Fisica conceptual

824 Pages·2004·17.696 MB·Spanish

by  Paul G. Hewitt

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Algunas fechas importantes en la historia de la física
Aprox. 320 a.C. Aristóteles describe al movimiento en términos de tendencias naturales.
Aprox. 250 a.C. Arquímedes descubre el principio de la flotabilidad.
Aprox. 150 d.C. Tolomeo refina el sistema del mundo, centrado en la Tierra.
1543 Copérnico publica su sistema del mundo centrado en el Sol.
1575-1596 Tycho Brahe mide posiciones precisas de los planetas en el cielo.
1609 Galileo usa por primera vez un telescopio como herramienta astronómica.
1609/1619 Kepler publica tres leyes del movimiento planetario.
1634 Galileo avanza en la comprensión del movimiento acelerado.
1661 Boyle relaciona la presión y el volumen de los gases a temperatura constante.
1676 Roemer demuestra que la luz tiene una rapidez finita.
1678 Huygens desarrolla una teoría ondulatoria de la luz.
1687 Newton presenta la teoría de la mecánica en su Principia.
1738 Bernoulliexplica el comportamiento de los gases en términos de movimientos moleculares.
1747 Franklin sugiere la conservación del “fuego” eléctrico (la carga).
1780 Galvani descubre la “electricidad animal”.
1785 Coulomb determina con precisión la ley de la fuerza eléctrica.
Aprox. 1795 Cavendish mide la constante gravitacional G.
1798 Rumford dice que el calor es una forma de movimiento.
1800 Volta inventa la batería eléctrica.
1802 Young aplica la teoría ondulatoria para explicar la interferencia.
1811 Avogadro sugiere que a igual temperatura y presión, todos los gases tienen la misma cantidad
de moléculas por unidad de volumen.
1815-1820 Young y otros dan pruebas de la naturaleza ondulatoria de la luz.
1820 Oersted descubre el efecto magnético de una corriente eléctrica.
1820 Ampère establece la ley de fuerzas entre conductores con corriente eléctrica.
1821 Fraunhofer inventa la rejilla de difracción.
1824 Carnot establece que el calor no se puede transformar totalmente en trabajo.
1831 Faraday y Henry descubren la inducción electromagnética.
1842-1843 Mayer y Joule sugieren una ley general de conservación de la energía.
1846 Adams y Leverrier predicen a Neptuno, un planeta nuevo.
1865 Maxwell presenta la teoría electromagnética de la luz.
1869 Mendeleev organiza los elementos en una tabla periódica.
1877 Boltzmann relaciona la entropía con la probabilidad.
1885 Balmer establece la regularidad numérica en el espectro del hidrógeno.
1887 Michelson y Morley no pueden detectar al éter.
1888 Hertz genera y detecta las ondas de radio.
1895 Roentgen descubre los rayos X.
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1896 Becquerel descubre la radiactividad.
1897 Thomson establece que los rayos catódicos son corpúsculos negativos (electrones).
1900 Planck presenta la idea cuántica.
1905 Einstein presenta el concepto de corpúsculo de luz (fotón).
1905 Einstein presenta la teoría de la relatividad especial.
1911 Rutherford descubre el átomo nuclear.
1913 Bohr formula una teoría cuántica del átomo de hidrógeno.
1915 Einstein presenta la teoría de la relatividad general.
1923 Compton confirma con experimentos la existencia del fotón.
1924 de Broglie presenta la teoría ondulatoria de la materia.
1925 Goudsmith y Uhlenbeck establecen el espín del electrón.
1925 Pauli formula el principio de exclusión.
1926 Schrödinger desarrolla la teoría ondulatoria de la mecánica cuántica.
1927 Davisson, Germer y Thomson comprueban la naturaleza ondulatoria de los electrones.
1927 Heisenberg propone el principio de incertidumbre.
1928 Dirac combina la relatividad y la mecánica cuántica en una teoría del electrón.
1929 Hubble descubre que el universo se expande.
1932 Anderson descubre la antimateria en forma del positrón.
1932 Chadwick descubre al neutrón.
1932 Heisenberg describe la explicación de la estructura nuclear como neutrones y protones.
1934 Fermi propone una teoría de la aniquilación y la creación de la materia.
1938 Meitner y Frisch interpretan los resultados de Hahn y Strassman como fisión nuclear.
1939 BohryWheeler presentan una teoría detallada de la fisión nuclear.
1942 Fermi construye y opera el primer reactor nuclear.
1945 Oppenheimer y su equipo, en Los Álamos, produce una explosión nuclear.
1947 Bardeen, Brattain y Shockley desarrollan el transistor.
1956 Reines y Cowan identifican al antineutrino.
1957 Feynmany Gell-Mannexplican todas las interacciones débiles con un neutrino “izquierdo”.
1960 Maiman inventa el láser.
1965 Penzias y Wilson descubren la radiación de fondo en el universo, residuo del Big Bang.
1967 Bell y Hewish descubren los pulsares, que son estrellas de neutrones.
1968 Wheeler bautiza a los agujeros negros.
1969 Gell-Mann sugiere que los quarks son los bloques constructivos de los nucleones.
1977 Lederman y su equipo descubren el quark “bottom” (fondo).
1981 Binning y Rohrer inventan el microscopio de barrido y tunelización.
1987 Bednorz y Müller descubren la superconductividad a alta temperatura.
1995 Cornell y Wieman crean un “condensado Bose-Einstein” a 20 milésimas
de millonésimas de un grado.
2000 Pogge y Martini demuestran la existencia de agujeros negros supermasivos en otras
galaxias.
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Datos
Categoría Nombre Valor
físicos Rapideces Rapidez de la luz en el vacío, c 2.9979(cid:2)108 m/s
Rapidez del sonido (20°C, 1 atm) 343 m/s
Aceleración Aceleración normal de la gravedad, g 9.80 m(cid:2)s2
Presión Presión atmosférica normal 1.01(cid:2)105 Pa
Distancias Unidad astronómica (U.A.),
(distancia promedio de la
Tierra al Sol) 1.50(cid:2)1011 m
Distancia promedio de la Tierra
a la Luna 3.84(cid:2)108 m
Radio del Sol (promedio) 6.96(cid:2)108 m
Radio de la Tierra (ecuatorial) 6.37(cid:2)106 m
Radio de la órbita de la Tierra 1.50(cid:2)1011 m(cid:3)1 U.A.
Radio de la Luna (promedio) 1.74(cid:2)106 m
Radio de la órbita de la Luna 3.84(cid:2)108 m
Radio de Júpiter (ecuatorial) 7.14(cid:2)107 m
Radio (aprox.) del átomo 5(cid:2)10(cid:4)11 m
de hidrógeno
Masas Masa del Sol 1.99(cid:2)1030 kg
Masa de la Tierra 5.98(cid:2)1024 kg
Masa de la Luna 7.36(cid:3)1022 kg
Masa de Júpiter 1.90(cid:2)1027 kg
Masa del protón, m 1.6726231 (cid:2)10(cid:4)27 kg
p
938.27231 MeV
Masa del neutrón, m 1.6749286(cid:2)10(cid:4)27 kg
n
939.56563 MeV
Masa del electrón, m 9.1093897 (cid:2)10(cid:4)31 kg
e
0.51099906 MeV
Carga Carga del electrón, e 1.602 (cid:2)10(cid:4)19 C
Otras constantes Constante gravitacional, G 6.67259(cid:2)10(cid:4)11 m3(cid:2)kg(cid:5)s2
Constante de Planck, h 6.6260755 (cid:2)10(cid:4)34 J(cid:5)s
4.1356692 (cid:2)10(cid:4)15 eV(cid:5)s
Número de Avogadro, N 6.0221367 (cid:2)1023(cid:2)mol
A
Constante de radiación del
cuerpo negro, (cid:6) 5.67051 (cid:2)10(cid:4)8W(cid:2)m2(cid:5)K4
Abreviaturas
A ampere g gramo min minuto
estándar amu unidad de masa atómica h hora mph milla por hora
atm atmósfera hp caballo de fuerza N newton
Btu unidad térmica británica Hz hertz Pa pascal
C coulomb in. pulgada psi libra por pulgada
cuadrada
°C grado Celsius J joule s segundo
cal caloría K kelvin u unidad de masa
atómica unificada
eV electrón volt kg kilogramo V volt
°F grado Fahrenheit lb libra W watt
ft pie m metro (cid:7) ohm
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Números 1 000 000(cid:3)10(cid:2)10(cid:2)10(cid:2)10(cid:2)10(cid:2)10 (cid:3)106 mega
expresados 100 000(cid:3)10(cid:2)10(cid:2)10(cid:2)10(cid:2)10 (cid:3)105
10 000(cid:3)10(cid:2)10(cid:2)10(cid:2)10 (cid:3)104
en notación 1000(cid:3)10(cid:2)10(cid:2)10 (cid:3)103 kilo
científica 100(cid:3)10(cid:2)10 (cid:3)102
10(cid:3)10 (cid:3)101
1(cid:3)1 (cid:3)100
0.1(cid:3)1(cid:2)10 (cid:3)10(cid:4)1
0.01(cid:3)1(cid:2)100(cid:3)1(cid:2)102 (cid:3)10(cid:4)2 centi
0.001(cid:3)1(cid:2)1000(cid:3)1(cid:2)103 (cid:3)10(cid:4)3 mili
0.000 1(cid:3)1(cid:2)10 000(cid:3)1(cid:2)104 (cid:3)10(cid:4)4
0.0 000 1(cid:3)1(cid:2)100 000(cid:3)1(cid:2)105 (cid:3)10(cid:4)5
0.00 000 1(cid:3)1(cid:2)1 000 000(cid:3)1(cid:2)106 (cid:3)10(cid:4)6 micro
Factores de
Longitud y volumen Presión
conversión 1 pulgada = 2.54 cm (exacto) 1 Pa(cid:3)1 N/m2
1 pie = 0.3048 m (exacto) 1 atm(cid:3)1.01325(cid:2)105 Pa
1 m(cid:3)39.37 pulg 1 lb/in.2(cid:3)6895 Pa
1 mi(cid:3)1.6093440 km
1 litro(cid:3)103 cm3(cid:3)10(cid:4)3 m3 Energía y potencia
1 cal(cid:3)4.184 J
Tiempo 1 kWh(cid:3)3.60(cid:2)106 J
1 año(cid:3)365(cid:8)14(cid:8) días(cid:3)3.1558(cid:2) 107 s 1 eV(cid:3)1.602(cid:2)10(cid:4)19 J
1 d(cid:3)86,400 s 1 u(cid:3)931.5 MeV
1 h(cid:3)3600 s 1 hp(cid:3)746 W
Masa Velocidad
1 kg(cid:3)1000 g 1 m/s(cid:3)3.60 km/h(cid:3)2.24 mi/h
1 kg pesa 2.205 lb 1 km/h(cid:3)0.621 mi/h
1 uma(cid:3)1.6605(cid:2) 10(cid:4)27 kg
Fuerza
1 lb(cid:3)4.448 N
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CONCEPTUAL
NOVENA EDICIÓN
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Evaluadores de la obra:
Ing. José Luis Torres Sandoval
Universidad Nacional Autónoma de México
Coordinador de Física
Escuela Nacional Preparatoria Núm. 9
“Pedro de Alba”
Ing. Bernabé Meléndez Marcos
Instituto Politécnico Nacional
Profesor de Física
Escuela Nacional Preparatoria Núm. 9
“Pedro de Alba”
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CONCEPTUAL
NOVENA EDICIÓN
City College of San Francisco
TRADUCCIÓN:
Virgilio González Pozo
Traductor profesional
REVISIÓN TÉCNICA:
Juan Antonio Flores Lira
Doctor en Física,Universidad Nacional Autónoma de México
Colegio de Ciencias y Humanidades,Universidad Nacional Autónoma de México
Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey,
campus Estado de México
Nelson Mayorga Sariego
Profesor de Física,Facultad de Ciencias
Universidad de Santiago de Chile
Colegio Santiago College
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Datos de catalogación bibliográfica
HEWITT, PAUL G.
Física conceptual, novena edición
PEARSON EDUCACIÓN, México, 2004
ISBN: 970-26-0447-8
Área: Bachillerato
Formato: 20 × 25.5 cm Páginas: 816
Authorized translation from the English Language edition, entitled Conceptual physics 9th ed.,by Paul G. Hewittpublished by Pearson Education
Inc., publishing as Benjamin Cummings., Copyright ©2002. All rights reserved.
ISBN 0-321-05185-8
Traducción autorizada de la edición en idioma inglés, titulada Conceptual physics 9/e,de Paul G. Hewitt, publicada por Pearson Education, Inc.,
publicada como BENJAMIN CUMMINGS, Copyright ©2002. Todos los derechos reservados.
Esta edición en español es la única autorizada.
Edición en español
Editor: Enrique Quintanar Duarte
e-mail: [email protected]
Editor de desarrollo: Jorge Bonilla Talavera
Supervisor de producción: Enrique Trejo Hernández
Edición en inglés
Acquisitions Editor: Adam Black, Ph.D.
Assistant Editor: Liana Allday
Marketing Manager: Christy Lawrence
Managing Editor: Diane Southworth
Manufacturing Buyer: Stacey Weinberger
Cover Designer: Tony Asaro
Cover Logo: Ernie Brown
Cover Credit: G. Brad Lewis/Stone
Project Management, Composition, Pre Press Services: The GTS Companies
NOVENAEDICIÓN, 2004
D.R. © 2004 por Pearson Educación de México, S.A. de C.V.
Atlacomulco Núm. 500-5°piso
Col. Industrial Atoto
53519, Naucalpan de Juárez, Edo. de México
E-mail: [email protected]
Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana. Reg. Núm. 1031.
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El préstamo, alquiler o cualquier otra forma de cesión de uso de este ejemplar requerirá también la autorización del editor o de sus representantes.
ISBN: 970-26-0447-8
Impreso en México. Printed in Mexico.
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