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FÍSICA GENERAL MUESTRA PARA EXAMEN. PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN. COPYRIGHT EDITORIAL TÉBAR SANTIAGO BURBANO DE ERCILLA LICENCIADO EN CIENCIAS FÍSICAS Y QUÍMICAS ENRIQUE BURBANO GARCÍA LICENCIADO EN CIENCIAS FÍSICAS CARLOS GRACIA MUÑOZ LICENCIADO EN CIENCIAS FÍSICAS Editorial Tébar, S.L. Gaztambide, 61...

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MUESTRA PARA EXAMEN. PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN. COPYRIGHT EDITORIAL TÉBAR

FÍSICA GENERAL SANTIAGO BURBANO DE ERCILLA LICENCIADO EN CIENCIAS FÍSICAS Y QUÍMICAS

ENRIQUE BURBANO GARCÍA LICENCIADO EN CIENCIAS FÍSICAS

CARLOS GRACIA MUÑOZ LICENCIADO EN CIENCIAS FÍSICAS

Editorial Tébar, S.L.

Gaztambide, 61 28015 Madrid Tel.: 91 550 02 60 Fax: 91 550 02 61 e-mail: [email protected] www.editorialtebar.com

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MUESTRA PARA EXAMEN. PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN. COPYRIGHT EDITORIAL TÉBAR

CONTENIDO Capítulo I. FÍSICA. MAGNITUDES FÍSICAS. SISTEMAS DE UNIDADES. ERRORES EN LAS MEDIDAS ................. A) El método científico ........................................................... B) Magnitudes físicas. Unidades ............................................. C) Cualidades de los aparatos de medida. Errores en las medidas ............................................................................. D) Medida de longitudes, tiempos y masas. Densidad ............ Problemas ................................................................................

19 20 26

Capítulo II. CÁLCULO VECTORIAL. SISTEMAS DE REFERENCIA ............................................................. A) Vectores y escalares. Sistemas de referencia cartesianos .... B) Álgebra vectorial ................................................................ C) Teoría de momentos .......................................................... D) Cálculo infinitesimal vectorial ............................................ E) Coordenadas polares ......................................................... Problemas ................................................................................

29 29 32 38 42 44 45

11 11 13

MECÁNICA Capítulo III. CINEMÁTICA DE LA PARTÍCULA. MAGNITUDES FUNDAMENTALES. MOVIMIENTO RECTILÍNEO .... A) Introducción ...................................................................... B) Magnitudes fundamentales de la cinemática de la partícula ............................................................................ C) Movimientos rectilíneos. Magnitudes angulares .................. D) Casos particulares del movimiento rectilíneo ..................... Problemas ................................................................................ Capítulo IV. CINEMÁTICA DE LOS MOVIMIENTOS CURVILÍNEOS DE LA PARTÍCULA. MOVIMIENTOS RELATIVOS ..................................... A) Movimientos curvilíneos de la partícula ............................. B) Estudio de diversos movimientos curvilíneos singulares de la partícula .................................................................... C) Movimientos relativos ........................................................ Problemas ................................................................................

47 47 48 52 54 64

69 69 74 78 83

DINÁMICA DE LA PARTÍCULA Capítulo V. FUERZA Y MASA. LAS TRES LEYES DE NEWTON. ESTÁTICA DE LA PARTÍCULA .................................. 89 A) Primera ley de Newton. Concepto de fuerza. Estática de la partícula .................................................................... 89 B) Momento lineal. Segunda y tercera ley de Newton ............ 96 C) Magnitudes dinámicas angulares de la partícula ................ 99 D) Sistemas no inerciales. Dinámica del movimiento relativo de la partícula .................................................................... 103 Problemas ................................................................................ 108 Capítulo VI. PESO. ROZAMIENTO. OSCILACIONES ................... A) Peso. Centro de gravedad .................................................. B) Rozamiento por deslizamiento ........................................... C) Dinámica de las oscilaciones mecánicas ............................ Problemas ................................................................................ Capítulo VII. TRABAJO Y ENERGÍA. TEORÍA DE CAMPOS. PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA ................................................................. A) Trabajo, potencia, energía ................................................. B) Teoría de campos .............................................................. C) Energías cinética y potencial gravitatoria. Principio de conservación de la energía ................................................ D) Energía en los osciladores. Resonancia .............................. Problemas ................................................................................

117 117 121 123 129

137 137 140 149 154 160

DINÁMICA DE LOS SISTEMAS DE PARTÍCULAS Capítulo VIII. DINÁMICA DE LOS SISTEMAS DE PARTÍCULAS DISCRETOS ............................................................ A) Sistemas de partículas discretos ......................................... B) Magnitudes dinámicas angulares de los sistemas de partículas ........................................................................... C) Energía en los sistemas de partículas ................................. D) Choques entre parejas de partículas .................................. Problemas ................................................................................

172 175 179 183

Capítulo IX. CINEMÁTICA Y ESTÁTICA DEL SÓLIDO RÍGIDO .. A) Cinemática del sólido rígido .............................................. B) Momentos ......................................................................... C) Estática del sólido rígido .................................................... D) Resistencia a la rodadura ................................................... Problemas ................................................................................

189 189 192 196 197 198

Capítulo X. DINÁMICA DEL SÓLIDO RÍGIDO ............................. A) Análisis general .................................................................. B) Trabajo y energía de un sólido en rotación ........................ C) Oscilaciones, péndulo físico y giróscopo ............................ Problemas ................................................................................

203 203 211 213 219

Capítulo XI. EL CAMPO GRAVITATORIO .................................... A) Intensidad de campo gravitatorio ...................................... B) Leyes de Kepler ................................................................. C) Energía potencia gravitatoria ............................................. D) Potencial gravitatorio ......................................................... E) Trayectorias en un campo gravitatorio ............................... F) Aplicación del teorema de Gauss ....................................... Problemas ................................................................................

227 228 230 232 234 237 240 242

Capítulo XII. ESTUDIO BÁSICO DE LA ESTRUCTURA DE LA MATERIA. MECÁNICA DE FLUIDOS ...................... A) Estudio básico de la estructura de la materia ..................... B) Hidrostática ....................................................................... C) Aerostática ......................................................................... D) Dinámica de fluidos en régimen de Bernouilli ................... E) Dinámica de los fuidos reales ............................................ Problemas ................................................................................

245 245 253 260 264 271 276

Capítulo XIII. ELASTICIDAD. FENÓNEMOS MOLECULARES EN LOS LÍQUIDOS ................................................. A) Elasticidad ......................................................................... B) Fenómenos moleculares en los líquidos ............................. Problemas ................................................................................

283 283 288 294

Capítulo XIV. TEMPERATURA Y DILATACIÓN. TEORÍA CINÉTICO MOLECULAR ........................................ A) Termometría ...................................................................... B) Dilatación de sólidos .......................................................... C) Dilatación de líquidos ........................................................ D) Dilatación de gases ideales ................................................ E) Teoría cinético molecular ................................................... Problemas ................................................................................

297 298 301 304 306 309 312

Capítulo XV. EL CALOR Y SUS EFECTOS ................................... A) Calorimetría ....................................................................... B) Cambios de estado o de fase ............................................. C) Licuefacción de gases. Ecuación de Van der Waals ........... D) Transmisión de calor .......................................................... E) Disoluciones: propiedades coligativas ................................ Problemas ................................................................................

315 315 318 324 328 329 334

167 167

CONTENIDO

Capítulo XVI. PRIMER Y SEGUNDO PRINCIPIOS DE LA TERMODINÁMICA ................................................. A) Primer principio de termodinámica ................................... B) Segundo principio de termodinámica ................................ C) Máquinas térmicas ............................................................. Problemas ................................................................................

337 337 344 351 353

Capítulo XVII. ONDAS .................................................................. A) Ecuación de ondas ............................................................ B) Energía e intensidad de las ondas ..................................... C) Efecto Doppler-Fizeau ........................................................ D) Superposición de ondas. Interferencias .............................. E) Difracción, reflexión y refracción ........................................ F) Polarización ....................................................................... G) Acústica. Propagación del sonido ...................................... H) Cualidades físicas del sonido ............................................. I) Instrumentos musicales ...................................................... J) Percepción del sonido ........................................................ Problemas ................................................................................

357 357 362 365 367 374 378 379 382 385 387 389

ELECTROMAGNETISMO Capítulo XVIII. ELECTROSTÁTICA .............................................. A) Principios fundamentales de la electrostática ..................... B) El campo eléctrico ............................................................. C) Energía potencial de punto ................................................ D) La función potencial del campo electrostático ................... E) Energía asociada a un campo eléctrico .............................. Problemas ................................................................................

395 395 399 406 409 413 415

Capítulo XIX. EL CAMPO ELÉCTRICO EN LA MATERIA ............ A) Conductores cargados en equilibrio. Capacidad ................ B) Fenómenos de influencia ................................................... C) Condensadores .................................................................. D) Dieléctricos. Polarización ................................................... E) El vector desplazamiento ................................................... Problemas ................................................................................

419 419 422 426 429 435 439

Capítulo XX. CORRIENTE ELÉCTRICA CONTINUA ................... A) Corriente eléctrica: intensidad y resistencia. Efecto Joule .. B) Fuerza electromotriz. Circuito fundamental de corriente continua ............................................................................ C) Análisis de circuitos: leyes de Kirchhoff .............................. D) Corrientes no estacionarias. Corriente de desplazamiento . E) Generadores termoeléctricos ............................................. F) Corriente continua en líquidos. Electrólisis. Pilas y acumuladores .................................................................... G) Paso de la corriente a través de los gases .......................... Problemas ................................................................................

443 443

Capítulo XXI. EL CAMPO MAGNÉTICO ...................................... A) Introducción ...................................................................... B) Fuerza de Lorentz: aplicaciones ......................................... C) Ley de Biot y Savart: aplicaciones ..................................... D) Propiedades generales del campo magnético. Ley de Ampère .............................................................................. E) Campos magnéticos producidos por corrientes no estacionarias ...................................................................... F) Propiedades magnéticas de la materia ............................... G) Aparatos de medida de la corriente continua .................... Problemas ................................................................................ Capítulo XXII. CORRIENTES INDUCIDAS ................................... A) Leyes de Faraday y de Lenz .............................................. B) Autoinducción e inducción entre corrientes ....................... C) Energía magnética. Descarga oscilante de un condensador ...................................................................... D) Corrientes alternas: producción. Elementos básicos de una red eléctrica ................................................................ E) Estudio del circuito básico de corriente .............................. F) Intensidad y FEM eficaces. Potencia de una corriente alterna ............................................................................... G) Impedancias en serie y en paralelo. Método fasorial .......... H) Fenómenos de resonancia .................................................

450 452 454 457 458 464 466 475 475 478 484 490 494 495 506 508 513 513 517 521 524 527 529 532 533

I)

Amperímetros. Voltímetros y vaatímetros para corrientes alternas .............................................................................. J) Máquinas eléctricas: generadores de corriente alterna ....... K) Generadores de corriente continua .................................... L) Electromotores ................................................................... M) Transformadores ................................................................ Problemas ................................................................................

535 536 539 541 542 544

Capítulo XXIII. ECUACIONES DE MAXWELL. ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS ...................................... A) Ecuaciones de Maxwell ...................................................... B) Ondas electromagnéticas ................................................... Problemas ................................................................................

551 551 552 566

Capítulo XXIV. ÓPTICA GEOMÉTRICA I ...................................... A) Propagación de la luz, reflexión y refracción ...................... B) Prisma óptico ..................................................................... C) Dioptrio esférico ................................................................ D) Espejos .............................................................................. Problemas ................................................................................

569 569 578 579 583 587

Capítulo XXV. ÓPTICA GEOMÉTRICA II ...................................... A) Sistemas ópticos centrados ................................................ B) Sistemas compuestos. Lentes ............................................. C) Aberraciones geométricas .................................................. D) El ojo humano ................................................................... E) Instrumentos de óptica ...................................................... Problemas ................................................................................

591 591 594 598 599 601 607

Capítulo XXVI. ÓPTICA FÍSICA .................................................... A) Dispersión de la luz. Espectroscopía .................................. B) Radiación térmica. Cuerpo negro ...................................... C) Fotometría ......................................................................... D) El color .............................................................................. E) Interferencias luminosas ..................................................... F) Difracción de la luz ............................................................ G) Polarización ....................................................................... Problemas ................................................................................

611 613 617 622 625 629 634 640 645

RELATIVIDAD Capítulo XXVII. CINEMÁTICA Y DINÁMICA RELATIVISTAS ....... A) Cinemática relativista ......................................................... B) Dinámica relativista ........................................................... Problemas ................................................................................

649 649 659 665

EL ÁTOMO Capítulo XXVIII. CORTEZA ATÓMICA ......................................... A) Teoría de los cuantos ......................................................... B) Modelo atómico de Bohr ................................................... C) Correcciones al modelo de Bohr. Números cuánticos ........ D) Átomos con más de un electrón ........................................ E) Láser y máser .................................................................... F) Rayos X ............................................................................. G) Dualidad onda-corpúsculo ................................................. H) Mecánica cuántica ............................................................. Problemas ................................................................................

669 669 671 676 681 686 688 692 694 701

Capítulo XXIX. ELECTRÓNICA .................................................... A) Teoría de bandas ............................................................... B) Válvulas electrónicas .......................................................... C) Tubos fotoeléctricos ........................................................... D) Aplicaciones de los rayos catódicos ................................... E) Dispositivos con semiconductores ...................................... F) Conmutación y puertas lógicas .......................................... Problemas ................................................................................

703 703 707 713 714 717 723 724

Capítulo XXX. EL NÚCLEO ATÓMICO ........................................ A) Características del núcleo .................................................. B) Radiactividad natural ......................................................... C) Reacciones nucleares ......................................................... D) Reacciones de fisión y de fusión ........................................ E) Partículas elementales ........................................................ Problemas ................................................................................

727 727 732 739 745 753 759

MUESTRA PARA EXAMEN. PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN. COPYRIGHT EDITORIAL TÉBAR

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