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SEXTA EDICIÓNFÍSICAJerry D. WilsonLander UniversityGreenwood, SCAnthony J. BuffaCalifornia Polytechnic State UniversitySan Luis Obispo, CABo LouFerris State UniversityBig Rapids, MITRADUCCIÓNMa. de Lourdes Amador AraujoTraductora profesionalREVISIÓN TÉCNICAAlberto Lima SánchezPreparatoria de la Universidad La Sallehttp://librosysolucionarios.net
Datos de catalogación bibliográficaWILSON, JERRY; ANTHONY J. BUFA; BO LOUFísica. Sexta ediciónPEARSON EDUCACIÓN, México, 2007ISBN: 978-970-26-0851-6Formato: 21 27 cmPáginas: 912Authorized translation from the English Language edition, entitled College Physics, Sixth Edition by Jerry D. Wilson, Anthony J. Buffa andBo Lou, published by Pearson Education Inc., publishing as PRENTICE HALL INC., Copyright 2007. All rights reserved.ISBN 0-13-149579-8Versión en español de la obra titulada College Physics, Sexta edición, de Jerry D. Wilson, Anthony J. Buffa y Bo Lou, publicadaoriginalmente en inglés por Pearson Education Inc., publicada como PRENTICE HALL INC., Copyright 2007. Todos losderechos reservados.Esta edición en español es la única autorizada.Edición en españolEditor:Enrique Quintanar Duartee-mail:enrique.quintanar@pearsoned.comEditor de desarrollo:Felipe Hernández CarrascoSupervisor de producción: Enrique Trejo HernándezEdición en inglésSenior Editor: Erik FahlgrenAssociate Editor: Christian BottingEditor in Chief, Science: Dan KaveneyExecutive Managing Editor: Kathleen SchiaparelliAssistant Managing Editor: Beth SweetenManufacturing Buyer: Alan FischerManufacturing Manager: Alexis Heydt-LongDirector of Creative Services: Paul BelfantiCreative Director: Juan LópezArt Director: Heather ScottDirector of Marketing, Science: Patrick LynchMedia Editor: Michael J. RichardsSenior Managing Editor, Art Production and Management:Patricia BurnsManager, Production Technologies: Matthew HaasManaging Editor, Art Management: Abigail BassArt Editor: Eric DayArt Studio: ArtWorksImage Coordinator: Cathy MazzuccaMgr Rights & Permissions: Zina ArabiaPhoto Researchers: Alexandra Truitt & Jerry MarshallResearch Manager: Beth BrenzelInterior and Cover Design: Tamara NewnamCover Image: Greg Epperson/Index Stock ImageryManaging Editor, Science Media: Nicole JacksonMedia Production Editors: William Wells, Dana DunnEditorial Assistant: Jessica BertaProduction Assistant: Nancy BauerProduction Supervision/Composition: Prepare, Inc.SEXTA EDICIÓN, 2007D.R. 2007 por Pearson Educación de México, S.A. de C.V.Atlacomulco Núm. 500, 5 PisoCol. Industrial Atoto53519, Naucalpan de Juárez, Edo. de MéxicoCámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana. Reg. Núm. 1031.Prentice Hall es una marca registrada de Pearson Educación de México, S.A. de C.V.Reservados todos los derechos. Ni la totalidad ni parte de esta publicación pueden reproducirse, registrarse o transmitirse, por un sistemade recuperación de información, en ninguna forma ni por ningún medio, sea electrónico, mecánico, fotoquímico, magnético oelectroóptico, por fotocopia, grabación o cualquier otro, sin permiso previo por escrito del editor.El préstamo, alquiler o cualquier otra forma de cesión de uso de este ejemplar requerirá también la autorización del editor o de susrepresentantes.ISBN 10: 970-26-0851-1ISBN 13: 978-970-26-0851-6Impreso en México. Printed in Mexico.1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 - 10 09 08http://librosysolucionarios.net
acerca de los autoresJerry D. Wilson nació en Ohio y es profesor emérito de física y ex director de la División de Ciencias Físicas y Biológicas de Lander University en Greenwood, Carolina del Sur. Recibió el grado delicenciado en ciencias de la Universidad de Ohio, el grado de maestro en ciencias del Union College y, en 1970, el grado de doctor en física de la Universidad de Ohio. Obtuvo el grado de maestroen ciencias mientras trabajaba como físico especialista en el comportamiento de materiales.Cuando estudiaba el doctorado, el profesor Wilson inició su carrera docente impartiendo cursosde física. Durante ese tiempo, fue coautor de un texto de física, del que actualmente circula la undécima edición. En combinación con su carrera docente, el profesor Wilson ha continuado con su labor de escribir libros, y es autor o coautor de seis textos. Aunque actualmente se ha retirado comoprofesor de tiempo completo, continúa escribiendo libros y artículos. Actualmente escribe la columna titulada The Curiosity Corner, que se publica semanalmente en periódicos locales y que tambiénse encuentra disponible en Internet.Anthony J. Buffa recibió el grado de licenciado en ciencias físicas del RensselaerPolytechnic Institute en Troy, Nueva York, y el grado de doctor en física de la Universidad de Illinois, en Urbana-Champaign. En 1970, el profesor Buffa se incorporóal cuerpo docente de California Polytechnic State University, en San Luis Obispo. Seretiró recientemente y ahora es maestro de medio tiempo en Cal Poly, como profesor emérito de física. Ha realizado trabajos de investigación en física nuclear en diferentes laboratorios de aceleradores de partículas, incluido el LAMPF en Los Alamos National Laboratory. Trabajó como investigador asociado en el departamentode radioanalítica durante 16 años.El principal interés del profesor Buffa sigue siendo la docencia. En el Cal Poly ha impartido cursos que van desde la introducción a la física hasta la mecánica cuántica; también desarrolló y supervisó numerosos experimentos delaboratorio e impartió cursos de física a los profesores de primaria y secundaria en los talleres organizados por la National Science Foundation (NSF). Combinando la física con su interés por el arte y la arquitectura, el doctor Buffa realiza trabajo artístico y hace sus propios dibujos, que utiliza para reforzar la efectividad de su labor en la enseñanzade la física. Además de continuar en la docencia, durante su retiro parcial, él y su esposa tratan de viajar más y esperan disfrutar de sus nietos durante mucho tiempo.Bo Lou es profesor de física en Ferris State University en Michigan. Sus responsabilidades primordiales como docente son impartir cursos de introducción a la física y de laboratorio en el nivel delicenciatura. El profesor Lou enfatiza la importancia de la comprensión conceptual de las leyes ylos principios básicos de la física y de sus aplicaciones prácticas al mundo real. También es un defensor entusiasta del uso de la tecnología en la enseñanza y el aprendizaje.El profesor Lou recibió los grados de licenciado y de maestro en ciencias en ingeniería ópticade la Universidad de Zhejiang, en China, en 1982 y 1985, respectivamente, y el grado de doctor enfísica en el campo de materia condensada de la Universidad Emory en 1989.El doctor Lou, su esposa Lingfei y su hija Alina residen actualmente en Big Rapids, Michigan.La familia Lou disfruta de los viajes, la naturaleza y el tenis.viihttp://librosysolucionarios.net
contenido abreviadoPrefacioXIXParte Uno: Mecánica123456Medición y resolución de problemas1Cinemática: descripción del movimientoMovimiento en dos dimensionesFuerza y movimientoTrabajo y energía32Circuitos eléctricos básicosMagnetismoCantidad de movimiento linealy choques 1777 Movimiento circular y gravitacional8 Movimiento rotacional y equilibrio9 Sólidos y fluidos 297216256591623Inducción y ondas electromagnéticasCircuitos de corriente alterna65668622 Reflexión y refracción de la luz 70523 Espejos y lentes 72924 Óptica física: la naturaleza ondulatoriade la luz76025 La visión y los instrumentos ópticosI Repaso de matemáticas (con ejemplos) paraFísica A-1338II Teoría cinética de los gasesIII Datos planetariosParte Tres: Oscilaciones y movimientoondulatorioA-5A-6IV Lista alfabética de elementos químicosA-7V Propiedades de isótopos seleccionadosA-7Respuestas a los ejercicios de refuerzoRespuestas a los ejercicios con númeroimpar A-17433ÍndiceI-1Parte Cuatro: Electricidad ymagnetismo15 Cargas, fuerzas y campos eléctricos16 Potencial eléctrico, energía792ApéndicesParte Dos: Termodinámicay capacitancia568Parte Cinco: Óptica14013 Vibraciones y ondas14 Sonido 467Corriente eléctrica y resistencia6710310 Temperatura y teoría cinética11 Calor 36712 Termodínamica .netA-10
ContenidoPrefacio14 FUERZA Y MOVIMIENTOXIXMedición y resoluciónde problemas 11.1 ¿Por qué estudiar física? 21.1 Por qué y cómo medimos 21.2 Unidades SI de longitud, masa y tiempo 3A fondo: 1.2 ¿Qué es el tiempo? 61.3 Más acerca del sistema métrico 71.4 Análisis de unidades 101.5 Conversión de unidades 12A fondo: 1.3 ¿Es importante la conversiónde unidades? 161.6 Cifras significativas 171.7 Resolución de problemas 20Repaso del capítulo 24Ejercicios 25A fondo:52CINEMÁTICA: DESCRIPCIÓNDEL MOVIMIENTO 322.1 Distancia y rapidez: cantidades escalares 332.2 Desplazamiento unidimensional y velocidad:cantidades vectoriales 35APRENDER DIBUJANDO: Coordenadas cartesianasy desplazamientounidimensional 352.3 Aceleración 40APRENDER DIBUJANDO: Signos de la velocidady la aceleración 422.4 Ecuaciones de cinemática(aceleración constante) 452.5 Caída libre 49A fondo: 2.1 Galileo Galilei y la Torre Inclinadade Pisa 51Repaso del capítulo 56Ejercicios 573MOVIMIENTO EN DOS DIMENSIONES1034.1 Los conceptos de fuerza y fuerza neta 1044.2 Inercia y la primera ley de Newtondel movimiento 1054.3 Segunda ley de Newton del movimiento 106A fondo: 4.1 Gravedades (g) de fuerza y efectossobre el cuerpo humano 1084.4 Tercera ley de Newton del movimiento 112A fondo: 4.2 Navegando contra el viento: virada 1154.5 Más acerca de las leyes de Newton: diagramasde cuerpo libre y equilibrio traslacional 116APRENDER DIBUJANDO: Fuerzas sobre un objeto en unplano inclinado y diagramasde cuerpo libre 1164.6 Fricción 121Repaso del capítulo 130Ejercicios 131TRABAJO Y ENERGÍA1405.1 Trabajo efectuado por una fuerza constante 141APRENDER DIBUJANDO: Trabajo: área bajo la curvade F contra x 142APRENDER DIBUJANDO: Cómo determinar el signodel trabajo 1435.2 Trabajo efectuado por una fuerza variable 1455.3 El teorema trabajo-energía: energía cinética 1485.4 Energía potencial 1525.5 Conservación de la energía 155A fondo: 5.1 La potencia de la gente: el uso de laenergía del cuerpo 156APRENDER DIBUJANDO: Intercambio de energía: unapelota que cae 1615.6 Potencia 164A fondo: 5.2 Conversión de energía híbrida 164Repaso del capítulo 168Ejercicios 1696Cantidad de movimiento linealy choques 1776.1 Cantidad de movimiento lineal 1786.2 Impulso 182673.1 Componentes del movimiento 683.2 Suma y resta de vectores 73APRENDER DIBUJANDO: Diagrame y sume 803.3 Movimiento de proyectiles 813.4 Velocidad relativa 90Repaso del capítulo 94Ejercicios 95ixhttp://librosysolucionarios.net
xContenido6.3 Conservación de la cantidad de movimientolineal 185A fondo: 6.1 Las bolsas de aire del automóvily las bolsas de aire en Marte 1866.4 Choques elásticos e inelásticos 1916.5 Centro de masa 1986.6 Propulsión a chorro y cohetes 204Repaso del capítulo 207Ejercicios 2077MOVIMIENTO CIRCULARY GRAVITACIONAL 2167.1 Medición angular 2177.2 Rapidez y velocidad angulares 219APRENDER DIBUJANDO: La aproximación de ángulopequeño 2197.3 Movimiento circular uniforme y aceleracióncentrípeta 223A fondo: 7.1 La centrífuga: separaciónde componentes de la sangre 2257.4 Aceleración angular 2287.5 Ley de la gravitación de Newton 231A fondo: 7.2 Exploración espacial: ayudade la gravedad 2387.6 Leyes de Kepler y satélites terrestres 238A fondo: 7.3 “Ingravidez”: efectos sobre el cuerpohumano 245Repaso del capítulo 247Ejercicios 2488MOVIMIENTO ROTACIONALY EQUILIBRIO 2568.1 Cuerpos rígidos, traslaciones y rotaciones 2578.2 Momento de fuerza, equilibrio y estabilidad 2598.3 Dinámica rotacional 270A fondo: 8.1 Estabilidad en acción 2718.4 Trabajo rotacional y energía cinética 2778.5 Cantidad de movimiento angular 280A fondo: 8.2 ¿Resbalar o rodar hasta parar? Frenosantibloqueo 281Repaso del capítulo 287Ejercicios 2889SÓLIDOS Y FLUIDOS2979.1 Sólidos y módulos de elasticidad 2989.2 Fluidos: presión y el principio de Pascal 302A fondo: 9.1 La osteoporosis y la densidad mineralósea (DMO) 304A fondo: 9.2 Un efecto atmosférico: posible dolorde oído 311A fondo: 9.3 Medición de la presión arterial 3129.3 Flotabilidad y el principio de Arquímedes 3139.4 Dinámica de fluidos y ecuación de Bernoulli 319*9.5 Tensión superficial, viscosidad y leyde Poiseuille 324A fondo: 9.4 Los pulmones y el primer alientodel bebé 325Repaso del capítulo 329Ejercicios 33010 Temperatura y teoría cinética33810.1 Temperatura y calor 33910.2 Las escalas de temperatura Celsiusy Fahrenheit 340A fondo: 10.1 Temperatura del cuerpo humano 34310.3 Leyes de los gases, temperatura absolutay la escala de temperatura Kelvin 343A fondo: 10.2 Sangre caliente contra sangre fría 34410.4 Expansión térmica 350APRENDER DIBUJANDO: Expansión térmica de área 35110.5 La teoría cinética de los gases 354A fondo: 10.3 Difusión fisiológica en procesosvitales 357*10.6 Teoría cinética, gases diatómicosy teorema de equipartición 357Repaso del capítulo 360Ejercicios 36111 calor36711.1 Definición y unidades de calor 36811.2 Calor específico y calorimetría 37011.3 Cambios de fase y calor latente 374APRENDER DIBUJANDO: De hielo frío a vaporcaliente 37711.4 Transferencia de calor 379A fondo: 11.1 Regulación fisiológica de la temperaturacorporal 380A fondo: 11.2 Física, la industria de la construccióny la conservación de la energía 384A fondo: 11.3 El efecto invernadero 388Repaso del capítulo 390Ejercicios 391http://librosysolucionarios.net
Contenido12 Termodinámica39712.1 Sistemas, estados y procesostermodinámicos 39812.2 Primera ley de la termodinámica 39912.3 Procesos termodinámicos para un gas ideal 403APRENDER DIBUJANDO: Apoyarse en isotermas 40912.4 Segunda ley de la termodinámicay entropía 410A fondo: 12.1 Vida, orden y la segunda ley 41412.5 Máquinas de calor y bombas térmicas 414APRENDER DIBUJANDO: Representación del trabajoen ciclos térmicos 415A fondo: 12.2 La termodinámica y el cuerpohumano 42012.6 Ciclo de Carnot y máquinas de calorideales 422Repaso del capítulo 425Ejercicios 42613 VIBRACIONES Y ONDAS43313.1 Movimiento armónico simple 434APRENDER DIBUJANDO: Oscilación en un pozo parabólicode potencia 43713.2 Ecuaciones de movimiento 43913.3 Movimiento ondulatorio 44613.4 Propiedades de las ondas 449A fondo: 13.1 Terremotos, ondas sísmicasy sismología 45013.5 Ondas estacionarias y resonancia 454A fondo: 13.2 Resonancias deseablese indeseables 458Repaso del capítulo 459Ejercicios 46014 Sonido46714.1 Ondas sonoras 468A fondo: 14.1 El ultrasonido en la medicina 47014.2 La rapidez del sonido 47114.3 Intensidad del sonido y nivel de intensidaddel sonido 474A fondo: 14.2 La fisiología y la física del oídoy de la audición 47514.4 Fenómenos acústicos 48114.5 El efecto Doppler 484A fondo: 14.3 Aplicaciones Doppler:células sanguíneas y gotas de lluvia 490xi14.6 Instrumentos musicales y característicasdel sonido 491Repaso del capítulo 496Ejercicios 49815 Cargas, fuerzas y camposeléctricos 50515.115.215.315.4Carga eléctrica 506Carga electrostática 508Fuerza eléctrica 512Campo eléctrico 517APRENDER DIBUJANDO: Uso del principio de superposición para determinarla dirección del campoeléctrico 518APRENDER DIBUJANDO: Trazado de líneas eléctricasde fuerza 521A fondo: 15.1 Relámpagos y pararrayos 523A fondo: 15.2 Campos eléctricos en las fuerzaspoliciacas y en la naturaleza: armasparalizantes y peces eléctricos 52415.5 Conductores y campos eléctricos 526*15.6 Ley de Gauss para campos eléctricos:un enfoque cualitativo 528Repaso del capítulo 529Ejercicios 53016 POTENCIAL ELÉCTRICO, ENERGÍAY CAPACITANCIA 53616.1 Energía potencial eléctrica y diferenciade potencial eléctrico 537APRENDER DIBUJANDO: V es independiente del puntode referencia 53816.2 Superficies equipotenciales y el campoeléctrico 543APRENDER DIBUJANDO: Relación gráfica entre líneasde campo eléctrico yequipotenciales 54716.3 Capacitancia 549A fondo: 16.1 Potencial eléctrico y transmisiónde señales nerviosas 55216.4 Dieléctricos 55216.5 Condensadores en serie y en paralelo 557Repaso del capítulo 561Ejercicios 56217 Corriente eléctrica y resistencia56817.1 Baterías y corriente directa 569APRENDER DIBUJANDO: Dibujo de circuitos 57117.2 Corriente y velocidad de deriva 57117.3 Resistencia y ley de Ohm 573A fondo: 17.1 La “biogeneración” de alto voltaje 575A fondo: 17.2 Análisis de impedancia bioeléctrica(AIB) 57817.4 Potencia eléctrica 580Repaso del capítulo 585Ejercicios 586http://librosysolucionarios.net
xiiContenido18 Circuitos eléctricos básicos59118.1 Combinaciones de resistencias en serie,en paralelo y en serie-paralelo 59218.2 Circuitos de múltiples mallasy reglas de Kirchhoff 599APRENDER DIBUJANDO: Diagramas de Kirchhoff: unainterpretación gráfica del teoremade la malla de Kirchhoff 60218.3 Circuitos RC 60418.4 Amperímetros y voltímetros 607A fondo: 18.1 Aplicaciones de los circuitos RCa la cardiología 60818.5 Circuitos domésticos y seguridad eléctrica 611A fondo: 18.2 Electricidad y seguridad personal 614Repaso del capítulo 615Ejercicios 61620 Inducción y ondaselectromagnéticas65620.1 Fem inducida: ley de Faraday y ley de Lenz 65720.2 Generadores eléctricos y contra fem 663A fondo: 20.1 La inducción electromagnética en eltrabajo: linternas y antiterrorismo 664A fondo: 20.2 Inducción electromagnética en acción:pasatiempos y transportación 66620.3 Transformadores y transmisión de energía 66820.4 Ondas electromagnéticas 672Repaso del capítulo 679Ejercicios 67921 Circuitos de corrientealterna 68621.121.221.321.421.5Resistencia en un circuito de ca 687Reactancia capacitiva 689Reactancia inductiva 691Impedancia: circuito RLC 693Resonancia en circuitos 697A fondo: 21.1 Circuitos osciladores: emisoresde radiación electromagnética 699Repaso del capítulo 700Ejercicios 70122 Reflexión y refracciónde la luz 70519 Magnetismo62319.1 Imanes, polos magnéticos y direccióndel campo magnético 62419.2 Intensidad del campo magnéticoy fuerza magnética 62619.3 Aplicaciones: partículas cargadas en camposmagnéticos 62919.4 Fuerzas magnéticas sobre conductorescon corriente eléctrica 63219.5 Aplicaciones: conductores con corrienteen campos magnéticos 63519.6 Electromagnetismo: la fuente de los camposmagnéticos 63719.7 Materiales magnéticos 641A fondo: 19.1 La fuerza magnética en la medicinadel futuro 642*19.8 Geomagnetismo: el campo magnético terrestre22.1 Frentes de onda y rayos 70622.2 Reflexión 70722.3 Refracción 708APRENDER DIBUJANDO: Trazado de los rayosreflejados 708A fondo: 22.1 Una noche oscura y lluviosa 709A fondo: 22.2 Las lentes “perfectas” y el índicenegativo de refracción 71522.4 Reflexión interna total y fibras ópticas 717A fondo: 22.3 Aplicaciones médicas de las fibrasópticas 72022.5 Dispersión 721A fondo: 22.4 El arco iris 722Repaso del capítulo 723Ejercicios 72464419.2 El magnetismo en la naturaleza 645Repaso del capítulo 647Ejercicios 648A fondo:http://librosysolucionarios.net
Contenido23 Espejos y lentesxiiiAPRENDER DIBUJANDO: Tres polarizadores (véase el72923.1 Espejos planos 73023.2 Espejos esféricos 732A fondo: 23.1 Todo se hace con espejos 733APRENDER DIBUJANDO: Diagramas de rayospara un espejo (véaseel ejemplo 23.2) 73423.3 Lentes 740APRENDER DIBUJANDO: Diagrama de rayos para lentes(véase el ejemplo 23.5) 743A fondo: 23.2 Lentes de Fresnel 74823.4 La ecuación del fabricante de lentes 750*23.5 Aberraciones de las lentes 752Repaso del capítulo 753Ejercicios 754Ejemplo integrado 24.6) 778*24.5 Dispersión atmosférica de la luz 782A fondo: 24.2 Las pantallas de cristal líquidoy la luz polarizada 783A fondo: 24.3 Biopsia óptica 785Repaso del capítulo 785Ejercicios 78625 La visión y los instrumentosópticos 79225.1 El ojo humano 79325.1 Corrección de la córnea y cirugía 79725.2 Microscopios 79925.3 Telescopios 80325.4 Difracción y resolución 807A fondo: 25.2 Telescopios para radiaciónno visible 808*25.5 Color 810Repaso del capítulo 813Ejercicios 814A fondo:APÉNDICE I Repaso de matemáticas (con ejemplos)para Física A-124 Óptica física: la naturalezaondulatoria de la luz 76024.1 El experimento de Young de la doblerendija 76124.2 Interferencia en películas delgadas 764A fondo: 24.1 Lentes no reflectantes 76824.3 Difracción 76824.4 Polarización 775APÉNDICE II Teoría cinética de los gases A-5APÉNDICE III Datos planetarios A-6APÉNDICE IV Lista alfabética de elementos químicos(la tabla periódica aparece alfinal del libro) A-7APÉNDICE V Propiedades de isótoposseleccionados A-7Respuestas a los ejercicios de refuerzo R-10Respuestas a los ejercicios con númeroimpar R-17Índice I-1http://librosysolucionarios.net
APRENDER DIBUJANDOCoordenadas cartesianas y desplazamientounidimensional 35Signos de la velocidad y la aceleración 42Diagrame y sume 80Fuerzas sobre un objeto en un plano inclinadoy diagramas de cuerpo libre 116Trabajo: área bajo la curva de F contra x 142Cómo determinar el signo del trabajo 143Intercambio de energía: una pelota que cae 161Aproximación de ángulo pequeño 219Expansión térmica de área 351De hielo frío a vapor caliente 377Apoyarse en isotermas 409Representación del trabajo en ciclos térmicos 415Oscilación en un pozo parabólico de potencia 437AplicacionesUso del principio de superposición paradeterminar la dirección del campo eléctrico 518Trazado de líneas eléctricas de fuerza 521ΔV es independiente del punto de referencia 538Relación gráfica entre líneas de campo eléctricoy equipotenciales 547Dibujo de circuitos 571Diagramas de Kirchhoff: una interpretación gráficadel teorema de la malla de Kirchhoff 602Trazado de los rayos reflejados 708Diagrama de rayos para espejos (véase elejemplo 23.2) 734Diagrama de rayos para lentes (véase el Ejemplointegrado 24.6) 778Tres polarizadores (véase el Ejemplo integrado 24.6) 778[Las secciones A fondo aparecen en negritas; (bio) indica una aplicación biomédica]Capítulo 1¿Por qué estudiar física? 2Sistema de capilares (bio) 11¿Es importante la conversión de unidades? 16Extracción de sangre (bio) 23¿Cuántos glóbulos rojos hay en la sangre? (bio) 24Longitud de los capilares (bio) 14, 27Sistema circulatorio (bio) 27Ritmo cardiaco (bio) 28Glóbulos rojos (bio) 28Etiquetas de productos e información nutricional (bio) 30Glóbulos blancos y plaquetas (bio) 30Cabello humano (bio) 30Capítulo 2Caída libre en la Luna 50Galileo Galilei y la Torre Inclinada de Pisa 51Tiempo de reacción (bio) 53Caída libre en Marte 56La Torre Taipei 101 65Capítulo 3Resistencia del aire y alcance 88El salto más largo (bio) 88Reabastecimiento de combustible en el aire 91Capítulo 4Gravedades (g) de fuerza y efectos sobre el cuerpo humano(bio) 108Navegando contra el viento: virada 115Tracción de las piernas (bio) 119De puntillas (bio) 120Fricción (neumáticos de los automóviles de carrera) 122Resistencia del aire 128Paracaidismo y velocidad terminal 129Aerofrenado 129Fuerza de abatimiento y automóviles de carrera 137Neumáticos para automóviles de carrera y de pasajeros 137Descenso por una pendiente 138Capítulo 5La potencia de la gente: el uso de la energía del cuerpo 156Conversión de energía híbrida 164Motores y potencia 166Levantamiento de pesas (bio) 169Capítulo 6Cómo atrapar una bola rápida 184Fuerza de impulso y lesiones corporales (bio) 184Un follow-through en los deportes 185La bolsa de aire del automóvil y las bolsas de aireen Marte 186Centro de masa en un atleta de salto de altura 204Propulsión a chorro (bio) 204Retroceso de un rifle 205Empuje de un cohete 205Empuje en reversa de los aviones a reacción 206Golpe de karate 209Propulsión de lanchas mediante ventilador 210Aves que atrapan peces (bio) 212Flamingos sobre una extremidad (bio) 214Capítulo 7Medición de la distancia angular 218El carrusel y la rapidez rotacional 221Rapidez de una centrífuga 224La centrífuga: separación de componentesde la sangre (bio) 225Manejando en un camino curvo 227Discos compactos (CD) y aceleración angular 229Cocción uniforme en un horno de microondas 230Órbita de satélites geosincrónicos 234Exploración espacial: ayuda de la gravedad 238Órbitas satelitales 242“Ingravidez” (gravedad cero) e ingravidez aparente 244“Ingravidez”: efectos sobre el cuerpo humano (bio) 245Colonias espaciales y gravedad artificial 246Lanzamiento hacia fuera al tomar una curva 250xivhttp://librosysolucionarios.net
ContenidoCaminos peraltados 250Caminatas espaciales 253Capítulo 8Momento de fuerza muscular (bio) 260Mi espalda adolorida (bio) 261No hay momento de fuerza neto: la cruz de hierro (bio) 266Bases rodantes bajas y centro de gravedad de los automóvilesde carreras 268El desafío del centro de gravedad (bio) 268Estabilización de la Torre Inclinada de Pisa 269Estabilidad en acción 271Momento de fuerza de un yo-yo 276¿Resbalar o rodar hasta parar? Frenos antibloqueo 281Cantidad de movimiento angular en clavadistas y patinadores(bio) 283Tornados y huracanes 283Lanzamiento en espiral de un balón de fútbol americano 285Giroscopio 285Precesión del eje de la Tierra 285Rotores de helicópteros 286Dolor de espalda (bio) 288Gimnasia y balance (bio) 288Fuerza muscular (bio) 289Tracción Russell (bio) 290Terapia física de rodilla (bio) 290Equilibristas en una cuerda floja 291Rizos en una montaña rusa 294Gato que se cae (bio) 295Capítulo 9Extensión de un hueso (fémur) (bio) 300La osteoporosis y la densidad mineral ósea (DMO) (bio) 304Frenos, amortiguadores, elevadores y gatos hidráulicos 307Manómetros, medidores de presión de neumáticosy barómetros 309Un efecto atmosférico: un posible dolor de oído (bio) 311Medición de la presión arterial (bio) 312Infusión intravenosa: ayuda de la gravedad (bio) 312Vejigas natatorias de los peces o vejigas de gas (bio) 317Punta del iceberg 318Flujo sanguíneo: colesterol y placa (bio) 321Rapidez de la sangre en la aorta (bio) 321Chimeneas y el principio de Bernoulli 322Sustentación de aviones 322Un chorro de agua 324Los pulmones y el primer aliento del bebé (bio) 325Aceites de motor y viscosidad 327Ley de Poiseuille: una transfusión sanguínea (bio) 328Una cama de clavos (bio) 331Forma de las torres de agua 331Bebedero para mascotas 332Marca de Plimsoll de cargado seguro 334Máquina de movimiento perpetuo 334Dirigibles 334Automóviles de carrera Indy y el túnel Venturi 335Rapidez del flujo sanguíneo (bio) 335Flujo sanguíneo en la arteria pulmonar (bio) 336Transfusión sanguínea (bio) 337Extracción de sangre (bio) 337Capítulo 10Termómetros y termostatos 340Temperatura del cuerpo humano (bio) 343xvSangre caliente contra sangre fría (bio) 344Brechas de expansión 352Por qué los lagos se congelan primero en la superficie 353La ósmosis y los riñones (bio) 357Difusión fisiológica en procesos vitales (bio) 357Temperaturas más alta y más baja registradas 361Enfriamiento en cirugías a corazón abierto (bio) 361Capacidad pulmonar (bio) 362Difusión gaseosa y la bomba atómica 365Capítulo 11A bajar ese pastel de cumpleaños (bio) 369Calor específico y quemaduras en la boca (bio) 371Cocinando en el pico Pike 378Mantener los órganos listos para un trasplante (bio) 378Regulación fisiológica de la temperaturacorporal (bio) 380Ollas con fondo de cobre 381Aislamiento térmico: prevención de la pérdida de calor 382Física, la industria de la construcción y la conservaciónde la energía 384Ciclos de convección atmosférica para el día y la noche 384Valores R 384Convección forzada en refrigeradores, en sistemasde calefacción y enfriamiento, y en el cuerpo (bio) 385Aislante de espuma de polímero 385Termografía (bio) 387El efecto invernadero (bio) 388Paneles solares 389Protección de los árboles frutales durantelas heladas (bio) 389Vestimenta para el desierto 389Botellas termo 389Diseño solar pasivo 390Colectores solares para calefacción 395Capítulo 12Equilibrio de energía: ejercitarse usando la física (bio) 401Cómo no reciclar una lata de aerosol 406Exhalación: ¿soplo frío o caliente? (bio) 407Máquinas de movimiento perpetuo 410Vida, orden y la segunda ley (bio) 414Eficiencia térmica de las máquinas 416Motores de combustión interna y el ciclo de Otto 417La termodinámica y el cuerpo humano (bio) 420Refrigeradores como bombas térmicas 421Acondicionamiento de aire/bomba de calor: un sistemaambidextro 422Capítulo 13Amortiguamiento: básculas domésticas, amortiguadoresy protección contra terremotos 446Olas marinas 449Terremotos, ondas sísmicas y sismología 450Interferencia destructiva: auriculares de los pilotos 452Instrumentos musicales de cuerda 455Afinación de una guitarra 457Resonancias deseables e indeseables 458Empuje de un columpio en resonancia 459Frecuencias de radio 464Capítulo 14Audición infrasónica y ultrasónica en animales (bio) 468Sonar 469El ultrasonido en la medicina (bio) 470http://librosysolucionarios.net
xviContenidoSirenas de niebla de baja frecuencia 474La fisiología y la física del oído y de la audición (bio) 475Proteja sus oídos (bio) 480Pulsos e instrumentos de cuerda 484Radar de tráfico 488Estampido sónico 489Chasquido de un látigo 489Aplicaciones Doppler: células sanguíneas y gotas de lluvia(bio) 490Órganos de tubo 492Instrumentos de viento y de metal 493El ultrasonido en el diagnóstico médico (bio) 499El ultrasonido y los delfines (bio) 499Rapidez del sonido en tejidos humanos (bio) 499Tamaño del tímpano (bio) 499Frecuencia fundamental del canal auditivo (bio) 503El helio y el efecto de la “voz del pato Donald” 503Capítulo 15Uso de los semiconductores 508Aplicación de la carga electrostática 512Relámpagos y pararrayos 523Campos eléctricos en las fuerzas policiacas y en la naturaleza(bio) 524Seguridad en las tormentas eléctricas (ejercicio 70) (bio) 533Campos eléctricos en un monitor de computadora 535Capítulo 16Creación de los rayos X 540La molécula de la agua: la molécula de vida (bio) 542Voltajes comunes (tabla 16.1) 546Desfibriladores cardiacos (bio) 551Potencial eléctrico y transmisión de señales nerviosas 552Diseño de teclados de computadora 556Operación de monitores de computadora (ejercicio 29) 563Transmisión de señales nerviosas (ejercicios 106 y 107) (bio)567Capítulo 17Operación de una batería 569Baterías de automóviles en operación 570Riesgos
Contenido ix Prefacio XIX 1 Medición y resolución de problemas 1 A fondo: 1.1 ¿Por qué estudiar física? 2 1.1 Por qué y cómo medimos 2 1.2 Unidades SI de longitud, masa y tiempo 3 A fondo: 1.2 ¿Qué es el tiempo? 6 1.3 Más acerca del sistema métrico 7 1.4 Análisis de unidades 10 1.5 Conversión de unidades 12 A fondo: 1.3 ¿Es importante la conversión de unidades? 16
