trabajo y potencia

8.5.1. Trabajo

8.5.2. Potencia

8.5.3. Unidades y dimensiones de trabajo y potencia

8.6. Teoremas fundamentales

8.6.1. Teorema de la cantidad de movimiento

8.6.2. Teorema del momento cinético

8.6.3. Teorema de la energía cinética

8.7. Ecuación fundamental de la dinámica para sistemas puntuales de masa variable

Cuestiones y ejercicios

9. Trabajo y energía I

9.1. Campos escalares y vectoriales

9.1.1. Campos planos

9.2. Circulación de un campo vectorial

9.3. Gradiente de un campo escalar

9.3.1. El gradiente en Coordenadas ortogonales

9.4 Función potencial

9.5. Movimiento de un punto material cuando la fuerza aplicada deriva de la potencia

9.6. Teorema de la conservación de la energía mecánica

9.7. Identificación de leyes de fuerza conservativa

Cuestiones y ejercicios

10. Trabajo y energía II

10.1. Movimiento rectilíneo de un punto material bajo fuerza conservativa dependiente sólo de la distancia a un plano fijo

10.1.1. Discusión del movimiento: barreras y pozos de potencial

10.2. Análisis dinámico del oscilador simple

10.2.1. Funciones horaria y cinemática

10.2.2. Estudio energético del oscilador simple

10.2.3. Densidad de probabilidad de la posición del oscilador simple

10.3. Movimiento del punto material cuando la fuerza no es conservativa:fuerzas disipativas

10.4. Movimiento de un grave en el seno de un fluido viscoso

10.4.1. Funciones horariay cinemática

10.4.2. Estudio energético

10.5. Dinámica del movimiento oscilatorio

10.6. Oscilaciones amortiguadas

10.6.1. Pérdida de energía en un oscilador:factor de calidad Y tiempo de relajación

10.7. Oscilaciones forzadas

10.7.1. Resonancia en amplitud

10.7.2. Resonancia en energía

10.7.3. Energía cinética media: ancho de banda

10.8. Análisis del oscilador en el campo complejo

10.8.1. Impedancia de Un oScilador

10.8.2. Potencia transferida al oscilador

10.8.3. Análisis de Fourier de un movimiento periódico

10.9. Oscilaciones anarmónicas

10.10. Sistemas oscilantes con dos grados de libertad

Cuestiones y ejercicios

11. Campo graVitatorio

11.1. Ley y constante de gravitación universal

11.2. El campo gravitatorio

11.3. Principio de Superposición de campos

11.4. Flujo de un campo vectorial: teorema de Gauss

11.5. Campo creado por una superficie esférica de masa gravitatoria

11.5.1. Método directo

11.5.2. Por aplicación del teorema de Gauss

11.6. Campo creado por una esfera de masa gravitatoria

11.6.1. Método directo

11.6.2. Por aplicación del teorema de Gauss

11.7. Campo creado por una distribución rectilínea de masa gravitatoria

11.7.1. Método directo

11. 7.2. Por aplicación del Teorema de Gauss

11.8. El campo gravitatorio terrestre

Cuestiones y ejercicios

12. Movimiento con fuerzas centrales

12.1. Movimiento de Un punto bajo fuerza central: expresión de la fuerza en función del tiempo y del ángulo

12.2. Concavidad y convexidad de la trayectoria

12.3. Ecuación de las cónicas en coordenadas polares

12.4. Naturaleza de la fuerza cuando la trayectoria es una Cónica

12.5. Movimiento de Un punto material bajo la acción de una fuerza central conservativa

12.6. Movimiento de un punto bajo la acción de una fuerza newtoniana: discusión de las trayectorias

12.7. Determinación de la trayectoria bajo fuerza central newtoniana

12.8. Leyes de Kepler

12.9. Dinámica planetaria

12.9.1. Determinación del tiempo en el movimiento elíptico

12.9.2. Determinación del tiempo en el movimiento parabólico

12.10. Teorema del virial

Cuestiones y ejercicios

13. Dinámica de los sistemas I

13.1. Sistemas materiales: fuerzas exteriores e interiores

13.1.1. Fuerzas exteriores e interiores

13.2. Tercera ley de Newton

13.3. Magnitudes cinéticas

13.4. Momentos estáticos centrales o polares

13.5. Centro de masas: existencia y unicidad

13.6. Momentos estáticos respecto a recta y plano

13.6.1. Momento estático respecto de una recta

13.6.2. Momento estático respecto de un plano

13.7. Propiedades del centro de masas

13.8. Teoremas de Guldin

13.9. Teorema de la cantidad de movimiento

13.10. Teorema del centro de masas

13.11. Teorema del momento cinético central y axial

13.12. Teorema de la energía cinética

13.13. Ecuaciones universales de la mecánica

Cuestiones y ejercicios

14.Dinámica de los sistemas II

14.1. Sistema de referencia del centro de masas

14.2. Expresión de las magnitudes cinéticas en el sistema del centro de masas

14.3. Ecuaciones de la mecánica en el sistema del centro de masas

14.4 Problema de los dos cuerpos: masa reducida

14.5. Movimiento de dos puntos materiales respecto de su centro de masas

14.6. Aplicación al Sol y a un planeta del problema de los dos cuerpoS

14.7. Sistemas de muchas partículas: caso en que las fuerzas interiores derivan de potencial

14.8. Clasificación de la energía de un sistema material

14.9. Dinámica de colisiones

14.9.1. Sistema de laboratorio

14.9.2. Sistema del centro de masas

Cuestiones y ejercicios

15. Dinámica de los sistemas III

15.1. Momentos de inercia centrales, axiales y planarios

15.1.1. Momentos de inercia centrales

15.1.2. Momentos de inercia axiales

15.1.3. Momentos de inercia planarios

15.2. Productos de inercia

15.3. Teoremas de Steiner

15.4. Radio de giro

15.5. Relaciones de inercia entre tres rectas ortogonales y una cuarta concurrente con ellas

15.6. Elipsoide de inercia

15.6.1. Elipse de inercia

15.7. Elipsoide central de inercia y ejes principales de inercia

15.8. Dinámica del sólido rígido

15.9. Magnitudes cinéticas del sólido rígido

15.10. Sólido rígido que gira en torno a un eje fijo

15.11. Equilibrado estático y dinámico

15.12. Movimiento giroscópico

15.13. Movimientos de rotación, precesión y mutación de la Tierra

Cuestiones y ejercicios

16. Cinemática relativista

16.1. El principio de relatividad en física

16.2. Relatividad y propagación de la luz

16.2.1. Primeras determinaciones experimentales de la velocidad de la luz

16.2.2. Aberración de la luz

16.2.3. Otras experiencias

16.3. El experimento de Michelson y Morley

16.3.1. Posibles explicaciones

16.4. Relatividad de Einstein

16.5. Simultaneidad y ordenación en el tiempo

16.5.1. Velocidad de propagación de las interacciones

16.6. La transformación de Lorentz

16.7. Contracción del espacio y dilatación del tiempo

16.8. Intervalo entre dos sucesos: su invariancia

16.8.1. Intervalos género tiempo y género espacio

16.9. Tetravectores

16.10. Comprobaciones experimentales de la invariancia de la velocidad de la luz

16.10.1. Aberración estelar

16.10.2. Emisión de rayos X a muy grandes distancias

16.10.3. Desintegración de los mesones

Cuestiones y ejercicios

17. Dinámica relativista

17.1. Masa relativista

17.2. Expresión relativista de la fuerza

17.3. Expresión relativista de la energía

17.4 Tetravectores velocidad y cantidad de movimiento

17.5. Tetravector fuerza y transformación relativista de la fuerza

17.6. Energía y cantidad de movimiento de un sistema de partículas

17.6.1. Energía propia y energía cinética de un sistema

17.7. Sistema del centro de masas

17.8. Energía de un sistema de partículas en relatividad

17.9. Colisiones entre partículas con alta energía

17.9.1. Bombardeo de partículas: energía umbral

Cuestiones y ejercicios

Apéndice A. Sistema anglosajón de unidades

A.1. Unidades de longitud

A.2. Unidades de capacidad

A.3. Unidades de masa

Apéndice B. Unidades básicas del SI

Bibliografía

Filtros

Introducción a la física para ingenierías