Curso de Fisica General Saveniev

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  • Solo eAp. 11. OINAI.lICA DE UN "UNTO :lL\TfJlIAI,

    resultado del dlllSlll'rolJo de J. fisica del tomo, l. situacin es an101Ja. Las ecuaciones da m-uinica cuntica tlmbiell oftllCen eu ellmite (para ma!;~ mayores qua las del 'tomo) lu ecuaciones de lamecniu cl~iea. Por consiguiente. lo. mecnica clica tambi'n Hba incluido en la mecnic. cuntica COmo IRI easo limite.

    Asl, PUM, el fomento de las ciencias no h. tborndOl la mecllie.elbic., sino que ha mOlltndo su limit.ada aplicacin. Le. mecnicaclsic., basad. en las leyes de Newtoll, "la mecnica de los cuerposde grandes masu (en comparaci6n con la masa de 103 UOmOS). quese mueven a pequeli... velocidades (en complltDe/n con 111; de l.lut).

    7, Primera ley de Newfon. Sistemas inercialesde referend.!l

    La primera ley de Newton se enuncia del ailuiente modo: tockJcuupo ~rllUJnt(% en su Ulaoo tk rtp060 o tk movimIento rectmMO1UI1lornul mftnllllf otroJ cutrpot no acten sob,.,. IllI le obliguen a cambtar tk utado. Lo!l dos indieadOll estados se d.lstioruen por :rer lo. ate-luacin de cuerpo igu.1 cuo. Por esta cau.sa, la enunciacin de laprimera ley puede tomu la silUiente forma: la velocidad de todocuerpo queda coutante (en puticular, nula), milltltras l. acci6nde otros cuerpos sobre istel:lo pro\'oque su varladn.

    r... primera ley de N....ton se cumple no en todo s.is.tema de referenei. Mis. arriba ya iodieamos que al cadcter del movimiento de-pende del sisten1.1 de ref6l"encia elegido. Consideremos dos sistemasde referencia en mo\'lmiento COIl cierta acelecacin, uno respecto otro. Si con relacin a uno de ell03 el cuerpo at' en repOllO. en loque ats6.e al segundo se mover.i, por lo visto, con aceleracl6n. Porlo t.nto, l. primera ley de Newton no puede cumplirse IIn los dos.sistemu a.l mismo tiempo.

    Recibe el nombre de illerclo/ el sislema de referencia. en el que secumple la. primera lay de Nawton. La propio loy es a veccs llamada

    I~/I de Inercia. El sistema da reforonda en el que la primera ley deNowton no se cUlnple, denominase sistema no lnereisl do refereocia,Todo ,istemll de l'9ferenela que respecto de cierto sistemll inercialesU en movimiento reclillneo uniforme (M decir, a velocid.d cons-tanle). tllmbin ser' inerCilll. Esto se estudlarli con m delalle enel ! 12.

    De forma experimental" ha estoblecido que el sistema de refe-rencia cuyo centro coincide con 01 Sol, mientras que los ojes est'ndirilidos hacia estrellas e1l1l1idas del modo corre.spondiante, es inerei.l. este recibe el nombre do fitiema IuliodnlriaJ de re/ereneio(helios en griego Sol). Cu.lquiec s.i.stema de refereneia en moYimienLotllCtiHneo uniforme respeeLo del sistema heliocntrico, ser ~nllC'C111.

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  • (8.8)

    I l. &EGUND... !.EY DE NK\\'TOl'l ~7

    titnt un. fonntl mb complie.d.: 8

    P-Vl "'le' ( .7)Aqul m e3 la Ibm.da tn4.Ja en reprno del cuerpo (pan u"'" O), e, la"elocldad do la luz; en el vaco. La inlerpretacin de (8.7) puede serl. slguienle: la masa del euf'rpo no qued. consl.lnle (como se suponll'en meeAniea newlonianll), sino que varl:a con JI velocidad segn la.l.y

    m(v)-v~Corno resultado, la e:-:prcsln (8.7) puede ser rf'prosenlada como

    p_m.(v)v, (8.9)lo que es anlogo a (8.4).

    Lo mua m (v) defioida con la frmula (8.8) rooibe el nombre demasa reltlvi.la. o l1\Q,SQ tn mDcimitnto. En adelante, la dcsiguat'eme-con el smbolo m.

    9. Segundo ley de Newton1.1 segunda ley de N_ton dico: la. velocidad de tyu/ad4n de 4z

    canlidad de mouimienlo dtl aarpo ti igual a. lA /lI.uUJ. F apUcadll Do 1/:d, F 9?f"'" . ( .1)

    La ecullcin (9.t) denominase ~ua.ci6n de mDt'imitnto del cuerpo.Suslitu}'endo p en (8.4) por el producto mv }' tornando en eonsi-

    der.ein que en la mllCnlca ncwtoniana .!O supone que la masa es-constanle, es posible represenur la correlacin (9.1) Ilsi

    m.w = F, (\I.2}donde w _ v, Do l.l&to lDodo hem08l1egndo o otr. enunciacin de 'a.H,uDda. lay de Newlon: el producto de I mala Ml cucrpo por '" lU:ele-raci6n ti ilUAl a la /uerUJ que achJo I()bre ll.

    Lo con-elaeill (9.2) provoc.ba y cOlllilla pro"ocando entro los-lisicos Ilgudas di.scusiolle5. HIlSla la feena no hay UDIl interprolocingene.nl de. ditno correlad6n. La dificultad radica en que no hayprocedimientos independiente5 para definir m y r, magnitudes que-entran en la ecuacin (9.2). P/lI'I deterrninll' IlII' de ellas (m o F>es preciso nacO' uso de l. correlacin (9.2) en dOllde estu dos m.~rtudes estn ligadas entro s y con la aceleraci6nw. Por ejemplo, en ellibro de S. E. Jaikn .Fundamentos fsCOll de mee'"ic.. en l. p-

    SABRAJANResaltado

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  • ftl CAP 11 OI>;A)lIC" OC UN PlIN'I'O /lI.\TERI.'-':t(10)_ llllj =~_L. -.La dimen.sin de la fucrn

    WI -= Iml IIDI =- MLT-l.De modo anlego se C!tablecen las dimensionC'.S de las dem m.g-nitudes.

    11. Tercera ley de NewtonTodli aCcin entre cuorpo! tiene cllricter de interacciu: ~i el

    c.erpo 1 acta ~obl'(l el cuerpo 2 con una fuerza 1',1' a su vez, elcllerpo 2 acta sobre el cuerpo 1 con una fnl!rto Fu.

    La teteero ley de Nowton afirma que las !uerzlUcon las que actan,uno $Obre olra, lo, cuerpo. en interacci6n .o,~ 19ua/es en magnitud y desentido opuesto. Empleando lag designaciones de 1811 fuerzas dadas mbarribll, el contenido de lo ter~era ley pUl:ldo ser representado en formade una igualdad:

    De la tercera ley de Newloll se deduce quo bs fuerzitS surgena pares: con coda fuuZIl aplicada a cierto cuerpo puede.ser comparadauna fuerza de igual marnilud y de direccin contruia. aplicada aotro cuerpo que interacta con el dado.

    La tercer. ley de Newton no es siempre jusla. Se cumple con ri~rosidad en uso de interacciones de eonlaclo (es decir, aquellas que

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  • NDICEPRLOGORECOMENDACIONES METODOLGICASINTRODUCCINPRIMERA PARTE : FUNDAMENTOS FSICOS DE MECNICACAPTULO 1 : CINEMATICA1.1_MOVIMIENTO MECNICO1.2_CIERTA INFORMACIN ACERCA DE LOS VECTORES1.3_VELOCIDAD1.4_ACELERACIN1.5_CINEMTICA DEL MOVIMIENTO DE ROTACINCAPITULO 2 : DINMICA DE UN PUNTO MATERIAL2.6_MECNICA CLSICA . LMITES DE SU APLICACIN2.7_PRIMERA LEY DE NEWTON. SISTEMAS INERCIALES DE REFERENCIA2.8_MASA Y CANTIDAD DE MOVIMIENTO DE UN CUERPO2.9_SEGUNDA LEY DE NEWTON2.10_UNIDADES Y DIMENSIONES DE LAS MAGNITUDES FSICAS2.11_TERCERA LEY DE NEWTON2.12_PRINCIPIO DE RELATIVIDAD DE GALILEO2.13_FUERZAS2.14_FUERZAS ELSTICAS2.15_FUERZAS DE ROZAMIENTO2.16_FUERZA DE GRAVEDAD Y PESO2.17_APLICACIN PRCTICA DE LAS LEYES DE NEWTONCAPITULO 3 : PRINCIPIOS DE CONSERVACIN3.18_MAGNITUDES QUE SE CONSERVAN3.19_ENERGA CINTICA3.20_TRABAJO3.21_FUERZAS CONSERVATIVAS3.22_ENERGA POTENCIAL EN UN CAMPO EXTERIOR DE FUERZAS3.23_ENERGA POTENCIAL DE INTERACCIN3.24_PRINCIPIO DE CONSERVACIN DE LA ENERGA3.25_ENERGA DE LA DEFORMACIN ELSTICA3.26_CONDICIONES DE EQUILIBRIO DE UN SISTEMA MECNICO3.27_PRINCIPIO DE CONSERVACIN DE LA CAVIDAD DE MOVIMIENTO3.28_CHOQUE DE DOS CUERPOS3.29_PRINCIPIO DE CONSERVACIN DEL MOMENTO DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO3.30_MOVIMIENTO EN UN CAMPO CENTRAL DE FUERZAS3.31_PROBLEMA DE LOS DOS CUERPOSCAPITULO 4 : SISTEMAS NO INERCIALES DE REFERENCIA4.32_FUERZAS DE INERCIA4.33_FUERZA CENTRFUGA DE INERCIA4.34_FUERZA DE CORIOLIS4.35_PRINCIPIOS DE CONSERVACIN EN SISTEMAS NO INERCIALES DE REFERENCIACAPITULO 5 : MECNICA DEL SLIDO5.36_MOVIMIENTO DE UN SLIDO5.37_MOVIMIENTO DEL CENTRO DE MASAS DE UN SLIDO5.38_ROTACIN DE UN SLIDO ALREDEDOR DE UN EJE INMVIL5.39_MOMENTO DE INERCIA5.40_CONCEPTO DE TENSOR DE INERCIA5.41_ENERGA CINTICA DE UN SLIDO EN ROTACIN5.42_ENERGA CINTICA DE UN SLIDO DURANTE EL MOVIMIENTO PLANO5.43_APLICACIN DE LAS LEYES DE DINMICA DEL SLIDO5.44_GIROSCOPIOSCAPITULO 6 : GRAVITACIN UNIVERSAL6.45_LEY DE LA GRAVITACIN UNIVERSAL6.46_CAMPO GRAVITATORIO6.47_PRINCIPIO DE EQUIVALENCIA6.48_VELOCIDADES CSMICASCAPITULO 7 : MOVIMIENTO VIBRATORIO7.49_GENERALIDADES SOBRE LAS VIBRACIONES7.50_VIBRACIONES PEQUEAS7.51_NMEROS COMPLEJOS7.52_ECUACIONES DIFERENCIALES LINEALES7.53_VIBRACIONES ARMNICAS7.54_EL PNDULO7.55_DIAGRAMA VECTORIAL7.56_PULSACIONES7.57_COMPOSICIN DE VIBRACIONES PERPENDICULARES ENTRE S7.58_VIBRACIONES AMORTIGUADAS7.59_AUTOVIBRACIONES7.60_VIBRACIONES FORZADAS7.61_RESONANCIA PARAMTRICACAPTULO 8 : MECNICA RELATIVISTA8.62_TEORA ESPECIAL DE LA RELATIVIDAD8.63_TRANSFORMACIONES DE LORENTZ8.64_COROLARIOS DE LAS TRANSFORMACIONES DE LORENTZ8.65_INTERVALO8.66_TRANSFORMACIN Y COMPOSICIN DE VELOCIDADES8.67_EXPRESIN RELATIVISTA PARA LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO8.68_EXPRESIN RELATIVISTA PARA LA ENERGA8.69_TRANSFORMACIONES DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO Y DE LA ENERGA8.70_INTERACCIN ENTRE MASA Y ENERGA8.71_PARTCULAS CON MASA EN REPOSO NULACAPTULO 9 : HIDRODINMICA9.72_LNEAS Y TUBOS DE CORRIENTE. CONTINUIDAD DEL FLUJO9.73_ECUACIN DE BERNOULLI9.74_SALIDA DE UN LQUIDO POR UN ORIFICIO9.75_FUERZAS DE ROZAMIENTO INTERNO9.76_CORRIENTES LAMINAR Y TURBULENTA9.77_CORRIENTE DE UN LQUIDO POR UN TUBO REDONDO9.78_MOVIMIENTO DE SLIDOS EN LQUIDOS Y GASESSEGUNDA PARTE : FSICA MOLECULAR Y TERMODINMICACAPITULO 10 : GENERALIDADES10.79_FSICA ESTADSTICA Y TERMODINMICA10.80_MASA Y DIMENSIONES DE LAS MOLCULAS10.81_ESTADO DEL SISTEMA. TRANSFORMACIN10.82_ENERGA INTERNA DEL SISTEMA10.83_PRIMER PRINCIPIO DE TERMODINMICA10.84_TRABAJO QUE REALIZA UN CUERPO DURANTE LAS VARIACIONES DE VOLUMEN10.85_TEMPERATURA10.86_ECUACIN DE ESTADO DE UN GAS IDEAL10.87_ENERGA INTERNA Y CAPACIDAD CALORFICA DE UN GAS IDEAL10.88_ECUACIN DE LA ADIABTICA DE UN GAS IDEAL10.89_TRANSFORMACIONES POLITRPICAS10.90_TRABAJO QUE REALIZA UN GAS IDEAL DURANTE DIVERSAS TRANSFORMACIONES10.91_GAS DE VAN DER WAALS10.92_FRMULA BAROMTRICACAPITULO 11 : FSICA ESTADISTICA11.93_CIERTOS DATOS SOBRE LA TEORA DE LAS PROBABILIDADES11.94_CARCTER DEL MOVIMIENTO TRMICO DE LAS MOLCULAS11.95_NMERO DE CHOQUES DE LAS MOLCULAS CONTRA LA PARED11.96_PRESIN DEL GAS CONTRA LA PARED11.97_ENERGA MEDIA DE LAS MOLCULAS11.98_DISTRIBUCIN DE MAXWELL11.99_COMPROBACIN EXPERIMENTAL DE LA LEY DE DISTRI