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Física para ciencias e ingeniería (Volumen 1) .pdf



Original filename: Física para ciencias e ingeniería (Volumen 1).pdf
Title: Fisica para ciencias e ingenieria. Volumen 1
Author: Raymond A. Serway

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FÍSICA

para ciencias e ingeniería
Volumen 1
Séptima edición

Raymond A. Serway
Emérito, James Madison University

John W. Jewett, Jr.
California State Polytechnic University, Pomona
Traducción
Víctor Campos Olguín
Traductor profesional

Revisión Técnica
Misael Flores Rosas
Profr. de Termodinámica
Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas
Instituto Politécnico Nacional

Australia • Brasil • Corea • España • Estados Unidos • Japón • México • Reino Unido • Singapur

Física para ciencias e ingeniería
Volumen 1. Séptima edición.
Raymond A. Serway y John W. Jewett, Jr.
Presidente de Cengage Learning
Latinoamérica:
Javier Arellano Gutiérrez
Director general México y
Centroamérica:
Héctor Enrique Galindo Iturribarría
Director editorial Latinoamérica:
José Tomás Pérez Bonilla
Editor:
Sergio R. Cervantes González
Director de producción:
Raúl D. Zendejas Espejel
Editora de producción:
Abril Vega Orozco
Ilustrador:
Rolin Graphics, Progressive Information
Technologies, Lachina Publishing Services
Diseño de portada:
Patrick Devine Design
Imagen de portada:
Portada: © 2005 Tony Dunn;
Contraportada: © 2005 Kurt Hoffman, Abra Marketing
Composición tipográfica:
EDITEC S.A. de C.V.

© D.R. 2008 por Cengage Learning Editores,
S.A. de C.V.,
una Compañía de Cengage Learning, Inc.
Corporativo Santa Fe
Av. Santa Fe núm. 505, piso 12
Col. Cruz Manca, Santa Fe
C.P. 05349, México, D.F.
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usada bajo permiso.
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este trabajo amparado por la Ley Federal del
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grabación en audio, distribución en Internet,
distribución en redes de información o
almacenamiento y recopilación en sistemas
de información a excepción de lo permitido
en el Capítulo III, Artículo 27 de la Ley Federal
del Derecho de Autor, sin el consentimiento
por escrito de la Editorial.
Traducido del libro Physics for Scientists and Engineers
Volume 1, Seventh Edition
Publicado en inglés por Brooks/Cole ©2008
ISBN: 0-495-11243-7
Datos para catalogación bibliográfica:
Raymond A. Serway y John W. Jewett, Jr.
Física para ciencias e ingeniería. Volumen 1.
Séptima edición.
ISBN-13: 978-607-481-357-9
ISBN-10: 607-481-357-4
Visite nuestro sitio en:
http://latinoamerica.cengage.com

Dedicamos este libro a nuestras esposas
Elizabeth y Lisa, y a todos nuestros hijos
y nietos por su amorosa comprensión
cuando pasamos tiempo escribiendo
en lugar de estar con ellos.

7
8
9
10
11
12
13
14

1

Física y medición 2
Movimiento en una dimensión 19
Vectores 53
Movimiento en dos dimensiones 71
Las leyes del movimiento 100
Movimiento circular y otras
aplicaciones de las leyes
de Newton 137
Energía de un sistema 163
Conservación de energía 195
Cantidad de movimiento lineal
y colisiones 227
Rotación de un objeto rígido en torno
a un eje fijo 269
Cantidad de movimiento
angular 311
Equilibrio estático y elasticidad 337
Gravitación universal 362
Mecánica de fluidos 389

Parte 2
15
16
17
18
Cortesía de NASA

Contenido breve

MECÁNICA

Parte 3
19
20
21
22

John W. Jewett, Jr.

Parte 1
1
2
3
4
5
6

OSCILACIONES Y ONDAS
MECÁNICAS
417
Movimiento oscilatorio 418
Movimiento ondulatorio 449
Ondas sonoras 474
Sobreposición y ondas
estacionarias 500

TERMODINÁMICA 531
Temperatura 532
Primera ley de la
termodinámica 553
Teoría cinética de los gases 587
Máquinas térmicas, entropía
y segunda ley de la
termodinámica 612
Apéndices A-1
Respuestas a problemas
con número impar A-25
Índice I-1

v

PARTE 1 MECÁNICA
Capítulo 1 Física y medición
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6

xi

1
2

Estándares de longitud, masa y tiempo 3
Materia y construcción de modelos 6
Análisis dimensional 7
Conversión de unidades 10
Estimaciones y cálculos de orden
de magnitud 11
Cifras significativas 12

Capítulo 2 Movimiento en una dimensión 19
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8

Posición, velocidad y rapidez 20
Velocidad y rapidez instantánea 23
Modelos de análisis: La partícula bajo velocidad
constante 26
Aceleración 27
Diagramas de movimiento 31
La partícula bajo aceleración constante 32
Objetos en caída libre 36
Ecuaciones cinemáticas deducidas
del cálculo 39
Estrategia General para Resolver Problemas 42

Capítulo 5 Las leyes del movimiento 100
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
5.6
5.7
5.8

3.1
3.2
3.3
3.4

53

Sistemas coordenados 53
Cantidades vectoriales y escalares 55
Algunas propiedades de los vectores 55
Componentes de un vector y vectores
unitarios 59

Capítulo 4 Movimiento en dos dimensiones 71
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6

Vectores de posición, velocidad
y aceleración 71
Movimiento en dos dimensiones con
aceleración constante 74
Movimiento de proyectil
77
Partícula en movimiento circular uniforme 84
Aceleraciones tangencial y radial 86
Velocidad y aceleración relativas 87

Concepto de fuerza 100
Primera ley de Newton y marcos
inerciales 102
Masa 103
Segunda ley de Newton 104
Fuerza gravitacional y peso 106
Tercera ley de Newton 107
Algunas aplicaciones de las leyes
de Newton 109
Fuerzas de fricción 119

Capítulo 6 Movimiento circular y otras
aplicaciones de las leyes
de Newton 137
6.1
6.2
6.3
6.4

Segunda ley de Newton para una partícula en
movimiento circular uniforme 137
Movimiento circular no uniforme
143
Movimiento en marcos acelerados
145
Movimiento en presencia de fuerzas
resistivas
148

Capítulo 7 Energía de un sistema
7.1
7.2
7.3
7.4
7.5

Capítulo 3 Vectores

Contenido

Acerca de los autores
Prefacio xiii
Al estudiante xxiii

7.6
7.7
7.8
7.9

163

Sistemas y entornos 164
Trabajo invertido por una fuerza
constante 164
Producto escalar de dos vectores 167
Trabajo consumido por una fuerza
variable 169
Energía cinética y el teorema trabajo–energía
cinética 174
Energía potencial de un sistema 177
Fuerzas conservativas y no conservativas 181
Correspondencia entre fuerzas conservativas y
energía potencial 183
Diagramas de energía y equilibrio
de un sistema 185

Capítulo 8 Conservación de energía 195
8.1
8.2
8.3
8.4
8.5

El sistema no aislado: conservación
de energía 196
El sistema aislado
198
Situaciones que incluyen fricción cinética 204
Cambios en energía mecánica para fuerzas no
conservativas 209
Potencia 213

© Thomson Learning/Charles D. Winters

Capítulo 9 Cantidad de movimiento lineal
y colisiones 227
9.1
9.2
9.3
9.4
9.5
9.6
9.7
9.8

Cantidad de movimiento lineal
y su conservación 228
Impulso y cantidad de movimiento 232
Colisiones en una dimensión 234
Colisiones en dos dimensiones 242
El centro de masa 245
Movimiento de un sistema de partículas 250
Sistemas deformables 253
Propulsión de cohetes 255

vii


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