Sinopsis

Este libro trata de cubrir los principales objetivos de un curso introductorio para estudiantes de Ingeniería y Ciencias. Concebido a partir de las necesidades y sugerencias del estudiante, se incluyen en este compendio de leyes, fórmulas y ecuaciones todos los principios fundamentales de la física, expuestos de forma «ÚTIL» para su aplicación en la resolución de los problemas de examen de las distintas escuelas y facultades. En su realización se ha tenido en cuenta una realidad expuesta (casi con unanimidad) en las conversaciones mantenidas con estudiantes: lo farragosos y extensivos que suelen ser los manuales clásicos de física, por ello el formato en que la obra es presentada invitará, sin duda, al estudiante a su lectura y estudio. Aunque la obra mantiene la rigurosidad científica de los manuales clásicos, no pretende ser sustitutivo de ellos, ya que en general se requerirán explicaciones adicionales para la total comprensión de los conceptos; es aquí donde el profesor desarrolla un importante papel de cara a la completa formación del estudiante en esta difícil materia. El libro es parte de una colección, denominada Problemas Útiles, en la cual se incluyen libros específicos de: Mecánica, Mecánica de fluidos, Termodinámica y Electricidad y Magnetismo, con problemas resueltos del tipo de examen para escuelas de Ingeniería, de hecho un gran número de ellos son problemas propuestos en dichas escuelas. Finalmente, expresar mi agradecimiento a los estudiantes que de una u otra forma han contribuido con sus notas y experiencias a la realización del libro. A. GARCÍA-MAROTO DÍAZ DEL CAMPO

Índice

MECÁNICA

Capítulo 1. Sistemas de vectores deslizantes 1.1. Producto escalar 1.2. Producto vectorial 1.3. Producto mixto 1.4. Momento polar 1.5. Momento axial 1.6. Sistema de vectores deslizantes 1.7. Cálculo del eje central

Capítulo 2. Cinemática de partículas 2.1. Movimiento rectilíneo 2.2. Movimiento curvilíneo de partículas 2.3. Movimiento curvilíneo en el espacio

Capítulo 3. Dinámica de partículas 3.1. Principios de Newton 3.2. Ecuaciones del movimiento 3.3. Equilibrio dinámico de D’Alembert 3.4. Fuerzas típicas 3.5. Teorema de la cantidad de movimiento o momento lineal 3.6. Momento angular o cinético 3.7. Teorema del momento angular 3.8. Trabajo de una fuerza 3.9. Energía cinética. Teorema de las fuerzas vivas 3.10. Fuerzas conservativas. Energía potencial 3.11. Relación entre fuerza y energía potencial 3.12. Teorema de conservación de la energía

Capítulo 4. Fuerzas centrales. Aplicación a la gravitación 4.1. Movimiento debido a fuerzas centrales 4.2. Trayectoria de una partícula sometida a una fuerza central 4.3. Aplicación a la gravitación 4.4. Leyes de Kepler

Capítulo 5. Cinemática del sólido rígido 5.1. Tipos de movimientos 5.2. Centro instantáneo de rotación en el movimiento plano

Capítulo 6. Movimiento relativo 6.1. Traslación 6.2. Velocidad y aceleración angulares de un sólido 6.3. Movimiento referido a un sistema móvil/ aceleración de Coriolis • Traslación más rotación • Dos rotaciones

Capítulo 7. Dinámica del sólido rígido 7.1. Ecuaciones fundamentales de la dinámica 7.2. Movimiento de rodadura 7.3. Energía cinética de un sólido rígido en movimiento plano 7.4. Teorema de las fuerzas vivas 7.5. Teorema de conservación de la energía 7.6. Potencia 7.7. Teorema de la cantidad de movimiento 7.8. Teorema del momento cinético

Capítulo 8. Choques 8.1. Principio de impulso 8.2. Percusiones/choque elástico e inelástico

Capítulo 9. Movimiento armónico simple 9.1. Ecuaciones del movimiento 9.2. Período, velocidad máxima, aceleración máxima

Capítulo 10. Centro de gravedad 10.1. Centro de gravedad de una magnitud continua 10.2. Teoremas de Pappus-Guldin

Capítulo 11. Momentos de inercia 11.1. Momento de inercia de un elemento de área dA 11.2. Momento de inercia de un elemento de masa dm

Capítulo 12. Estática 12.1. Ecuaciones de equilibrio 12.2. Reacciones de ligadura 12.3. Rozamiento en correas

MECÁNICA DE FLUIDOS

Capítulo 1. Distribución de presiones en un fluido 1.1. Equilibrio de una partícula fluida 1.2. Estática de fluidos 1.3. Ecuación fundamental de la hidrostática 1.4. Principio de Arquímedes/Empuje 1.5. Globos aerostáticos

Capítulo 2. Fuerzas hidrostáticas sobre superficies 2.1. Fuerza sobre una superficie plana 2.2. Fuerza sobre una superficie curva 2.3. Fuerza sobre una presa

Capítulo 3. Distribución de presiones en fluidos en movimiento 3.1. Ecuación general

Capítulo 4. Dinámica de fluidos 4.1. Flujo de fluidos 4.2. Líneas de corriente. Ecuación de continuidad 4.3. Ecuación de la energía. Ecuación de Bernoulli 4.4. Fuerzas desarrolladas por los fluidos en movimiento

TERMODINÁMICA

Capítulo 1. Termodinámica-calorimetría 1.1. Sistema termodinámico 1.2. Ecuaciones de estado de un gas 1.3. Calorimetría

Capítulo 2. Primer principio de la termodinámica 2.1. Primer principio. Energía interna, calor y trabajo 2.2. Calores específicos molares 2.3. Ley de Mayer 2.4. Ley de Mayer para un gas perfecto 2.5. Coeficiente exponencial adiabático 2.6. Entalpía (H) 2.7. Cálculo de energía interna y entalpía para gases perfectos 2.8. Transformaciones reversibles e irreversibles 2.9. Transformaciones de un gas perfecto

Capítulo 3. Ciclos termodinámicos/Máquinas térmicas 3.1. Ciclo termodinámica 3.2. Rendimiento 3.3. Eficiencia 3.4. Principios de Carnot 3.5. Segunda ley de la termodinámica

Capítulo 4. Segundo principio de la termodinámica 4.1. Entropía 4.2. Segundo principio 4.3. Variaciones de entropía más usuales en procesos reversibles 4.4. Variación de la entropía en procesos irreversibles 4.5. Ecuación fundamental de la termodinámica

Capítulo 5. Cambios de fase/Humedad 5.1. Cambios de fase 5.2. Humedad

Capítulo 6. Transmisión de calor 6.1. Conducción de calor-Ley de Fourier 6.2. Coeficientes termoelásticos

ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

Capítulo 1. Electrostática 1.1. Ley de Culomb 1.2. Campo eléctrico 1.3. Propiedades de un conductor colocado en un campo eléctrico 1.4. Potencial eléctrico 1.5. Trabajo para desplazar una carga en presencia de un campo eléctrico 1.6. Dipolo eléctrico 1.7. Campo en medios dieléctricos 1.8. Capacidad de un conductor aislado 1.9. Condensador

Capítulo 2. Electromagnetismo 2.1. Ley de Biot y Savart espira circular 2.2. Ley de Ampere 2.3. Fuerza de Lorentz 2.4. Fuerza sobre corrientes 2.5. Campo magnético en medios materiales

APÉNDICES

A. El alfabeto griego B. Unidades del S.I. C. Centroides D. Momentos de inercia E. Trigonometría F. Geometría G. Derivación H. Integración