
FUNDAMENTOS DE FÍSICA I
Mecánica, Fluidos y Termodinámica
Ana Isabel Velasco Fernández , José Tejedor De las Muelas , Laura Abad Toribio , Marta Serrano Pérez , Rafael Magro Andrade y Soledad Sánchez Sánchez
Editorial: García Maroto Editores
Edición: 1
Fecha Publicación: 2010
ISBN: 9788493750978
ISBN ebook: 9788492976522
Páginas: 512
Grado: Universitario
Área: Ciencias y Salud
Sección: Física
Idioma: Español
Etiquetas: U. Complutense de Madrid, UCM
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Edición: 1
Fecha Publicación: 2010
ISBN: 9788493750978
ISBN ebook: 9788492976522
Páginas: 512
Grado: Universitario
Área: Ciencias y Salud
Sección: Física
Idioma: Español
Etiquetas: U. Complutense de Madrid, UCM
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Capítulo 1. MAGNITUDES ESCALARES Y MAGNITUDES VECTORIALES 1.1. Magnitudes escalares y magnitudes vectoriales 1.2. Vector. Tipo de vectores 1.3. Operaciones con vectores 1.4. Componentes cartesianas de un vector 1.5. Producto escalar 1.6. Producto vectorial 1.7. Producto mixto de tres vectores 1.8. Derivada de un vector 1.9. Momento de un vector respecto de un punto 1.10. Momento áxico de un vector 1.11. Sistema de vectores deslizantes 1.12. Par de vectores 1.13. Eje central 1.14. Sistemas equivalentes. Sistema reducido equivalente Conversaciones sobre los vectores
Capítulo 2. CINEMÁTICA DE LA PARTÍCULA 2.1. Representación del movimiento 2.2. Tipos de movimientos 2.3. Tiro de proyectiles (tiro parabólico) Conversaciones sobre la cinemática de la partícula
Capítulo 3. DINÁMICA DE LA PARTÍCULA 3.1. Fuerzas: generalidades 3.2. Fuerzas fundamentales en la naturaleza 3.3. Leyes fundamentales de la dinámica 3.4. Resolución de problemas 3.5. Masa, masa inercial y masa gravitatoria 3.6. Fuerzas que influyen en el estudio mecánico del movimiento de los cuerpos 3.7. Ecuaciones de movimiento 3.8. Ecuaciones intrínsecas del movimiento 3.9. Equilibrio dinámico 3.10. Sistemas de referencia inerciales y no inerciales 3.11. Principio de D’Alembert 3.12. Trabajo de una fuerza 3.13. Energía 3.14. Tipos de energía 3.15. Teorema de las fuerzas vivas 3.16. Fuerzas conservativas 3.17. Teorema de conservación de la energía 3.18. Balance de energía 3.19. Potencia. Rendimiento IMPULSIÓN, CANTIDAD DE MOVIMIENTO Y CHOQUES. MOMENTO CINÉTICO 3.20. Impulsión y cantidad de movimiento 3.21. Percusión 3.22. Teorema de conservación de la cantidad de movimiento 3.23. Choques 3.24. Coeficiente de restitución 3.25. Método operativo para el estudio de las velocidades en un choque 3.26. Momento cinético o angular 3.27. Impulso angular 3.28. Relación entre el momento cinético y el impulso angular 3.29. Teorema de la conservación del momento cinético Conversaciones sobre la dinámica de la partícula Conversaciones sobre la fuerza de rozamiento
Capítulo 4. MOVIMIENTO RELATIVO 4.1. Movimientos relativos 4.2. Movimiento relativo de traslación 4.3. Movimiento relativo de un móvil respecto de otro 4.4. Movimiento relativo de rotación 4.5. Movimiento relativo general 4.6. Sistemas no inerciales Conversaciones sobre sistemas no inerciales Conversaciones sobre el movimiento de cuerpos cerca de la superficie terrestre
Capítulo 5. CENTRO DE GRAVEDAD 5.1. Definición de centro de gravedad 5.2. Centros de masa de áreas y líneas 5.3. Casos de áreas o líneas con eje de simetría 5.4. Caso de áreas o líneas compuestas 5.5. Teoremas de Pappus-Guldin Conversaciones sobre el teorema de Pappus-Guldin
Capítulo 6. MOMENTOS DE INERCIA 6.1. Momentos de diversos órdenes 6.2. Momentos de inercia de una masa 6.3. Radio de giro de una masa 6.4. Teorema de Steiner o de los ejes paralelos 6.5. Teorema de los ejes perpendiculares para superficies 6.6. Momentos de inercia de un área 6.7. Productos de inercia 6.8. Momentos de inercia de áreas compuestas 6.9. Cálculo de Mohr para los momentos y productos de inercia Conversaciones sobre los momentos de inercia
Capítulo 7. MECÁNICA DEL SÓLIDO RÍGIDO 7.1. Cinemática del sólido rígido 7.2. Dinámica del sólido rígido 7.3. Energía y trabajo 7.4. Resolución de problemas 7.5. Rodaduras 7.6. Impulsiones, choques y momento cinético 7.7. Resolución de problemas Conversaciones sobre el movimiento plano de un sólido Conversaciones sobre el centro instantáneo de rotación Conversaciones sobre el movimiento alrededor del C.I.R. Conversaciones sobre la rodadura de cuerpos Conversaciones sobre el deslizamiento y patinaje Conversaciones sobre las aceleraciones de los puntos de un sólido
Capítulo 8. ESTÁTICA 8.1. Fuerzas 8.2. Los principios de la estática 8.3. Equilibrio estático 8.4. Tipos de apoyos 8.5. Teorema de las tres fuerzas 8.6. Rozamiento en poleas Conversaciones sobre la estática
Capítulo 9. OSCILACIONES 9.1. Cinemática del movimiento armónico simple 9.2. Dinámica del movimiento armónico simple 9.3. Péndulo simple 9.4. Péndulo físico o péndulo compuesto 9.5. Oscilaciones de sólidos Conversaciones sobre el movimiento armónico simple Conversaciones sobre las oscilaciones de cuerpos
Capítulo 10. ELASTICIDAD 10.1. Esfuerzo 10.2. Tipos de esfuerzos 10.3. Deformación 10.4. Elasticidad y plasticidad 10.5. Módulos de elasticidad 10.6. Coeficiente de Poisson 10.7. Relación entre las diferentes constantes 10.8. Energía de deformación 10.9. Asociación de materiales Conversaciones sobre los cuerpos elásticos
Capítulo 11. ESTÁTICA DE FLUIDOS 11.1. Concepto de fluido 11.2. La densidad de los cuerpos 11.3. Densidad relativa 11.4. Presión en un fluido 11.5. Principio general de la hidrostática 11.6. Fluidos incompresibles. El principio de Pascal y sus aplicaciones 11.7. Principio de Arquímedes 11.8. Flotaciones. Estabilidad de una flotación 11.9. Empuje sobre una pared plana vertical 11.10. Empuje sobre una pared plana cualquiera 11.11. Empuje sobre una pared curva 11.12. Empuje sobre una compuerta curva donde no entra agua por debajo 11.13. Compuertas curvas donde entra agua por debajo Conversaciones sobre fluidos en reposo y en movimiento
Capítulo 12. DINÁMICA DE FLUIDOS 12.1. Línea de corriente 12.2. Trayectoria 12.3. Teorema de continuidad 12.4. Teorema de Bernouilli 12.5. Aplicaciones del teorema de Bernouilli Conversaciones sobre el empuje hidrodinámico
Capítulo 13. FLUIDOS VISCOSOS 13.1. Concepto de fluido viscoso. Viscosidad 13.2. Régimen laminar y régimen turbulento. Número de Reynold 13.3. Ley de Poiseuille 13.4. Ley de Stokes 13.5. Empuje dinámico, efecto Magnus y sustentación aerodinámica Conversaciones sobre el efecto Magnus
Capítulo 14. INTRODUCCIÓN Y CONCEPTOS BÁSICOS DE TERMODINÁMICA 14.1. Principios y caracteres generales de la termodinámica 14.2. Definiciones: sistemas y paredes 14.3. Clasificación de los sistemas 14.4. Estado de un sistema. Variables termodinámicas y funciones de estado 14.5. Procesos cuasiestáticos, reversibles e irreversibles 14.6. Ecuación de estado 14.7. Procesos termodinámicos 14.8. Postulado de equilibrio termodinámico 14.9. Principio cero de termodinámica 14.10. Concepto de temperatura 14.11. Concepto de calor y diferencias entre calor y temperatura 14.12. Termometría 14.13. Dilataciones de sólidos y rígidos 14.14. Dilataciones de gases Conversaciones sobre las variables termodinámicas y las funciones de estado
Capítulo 15. PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA 15.1. Signos del calor y el trabajo en termodinámica 15.2. El trabajo en un cambio de volumen 15.3. Representación geométrica del trabajo 15.4. El calor en los procesos termodinámicos 15.5. Energía interna. Primera ley de la termodinámica 15.6. Capacidades caloríficas de un gas ideal 15.7. Expansión isoterma de un gas ideal 15.8. Proceso adiabático de un gas ideal Conversaciones sobre los conceptos básicos de la termodinámica
Capítulo 16. SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA 16.1. Segundo principio de la termodinámica. Máquinas térmica 16.2. Ciclos termodinámicos 16.3. Máquinas frigoríficas 16.4. Bomba de calor o termobomba 16.5. Escala absoluta de temperaturas 16.6. Entropía 16.7. Principio de la no conservación de la entropía Conversaciones sobre la entropía Conversaciones sobre las máquinas térmicas
Capítulo 17. CAMBIOS DE FASE 17.1. Tipos de cambios de fases 17.2. Propiedades de los cambios de fase 17.3. Calor latente de cambio de fase 17.4. Ecuación de Clausius-Clapeyron 17.5. Curvas y superficies de equilibrio de fases 17.6. Mezcla de fases Conversaciones sobre los cambios de fase
Capítulo 18. TRANSPORTE DE CALOR 18.1. Mecanismos de transporte de calor 18.2. Conductividad térmica de un material. Aislamiento y resistencia térmicos 18.3. Conducción de calor a través de un muro plano 18.4. Muro plano compuesto 18.5. Muro cilíndrico 18.6. Muro cilíndrico compuesto 18.7. Muro esférico 18.8. Muro esférico compuesto Conversaciones sobre el transporte de calor
*La edición digital no incluye códigos de acceso a material adicional o programas mencionados en el libro.
Desde noviembre del año 1976, en que impartí mi primera clase de Física, hasta la fecha, han pasado más de treinta años. Este tiempo me ha servido para aprender un poco de Física, pero sobre todo me ha servido para aprender a enseñarla. En este intervalo de tiempo, los alumnos han cambiado. Lo han hecho mucho más rápidamente que los profesores. Nosotros, subidos a veces en el pedestal de nuestra hipotética sabiduría, no hemos sabido apreciar el profundo cambio de nuestros alumnos. Es indudable que ellos han sufrido una gran transformación y no cabe preguntarse si para bien o para mal, sólo cabe preguntarse cómo podemos enseñarles. Si no somos capaces de apreciar esta variación vital, no será posible serles útiles. La imagen del profesor-juez, que se limita únicamente a evaluar, está hoy día fuera de lugar. Se necesitan profesores comprometidos, profesores que sean capaces de trabajar a fondo con los alumnos, olvidándose del nivel de conocimiento que poseen y pensando únicamente en el nivel que pueden alcanzar. Hay que olvidarse de las complejas fórmulas que antaño nos enseñaron, de los métodos matemáticos que sólo servían para llenar pizarras y plantear conceptos ininteligibles. Pero este cambio mental tiene que estar dirigido desde el rigor, porque el rigor no implica complejidad ni confusión. Se puede alcanzar el rigor con conceptos sencillos. Si Albert Einstein fue capaz de explicar la Teoría de la Relatividad en apenas un pequeño libro de no más de cincuenta hojas, estaríamos fuera de la realidad si no somos capaces de hacer entender a nuestros alumnos la Física que, dentro de su complejidad, es, sin embargo, muy fácil de entender cuando se explica apoyándose en conceptos simples, pero radicalmente ciertos. Este libro está basado en esa filosofía de aprendizaje, y pretende que el alumno que se atreva a leerla sea capaz de llegar a conclusiones sin ayuda del profesor. No pretende sustituir a éste, cosa imposible, pero sí puede hacer que los alumnos «piensen» y, sobre todo, que aprecien la sencillez de la Física. Por esta razón, la teoría se ha explicado de forma fácil de entender y sólo se han incorporado las ineludibles demostraciones en aras de no perder rigor. Se han incorporado, asimismo, nuevos ejemplos prácticos y, por último, para facilitar la comprensión de los conceptos, se han incluido una serie de conversaciones en las que el profesor y los alumnos son capaces de desgranar los problemas más complejos hasta convertirlos en sencillos y asequibles a cualquier lector. Sólo me queda dar las gracias a mis compañeras por su infatigable trabajo y, sobre todo, por su ejemplo de ese cambio en la forma de enseñar la Física renunciando a veces a sus más íntimas convicciones. Asimismo, quiero dar las gracias al editor de este texto por su entusiasmo; él ha sido el primer valedor de este libro. Rafael Magro Andrade
Licenciada en Ciencias Físicas
José Tejedor De las Muelas
Licenciado en Ciencias Físicas
Laura Abad Toribio
Doctora en Ciencias Físicas
Marta Serrano Pérez
Licenciada en Ciencias Físicas
Rafael Magro Andrade
Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos
Director de la Escuela Politécnica Superior
Soledad Sánchez Sánchez
Doctora en Ciencias Físicas
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