(Opción 2)

(1)

Física

universitaria

YOUNG • FREEDMAN

SEARS • ZEMANSKY

Decimosegunda edición

(2)

(3)

Longitud

1 año luz 5

9.461 3

10

15

m

Área

Volumen

Tiempo

Ángulo

Rapidez

1 furlong/14 días

5

1.662

3

10

24

_m/s

1 mi/h

5 1.466 ft/s

5 0.4470 m/s

5 1.609 km/h

1 km/h

5 0.2778 m/s

5 0.6214 mi/h

1 mi/min

5 60 mi/h

5 88 ft/s

1 ft/s

5 0.3048 m/s

1 m/s

5 3.281 ft/s

1 rev/min (rpm)

5 0.1047 rad/s

1 revolución

5 360°

5

2 p

rad

1°

5 0.01745 rad

5 p

/180 rad

1 rad

5 57.30°

5 180°/

p

1 año

5 365.24 d

5

3.156

3

10

7

s

1 d

5 86,400 s

1 h

5 3600 s

1 min

5 60 s

1 galón

5 3.788 litros

1 ft

3

₅

_{0.02832 m}

3

₅

_{28.32 litros}

₅

_{7.477 galones}

1 litro

5 1000 cm

3

₅

₁₀

23

_m

3

₅

_{0.03531 ft}

3

₅

_{61.02 in}

3

1 ft

5 144 in

2

₅

_{0.0929 m}

2

1 in

2

₅

_{6.452 cm}

2

1 m

2

₅

₁₀

4

_cm

2

₅

_{10.76 ft}

2

1 cm

2

5 0.155 in

2

1 milla náutica

5 6080 ft

1 Å

5

10

210

_m

₅

₁₀

28

_cm

₅

₁₀

21

_nm

1 mi

5 5280 ft

5 1.609 km

1 yd

5 91.44 cm

1 ft

5 30.48 cm

1 in.

5 2.540 cm

1 cm

5 0.3937 in

1 m

5 3.281 ft

5 39.37 in

1 km

5 1000 m

5 0.6214 mi

1 m

5 100 cm

5 1000 mm

5

10

6

_m

₅

₁₀

9

_nm

Aceleración

Masa

1 kg tiene un peso de 2.205 lb cuando

g

5 9.80 m>s

2

Fuerza

Presión

Energía

Equivalencia masa-energía

Potencia

1 Btu/h

5 0.293 W

1 hp

5 746 W

5 550 ft

#

lb/s

1 W

5 1 J/s

1 eV

4

1.074

3

10

29

_u

1 u 4 931.5 MeV

1 kg 4 8.988

3

10

16

_J

1 kWh

5

3.600

3

10

6

_J

1 eV

5

1.602

3

10

219

_J

1 Btu

5 1055 J

5 252 cal

5 778 ft

#

lb

1 ft

#

lb

5 1.356 J

1 cal

5 4.186 J (con base en caloría de 15°)

1 J

5

10

7

_ergs

₅

_{0.239 cal}

1 mm Hg

5 1 torr

5 133.3 Pa

5 14.7 lb/in

2

₅

_{2117 lb/ft}

2

1 atm

5

1.013

3

10

5

_Pa

₅

_{1.013 bar}

1 lb/ft

2

₅

_{47.88 Pa}

1 lb/in

2

₅

_{6895 Pa}

1 bar

5

10

5

_Pa

1 Pa

5 1 N/m

2

5

1.450

3

10

24

_lb/in

2

5 0.209 lb/ft

2

1 lb

5 4.448 N

5

4.448

3

10

5

_dinas

1 N

5

10

5

dinas

5 0.2248 lb

1 u

5

1.661

3

10

227

_kg

1 slug

5 14.59 kg

1 g

5

6.85

3

10

25

slug

1 kg

5

10

3

_g

₅

_{0.0685 slug}

1 mi/h

#

s

5 1.467 ft/s

2

1 ft/s

2

₅

_{0.3048 m/s}

2

₅

_{30.48 cm/s}

2

1 cm/s

2

₅

_{0.01 m/s}

2

₅

_{0.03281 ft/s}

2

1 m/s

2

₅

_{100 cm/s}

2

₅

_{3.281 ft/s}

2

(4)

Constantes físicas fundamentales*

Nombre

Símbolo

Valor

Rapidez de la luz

c

Magnitud de carga del electrón

e

Constante gravitacional

G

Constante de Planck

h

Constante de Boltzmann

k

Número de Avogadro

Constante de los gases

R

Masa del electrón

Masa del protón

Masa del neutrón

Permeabilidad del espacio libre

Permitividad del espacio libre

Otras constante útiles

Equivalente mecánico del calor

Presión atmosférica estándar

1 atm

Cero absoluto

0 K

Electrón volt

1 eV

Unidad de masa atómica

1 u

Energía del electrón en reposo

0.510998918(44) MeV

Volumen del gas ideal (0 °C y 1 atm)

22.413996(39) litros/mol

Aceleración debida a la gravedad

g

(estándar)

*Fuente:National Institute of Standards and Technology (http://physics.nist.gov/cuu). Los números entre paréntesis indican incertidumbre en los dígitos ﬁnales del número principal; por ejemplo, el número 1.6454(21) signiﬁca 1.6454 60.0021. Los valores que no indican incertidumbre son exactos.

Datos astronómicos

†

Radio de la

Periodo de

Cuerpo

Masa (kg)

Radio (m)

órbita (m)

la órbita

Sol

—

Luna

27.3 d

Mercurio

88.0 d

Venus

224.7 d

Tierra

365.3 d

Marte

687.0 d

Júpiter

11.86 y

Saturno

29.45 y

Urano

84.02 y

Neptuno

164.8 y

Plutón

‡

_{247.9 y}

†

Fuente:NASA Jet Propulsion Laboratory Solar System Dynamics Group (http://ssd.jlp.nasa.gov) y P. Kenneth Seidelmann, ed., Explanatory Supplement to the Astronomical Almanac(University Science Books, Mill Valley, CA, 1992), pp. 704-706. Para cada cuerpo, “radio” es el radio en su ecuador y “radio de la órbita” es la distancia media desde el Sol (en el caso de los planetas) o desde la Tierra (en el caso de la Luna).

‡

En agosto de 2006 la Unión Astronómica Internacional reclasiﬁcó a Plutón y a otros pequeños objetos que giran en órbita alrededor del Sol como “planetas enanos”.

5.91

3

10

12

1.15

3

10

6

1.31

3

10

22

4.50

3

10

12

2.48

3

10

7

1.02

3

10

26

2.87

3

10

12

2.56

3

10

7

8.68

3

10

25

1.43

3

10

12

6.03

3

10

7

5.68

3

10

26

7.78

3

10

11

6.91

3

10

7

1.90

3

10

27

2.28

3

10

11

3.40

3

10

6

6.42

3

10

23

1.50

3

10

11

6.38

3

10

6

5.97

3

10

24

1.08

3

10

11

6.05

3

10

6

4.87

3

10

24

5.79

3

10

2.44

3

10

6

3.30

3

10

23

3.84

3

10

8

1.74

3

10

6

7.35

3

10

22

6.96

3

10

8

1.99

3

10

30

9.80665 m/s

2

m

e

c

2

1.66053886(28)

3

10

227

_kg

1.60217653(14)

3

10

219

_J

2 273.15 °C

1.01325

3

10

5

_Pa

4.186 J/cal (15° caloría )

8.987551787

c

3

10

9

N

#

m

2

/C

2

1/4

p

P

0

8.854187817

c

3

10

212

C

2

/N

#

m

2

P

0

5 1/

m

0

c

2

4 p 3

10

27

_Wb/A

#

_m

m

0

1.67492728(29)

3

10

227

_kg

m

n

1.67262171(29)

3

10

227

kg

m

p

9.1093826(16)

3

10

231

_kg

m

e

8.314472(15) J/mol

#

K

6.0221415(10)

3

10

23

moléculas/mol

N

A

(5)

física

unIverSitaria

SEARS • ZEMANSKY

CON FÍSICA MODERNA

(6)

21.1 Ley de Coulomb

719

21.2 Cálculos de campo eléctrico

728

22.1 Ley de Gauss

762

23.1 Cálculo del potencial eléctrico

794

24.1 Capacitancia equivalente

822

24.2 Dieléctricos

831

25.1 Potencia y energía en los circuitos

865

26.1 Resistores en serie y en paralelo

884

26.2 Reglas de Kirchhoff

888

27.1 Fuerzas magnéticas

921

27.2 Movimiento en campos magnéticos

927

28.1 Cálculo de campos magnéticos

961

28.2 Ley de Ampère

973

29.1 Ley de Faraday

999

30.1 Inductores en circuitos

1041

31.1 Circuitos de corriente alterna

1073

32.1 Ondas electromagnéticas

1103

33.1 Reﬂexión y refracción

1128

33.2 Polarización lineal

1138

34.1 Formación de imágenes con espejos

1168

34.2 Formación de imágenes por lentes delgadas

1180

35.1 Interferencia en películas delgadas

1221

37.1 Dilatación del tiempo

1276

37.2 Contracción de la longitud

1281

37.3 Transformaciones de Lorentz

1286

38.1 Fotones

1312

39.1 Partículas y ondas

1351

41.1 Estructura atómica

1405

43.1 Propiedades nucleares

1474

(7)

ACTIVIDADES ACTIVPHYSICS ONLINE

TM

10.1 Propiedades de las ondas mecánicas 11.1 Fuerza eléctrica: ley de Coulomb 11.2 Fuerza eléctrica: principio de

superposición 11.3 Fuerza eléctrica: superposición

(cuantitativa)

11.4 Campo eléctrico: carga puntual 11.5 Campo eléctrico debido a un dipolo 11.6 Campo eléctrico: problemas 11.7 Flujo eléctrico

11.8 Ley de Gauss

11.9 Movimiento de una carga en un campo eléctrico: introducción 11.10 Movimiento en un campo eléctrico:

problemas

11.11 Potencial eléctrico: introducción cualitativa

11.12 Potencial, campo y fuerza eléctricos 11.13 Energía potencial eléctrica y potencial 12.1 Circuitos de CD en serie (cualitativos) 12.2 Circuitos de CD en paralelo 12.3 Diagramas de circuitos de CD 12.4 Uso de amperímetros y voltímetros 12.5 Uso de las leyes de Kirchhoff 12.6 Capacitancia

12.7 Capacitores en serie y en paralelo 12.8 Constantes de tiempo de circuitos 13.1 Campo magnético de un alambre

13.2 Campo magnético de una espira 13.3 Campo magnético de un solenoide 13.4 Fuerza magnética sobre una partícula 13.5 Fuerza magnética sobre un alambre 13.6 Par de torsión magnético sobre una espira 13.7 Espectrómetro de masas

13.8 Selector de velocidad 13.9 Inducción electromagnética 13.10 Fuerza electromotriz de movimiento 14.1 El circuito RL

14.2 Circuitos de CA: el oscilador RLC

14.3 Circuitos de CA: el oscilador excitador 15.1 Reﬂexión y refracción

15.2 Reﬂexión interna total 15.3 Aplicaciones de la refracción 15.4 Óptica geométrica: espejos planos 15.5 Espejos esféricos: diagramas de rayos 15.6 Espejos esféricos: ecuación del espejo 15.7 Espejos esféricos: aumento linealm

15.8 Espejos esféricos: problemas 15.9 Diagramas de rayos de lentes delgadas 15.10 Lentes delgadas convergentes 15.11 Lentes delgadas divergentes 15.12 Sistemas de dos lentes

16.1 Interferencia de dos fuentes: introducción 16.2 Interferencia de dos fuentes: preguntas

cualitativas

16.3 Interferencia de dos fuentes: problemas

16.4 La rejilla: introducción y preguntas 16.5 La rejilla: problemas

16.6 Difracción desde una sola ranura 16.7 Difracción en oriﬁcios circulares 16.8 Poder de resolución

16.9 Óptica física: polarización 17.1 Relatividad del tiempo 17.2 Relatividad de la longitud 17.3 Efecto fotoeléctrico 17.4 Dispersión de Compton 17.5 Interferencia de electrones 17.6 Principio de incertidumbre 17.7 Paquetes de ondas 18.1 El modelo de Bohr 18.2 Espectroscopía 18.3 El láser

19.1 Dispersión de partículas 19.2 Energía de enlace nuclear 19.3 Fusión

19.4 Radiactividad 19.5 Física de partículas

20.1 Diagramas de energía potencial 20.2 Partícula en una caja 20.3 Pozos de potencial 20.4 Barreras de potencial

www.masteringphysics.com

(8)

MÉXICO

Alberto Rubio Ponce

Gabriela Del Valle Díaz Muñoz Héctor Luna García

José Antonio Eduardo Roa Neri Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Azcapotzalco

Ricardo Pintle Monroy Rafael Mata

Carlos Gutiérrez Aranzeta Instituto Politécnico Nacional

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica-Zacatenco

Marcela Martha Villegas Garrido Francisco J. Delgado Cepeda

Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey Campus Estado de México

Lázaro Barajas de la Torre Lucio López Cavazos

Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey Campus Querétaro

José Arturo Tar Ortiz Peralta Omar Olmos López Víctor Bustos Meter José Luis Salazar Laureles

Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey Campus Toluca

Daniel Zalapa Zalapa

Centro de Enseñanza Técnica Industrial Guadalajara

Lorena Vega López

Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías Universidad de Guadalajara

Sergio Flores

Instituto de Ingeniería y Tecnología Universidad Autónoma de Ciudad Juárez

ARGENTINA

Ema Aveleyra

Universidad de Buenos Aires Buenos Aires

Alerino Beltramino UTN Regional Buenos Aires Buenos Aires

Miguel Ángel Altamirano UTN Regional Córdoba Córdoba

COLOMBIA

Álvaro Andrés Velásquez Torres Universidad EAFIT

Medellín

Robert Sánchez Cano

Universidad Autónoma de Occidente Cali

Fernando Molina Focazzio Pontiﬁcia Universidad Javeriana Bogotá

Jaime Isaza Ceballos Escuela Colombiana de Ingeniería Bogotá

COSTA RICA

Diego Chaverri Polini Universidad Latina de Costa Rica San José

Juan Meneses Rimola

Instituto Tecnológico de Costa Rica Cartago

Randall Figueroa Mata Universidad Hispanoamericana San José

ESPAÑA

José M. Zamarro Minguell Universidad de Murcia Campus del Espinardo Murcia

Fernando Ribas Pérez Universidad de Vigo

Escola Universitaria de Enxeñería Técnica Industrial Vigo

Stefano Chiussi Universidad de Vigo

Escola Técnica Superior de Enxeñeiros de Telecomunicación Vigo

Miguel Ángel Hidalgo Universidad de Alcalá de Henares Campus Universitario

Alcalá de Henares

PERÚ

Yuri Milachay Vicente

Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas Lima

(9)

física

unIverSitaria

Decimosegunda edición

v o l u m e n 2

Addison-Wesley

HUGH D. YOUNG

CARNEGIE MELLON UNIVERSITY

ROGER A. FREEDMAN

UNIVERSITY OF CALIFORNIA, SANTA BARBARA

CON LA COLABORACIÓN DE

A. LEWIS FORD

texas a&m university

TRADUCCIÓN

JAVIER ENRÍQUEZ BRITO

traductor profesional

especialista en el área de ciencias

REVISIÓN TÉCNICA

RIGEL GÁMEZ LEAL

GABRIEL ALEJANDRO JARAMILLO MORALES

ÉDGAR RAYMUNDO LÓPEZ TÉLLEZ

FRANCISCO MIGUEL PÉREZ RAMÍREZ

facultad de ingeniería

universidad nacional autónoma de méxico

SEARS • ZEMANSKY

(10)

DECIMOSEGUNDA EDICIÓN VERSIÓN IMPRESA, 2009 DECIMOSEGUNDA EDICIÓN E-BOOK, 2009

Col. Industrial Atoto

53519, Naucalpan de Juárez, Edo. de México e-mail: [email protected]

Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana. Reg. Núm. 1031.

Addison-Wesley 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 sistema de recuperación de información, en ninguna forma ni por ningún medio, sea electrónico, mecánico, fotoquímico, magnético o electroóptico, 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 sus representantes.

Impreso en México. Printed in Mexico.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 – 13 12 11 10

YOUNG, HUGH D. y ROGER A. FREEDMAN Física universitaria, con física moderna volumen 2. Decimosegunda edición

PEARSON EDUCACIÓN, México, 2009 ISBN: 978-607-442-304-4 Área: Ciencias

Formato: 21 3 27 cm Páginas: 896

Authorized adaptation from the English language edition, entitled University Physics with Modern Physics 12th

ISBN 9780321501219

Adaptación autorizada de la edición en idioma inglés, titulada University Physics with Modern Physics 12ª ed. (capítulos 21-44), de Hugh D. Young, Roger A. Freedman; con la colaboración de A. Lewis Ford, publicada por Pearson Education, Inc., publicada como Addison-Wesley, Copyright © 2008. Todos los derechos reservados.

Esta edición en español es la única autorizada.

Edición en español

Editor: Rubén Fuerte Rivera

e-mail: [email protected] Editor de desarrollo: Felipe Hernández Carrasco

Supervisor de producción: Enrique Trejo Hernández

Edición en inglés

Addison-Wesley

es una marca de

Vice President and Editorial Director:Adam Black, Ph.D. Senior Development Editor: Margot Otway

Editorial Manager: Laura Kenney Associate Editor: Chandrika Madhavan Media Producer: Matthew Phillips Director of Marketing: Christy Lawrence Managing Editor: Corinne Benson Production Supervisor: Nancy Tabor Production Service: WestWords, Inc. Illustrations: Rolin Graphics Text Design: tani hasegawa

Cover Design: Yvo Riezebos Design Manufacturing Manager: Pam Augspurger Director, Image Resource Center: Melinda Patelli Manager, Rights and Permissions:Zina Arabia Photo Research: Cypress Integrated Systems Cover Printer: Phoenix Color Corporation Printer and Binder:Courier Corporation/Kendallville

Cover Image: The Millau Viaduct, designed by Lord Norman Foster, Millau, France.

Photograph by Jean-Philippe Arles/Reuters/Corbis

ISBN VERSIÓN IMPRESA: 978-607-442-304-4

ISBN E-BOOK: 978-607-442-307-5

(11)

CONTENIDO BREVE

Física moderna

37 Relatividad

1268

38 Fotones, electrones y átomos

1307

39 La naturaleza ondulatoria

de las partículas

1349

40 Mecánica cuántica

1375

41 Estructura atómica

1401

42 Moléculas y materia condensada

1433

43 Física nuclear

1468

44 Física de partículas y cosmología

1509

APÉNDICES

A

El sistema internacional de unidades

A-1

B

Relaciones matemáticas útiles

A-3

C

El alfabeto griego

A-4

D

Tabla periódica de los elementos

A-5

E

Factores de conversión de unidades

A-6

F

Constantes numéricas

A-7

Respuestas a los problemas con número impar

A-9

Electromagnetismo

21 Carga eléctrica y campo eléctrico

709

22 Ley de Gauss

750

23 Potencial eléctrico

780

24 Capacitancia y dieléctricos

815

25 Corriente, resistencia y fuerza

electromotriz

846

26 Circuitos de corriente directa

881

27 Campo magnético y fuerzas

magnéticas

916

28 Fuentes de campo magnético

957

29 Inducción electromagnética

993

30 Inductancia

1030

31 Corriente alterna

1061

32 Ondas electromagnéticas

1092

Óptica

33 Naturaleza y propagación de la luz

1121

34 Óptica geométrica

1157

35 Interferencia

1207

(12)

Hugh D. Young

es profesor emérito de física en Carnegie Mellon University, en

Pittsburgh, PA. Cursó sus estudios de licenciatura y posgrado en Carnegie Mellon,

donde obtuvo su doctorado en teoría de partículas fundamentales bajo la dirección

de Richard Cutkosky, hacia el ﬁnal de la carrera académica de éste. Se unió al

claus-tro de profesores de Carnegie Mellon en 1956 y también ha sido profesor visitante en

la Universidad de California en Berkeley durante dos años.

La carrera del profesor Young se ha centrado por completo en la docencia en el

nivel de licenciatura. Ha escrito varios libros de texto para ese nivel y en 1973 se

con-virtió en coautor de los bien conocidos libros de introducción a la física de Francis

Sears y Mark Zemansky. A la muerte de éstos, el profesor Young asumió toda la

responsabilidad de las nuevas ediciones de esos textos, hasta que se le unió el

pro-fesor Freedman para elaborar

Física Universitaria.

El profesor Young practica con entusiasmo el esquí, el montañismo y la caminata.

También ha sido durante varios años organista asociado en la Catedral de San Pablo,

en Pittsburgh, ciudad en la que ha ofrecido numerosos recitales. Durante el verano

viaja con su esposa Alice, en especial a Europa y a la zona desértica de los cañones

del sur de Utah.

Roger A. Freedman

es profesor en la Universidad de California, en Santa Bárbara

(UCSB). El doctor Freedman estudió su licenciatura en los planteles de San Diego y

Los Ángeles de la Universidad de California, y realizó su investigación doctoral en

teoría nuclear en la Universidad de Stanford bajo la dirección del profesor J. Dirk

Walecka. Llegó a UCSB en 1981, después de haber sido durante tres años profesor

e investigador en la Universidad de Washington.

En UCSB el doctor Freedman ha impartido cátedra tanto en el departamento de

Física como en la Escuela de Estudios Creativos, un organismo de la universidad que

da cabida a los estudiantes con dotes y motivación para el arte. Ha publicado artículos

sobre física nuclear, física de partículas elementales y física de láseres. En los años

recientes ha colaborado en el desarrollo de herramientas de cómputo para la enseñanza

de la física y la astronomía.

Cuando no está en el aula o trabajando afanosamente ante una computadora, al

doctor Freedman se le ve volando (tiene licencia de piloto comercial) o manejando

con su esposa Caroline su automóvil convertible Nash Metropolitan, modelo 1960.

(13)

AL ESTUDIANTE

CÓMO TRIUNFAR EN

FÍSICA SI SE INTENTA

DE VERDAD

Mark Hollabaugh

Normandale Community College

ix

La física estudia lo grande y lo pequeño, lo viejo y lo

nue-vo. Del átomo a las galaxias, de los circuitos eléctricos a la

aerodinámica, la física es una gran parte del mundo que nos

rodea. Es probable que esté siguiendo este curso de

introduc-ción a la física, basado en el cálculo, porque lo requiera para

materias posteriores que planee tomar para su carrera en

ciencias o ingeniería. Su profesor quiere que aprenda física

y goce la experiencia. Él o ella tienen mucho interés en

ayu-darlo a aprender esta fascinante disciplina. Ésta es parte de

la razón por la que su maestro eligió este libro para el curso.

También es la razón por la que los doctores Young y Freedman

me pidieron que escribiera esta sección introductoria.

¡Quere-mos que triunfe!

El propósito de esta sección de

Física universitaria

es

dar-le algunas ideas que lo ayuden en su aprendizaje. Al análisis

breve de los hábitos generales y las estrategias de estudio,

se-guirán sugerencias especíﬁcas de cómo utilizar el libro.

Preparación para este curso

Si en el bachillerato estudió física, es probable que aprenda

los conceptos más rápido que quienes no lo hicieron porque

es-tará familiarizado con el lenguaje de la física. De igual modo,

si tiene estudios avanzados de matemáticas comprenderá con

más rapidez los aspectos matemáticos de la física. Aun si

tuviera un nivel adecuado de matemáticas, encontrará útiles

libros como el de Arnold D. Pickar,

Preparing for General

Physics: Math Skill Drills and Other Useful Help (Calculus

Version)

. Es posible que su profesor asigne tareas de este

repaso de matemáticas como auxilio para su aprendizaje.

Aprender a aprender

Cada uno de nosotros tiene un estilo diferente de aprendizaje

y un medio preferido para hacerlo. Entender cuál es el suyo lo

ayudará a centrarse en los aspectos de la física que tal vez le

planteen diﬁcultades y a emplear los componentes del curso

que lo ayudarán a vencerlas. Es obvio que querrá dedicar más

tiempo a aquellos aspectos que le impliquen más problemas.

Si usted aprende escuchando, las conferencias serán muy

im-portantes. Si aprende con explicaciones, entonces será de

ayuda trabajar con otros estudiantes. Si le resulta difícil

re-solver problemas, dedique más tiempo a aprender cómo

ha-cerlo. Asimismo, es importante entender y desarrollar buenos

hábitos de estudio. Quizá lo más importante que pueda hacer

por usted mismo sea programar de manera regular el tiempo

adecuado en un ambiente libre de distracciones.

Responda las siguientes preguntas para usted mismo:

• ¿Soy capaz de utilizar los conceptos matemáticos

funda-mentales del álgebra, geometría y trigonometría? (Si no

es así, planee un programa de repaso con ayuda de su

profesor.)

• En cursos similares, ¿qué actividad me ha dado más

pro-blemas? (Dedique más tiempo a eso.) ¿Qué ha sido lo

más fácil para mí? (Haga esto primero; lo ayudará a

ga-nar conﬁanza.)

• ¿Entiendo el material mejor si leo el libro antes o después

de la clase? (Quizás aprenda mejor si revisa rápido el

material, asiste a clase y luego lee con más profundidad.)

• ¿Dedico el tiempo adecuado a estudiar física? (Una regla

práctica para una clase de este tipo es dedicar en

prome-dio 2.5 horas de estuprome-dio fuera del aula por cada hora de

clase en esta. Esto signiﬁca que para un curso con cinco

horas de clase programadas a la semana, debe destinar de

10 a 15 horas semanales al estudio de la física.)

• ¿Estudio física a diario? (¡Distribuya esas 10 a15 horas

a lo largo de toda la semana!) ¿A qué hora estoy en mi

mejor momento para estudiar física? (Elija un horario

especíﬁco del día y respételo.)

• ¿Trabajo en un lugar tranquilo en el que pueda mantener

mi concentración? (Las distracciones romperán su rutina

y harán que pase por alto puntos importantes.)

Trabajar con otros

(14)

Las clases y los apuntes

Un factor importante de cualquier curso universitario son las

clases. Esto es especialmente cierto en física, ya que será

fre-cuente que su profesor haga demostraciones de principios

físicos, ejecute simulaciones de computadora o proyecte

videos. Todas éstas son actividades de aprendizaje que lo

ayudarán a comprender los principios básicos de la física.

No falte a clases, y si lo hace por alguna razón especial, pida

a un amigo o miembro de su grupo de estudio que le dé los

apuntes y le diga lo que pasó.

En clase, tome notas rápidas y entre a los detalles después.

Es muy difícil tomar notas palabra por palabra, de modo que

sólo escriba las ideas clave. Si su profesor utiliza un

dia-grama del libro de texto, deje espacio en el cuaderno para

éste y agréguelo más tarde. Después de clase, complete sus

apuntes con la cobertura de cualquier faltante u omisión y

anotando los conceptos que necesite estudiar

posteriormen-te. Haga referencias por página del libro de texto, número de

ecuación o de sección.

Asegúrese de hacer preguntas en clase, o vea a su

pro-fesor durante sus horas de asesoría. Recuerde que la única

pregunta “fuera de lugar” es la que no se hace. En su

escue-la quizá haya asistentes de profesor o tutores para ayudarlo

con las diﬁcultades que encuentre.

Exámenes

(15)

AL PROFESOR

PREFACIO

xi

Este libro es el producto de más de medio siglo de liderazgo

e innovación en la enseñanza de la física. Cuando en 1949 se

publicó la primera edición de

Física universitaria

, de Francis

W. Sears y Mark W. Zemansky, su énfasis en los principios

fundamentales de la física y la forma de aplicarlos fue un

aspecto revolucionario entre los libros de la disciplina cuya

base era el cálculo. El éxito del libro entre generaciones de

(varios millones) de estudiantes y profesores de todo el

mun-do da testimonio del mérito de este enfoque, y de las muchas

innovaciones posteriores.

Al preparar esta nueva decimosegunda edición, hemos

mejorado y desarrollado aún más

Física universitaria

asimi-lando las mejores ideas de la investigación educativa con

respecto a la enseñanza basada en la resolución de problemas,

la pedagogía visual y conceptual; este libro es el primero que

presenta problemas mejorados en forma sistemática, y en

uti-lizar el sistema de tareas y enseñanza en línea más garantizado

y usado del mundo.

Lo nuevo en esta edición

•

Solución de problemas

El celebrado enfoque de

cua-tro pasos para resolver problemas, basado en la

inves-tigación (identiﬁcar, plantear, ejecutar y evaluar) ahora

se usa en cada ejemplo resuelto, en la sección de

Estra-tegia para resolver problemas de cada capítulo, y en las

soluciones de los manuales para el profesor y para el

es-tudiante. Los ejemplos resueltos ahora incorporan

boce-tos en blanco y negro para centrar a los estudiantes en

esta etapa crítica: aquella que, según las investigaciones,

los estudiantes tienden a saltar si se ilustra con ﬁguras

muy elaboradas.

•

Instrucciones seguidas por práctica

Una trayectoria de

enseñanza y aprendizaje directa y sistemática seguida por

la práctica, incluye Metas de aprendizaje

al principio de

cada capítulo, así como Resúmenes visuales del capítulo

que consolidan cada concepto con palabras, matemáticas

y ﬁguras. Las preguntas conceptuales más frecuentes en

la sección de Evalúe su comprensión

al ﬁnal de cada

sec-ción ahora usan formatos de opsec-ción múltiple y de

clasi-ﬁcación

que permiten a los estudiantes la comprobación

instantánea de sus conocimientos.

•

Poder didáctico de las ﬁguras

El poder que tienen las

ﬁguras en la enseñanza fue enriquecido con el empleo de

la técnica de “anotaciones”, probada por las

investiga-ciones (comentarios estilo pizarrón integrados en la ﬁgura,

para guiar al estudiante en la interpretación de ésta), y por

el

uso apropiado del color y del detalle

(por ejemplo,

en la mecánica se usa el color para centrar al

estudian-te en el objeto de inestudian-terés al tiempo que se mantiene el

resto de la imagen en una escala de grises sin detalles que

distraigan).

•

Problemas mejorados al ﬁnal de cada capítulo

Reco-nocido por contener los problemas más variados y

pro-bados que existen, la decimosegunda edición va más

allá: ofrece la primera biblioteca de problemas de

fí-sica mejorados de manera sistemática

con base en el

desempeño de estudiantes de toda la nación. A partir de

este análisis, más de 800 nuevos problemas se integran

al conjunto de 3700 de toda la biblioteca.

•

MasteringPhysics™

(www.masteringphysics.com).

Lan-zado con la undécima edición, la herramienta de

Mastering-Physics ahora es el sistema de tareas y enseñanza en línea

más avanzado del mundo que se haya adoptado y probado

en la educación de la manera más amplia. Para la

deci-mosegunda edición, MasteringPhysics incorpora un

con-junto de mejoras tecnológicas y nuevo contenido. Además

de una biblioteca de más de 1200 tutoriales y de todos

los problemas de ﬁn de capítulo, MasteringPhysics ahora

también presenta técnicas especíﬁcas para cada Estrategia

para resolver problemas, así como para las preguntas de

la sección de Evalúe su comprensión de cada capítulo.

Las respuestas incluyen los tipos algebraico, numérico y de

opción múltiple, así como la clasificación, elaboración

de gráﬁcas y trazado de vectores y rayos.

Características clave de

Física universitaria

Una guía para el estudiante

Muchos estudiantes de física

tienen diﬁcultades tan sólo porque no saben cómo usar su

libro de texto. La sección llamada “Cómo triunfar en física

si se intenta de verdad”.

Organización de los capítulos

La primera sección de cada

capítulo es una

introducción

que da ejemplos especíﬁcos del

contenido del capítulo y lo conecta con lo visto antes.

Tam-bién hay una

pregunta de inicio del capítulo

y una lista de

metas de aprendizaje

para hacer que el lector piense en el

tema del capítulo que tiene por delante. (Para encontrar la

respuesta a la pregunta, busque el icono

?

) La mayoría de las

secciones terminan con una pregunta para que usted

Evalúe

su comprensión

, que es de naturaleza conceptual o

cuantita-tiva. Al ﬁnal de la última sección del capítulo se encuentra

un

resumen visual del capítulo

de los principios más

impor-tantes que se vieron en éste, así como una lista de

términos

clave

que hace referencia al número de página en que se

pre-senta cada término. Las respuestas a la pregunta de inicio del

capítulo y a las secciones Evalúe su comprensión se

encuen-tran después de los términos clave.

(16)

problemas de un solo concepto dirigidos a secciones

espe-cíﬁcas del libro; los

problemas

por lo general requieren uno

o dos pasos que no son triviales; y los

problemas de desafío

buscan provocar a los estudiantes más persistentes. Los

pro-blemas incluyen aplicaciones a campos tan diversos como

la astrofísica, la biología y la aerodinámica. Muchos

proble-mas tienen una parte conceptual en la que los estudiantes

deben analizar y explicar sus resultados. Las nuevas

pregun-tas, ejercicios y problemas de esta edición fueron creados y

organizados por Wayne Anderson (Sacramento City College),

Laird Kramer (Florida International University) y Charlie

Hibbard.

Estrategias para resolver problemas y ejemplos resueltos

Los recuadros de

Estrategia para resolver problemas

,

dis-tribuidos en todo el libro, dan a los estudiantes tácticas

específicas para resolver tipos particulares de problemas.

Están enfocados en las necesidades de aquellos estudiantes

que sienten que “entienden los conceptos pero no pueden

resolver los problemas”.

Todos los recuadros de la Estrategia para resolver

pro-blemas van después del método IPEE (identiﬁcar, plantear,

ejecutar y evaluar) para solucionar problemas. Este enfoque

ayuda a los estudiantes a visualizar cómo empezar con una

situación compleja parecida, identiﬁcar los conceptos físicos

relevantes, decidir cuáles herramientas se necesitan para

re-solver el problema, obtener la solución y luego evaluar si el

resultado tiene sentido.

Cada recuadro de Estrategia para resolver problemas va

seguido de uno o más

ejemplos

resueltos que ilustran la

es-trategia; además, en cada capítulo se encuentran muchos otros

ejemplos resueltos. Al igual que los recuadros de Estrategia

para resolver problemas, todos los ejemplos cuantitativos

utilizan el método IPEE. Varios de ellos son cualitativos y se

identiﬁcan con el nombre de

Ejemplos conceptuales

.

Párrafos de “Cuidado”

Dos décadas de investigaciones en

la enseñanza de la física han sacado a la luz cierto número de

errores conceptuales comunes entre los estudiantes de física

principiantes. Éstos incluyen las ideas de que se requiere

fuerza para que haya movimiento, que la corriente eléctrica

“se consume” a medida que recorre un circuito, y que el

pro-ducto de la masa de un objeto por su aceleración constituye

una fuerza en sí mismo. Los párrafos de “Cuidado” alertan

a los lectores sobre éstos y otros errores, y explican por qué

está equivocada cierta manera de pensar en una situación

(en la que tal vez ya haya incurrido el estudiante.

Notación y unidades

Es frecuente que los estudiantes tengan

diﬁcultades con la distinción de cuáles cantidades son

vecto-res y cuáles no. Para las cantidades vectoriales usamos

carac-teres en cursivas y negritas con una ﬂecha encima, como ,

y ; los vectores unitarios tales como van testados con

un acento circunﬂejo. En las ecuaciones con vectores se

em-plean signos en negritas,

1 ,

2 ,

3 y

5 , para hacer énfasis en

la distinción entre las operaciones vectoriales y escalares.

Se utilizan exclusivamente unidades del SI (cuando es

apropiado se incluyen las conversiones al sistema inglés). Se

emplea el joule como la unidad estándar de todas las formas

de energía, incluida la caloríﬁca.

d

^

F

S

a

S

v

S

Flexibilidad

El libro es adaptable a una amplia variedad de

formatos de curso. Hay material suﬁciente para uno de tres

se-mestres o de cinco trise-mestres. La mayoría de los profesores

encontrarán que es demasiado material para un curso de un

semestre, pero es fácil adaptar el libro a planes de estudio de

un año si se omiten ciertos capítulos o secciones. Por ejemplo,

es posible omitir sin pérdida de continuidad cualquiera o

to-dos los capítulos sobre mecánica de ﬂuito-dos, sonido, ondas

electromagnéticas o relatividad. En cualquier caso, ningún

profesor debiera sentirse obligado a cubrir todo el libro.

Material complementario

para el profesor

Los manuales de soluciones para el profesor, que preparó

A. Lewis Ford (Texas A&M University), contienen

solucio-nes completas y detalladas de todos los problemas de final

de capítulo. Todas siguen de manera consistente el método de

identiﬁcar, plantear, ejecutar y evaluar usado en el libro. El

Manual de soluciones para el profesor, para el volumen 1

cubre los capítulos 1 al 20, y el

Manual de soluciones para

el profesor, para los volúmenes 2 y 3

comprende los

capí-tulos 21 a 44.

La plataforma cruzada Administrador de medios ofrece una

biblioteca exhaustiva de más de 220 applets de ActivPhysics

OnLine™, así como todas las ﬁguras del libro en formato

JPEG. Además, todas las ecuaciones clave, las estrategias

para resolver problemas, las tablas y los resúmenes de

capí-tulos se presentan en un formato de Word que permite la

edición. También se incluyen preguntas de opción múltiple

semanales para usarlas con varios Sistemas de Respuesta en

Clase (SRC), con base en las preguntas de la sección Evalúe

su comprensión en el libro.

MasteringPhysics™

(www.masteringphysics.com) es el

sis-tema de tareas y enseñanza de la física más avanzado y

eﬁ-caz y de mayor uso en el mundo. Pone a disposición de los

maestros una biblioteca de problemas enriquecedores de

ﬁ-nal de capítulo, tutoriales socráticos que incorporan varios

tipos de respuestas, retroalimentación sobre los errores, y

ayuda adaptable (que comprende sugerencias o problemas

más sencillos, si se solicitan). MasteringPhysics™ permite

que los profesores elaboren con rapidez una amplia variedad

de tareas con el grado de diﬁcultad y la duración apropiadas;

además, les da herramientas eﬁcientes para que analicen las

tendencias de la clase —o el trabajo de cualquier estudiante—

con un detalle sin precedente y para que comparen los

resul-tados ya sea con el promedio nacional o con el desempeño de

grupos anteriores.

Cinco lecciones fáciles: estrategias para la enseñanza

exi-tosa de la física

por Randall D. Knight (California Polytechnic

State University, San Luis Obispo), expone ideas creativas

acerca de cómo mejorar cualquier curso de física. Es una

herramienta invaluable para los maestros tanto principiantes

como veteranos.

Las

transparencias contienen más de 200 ﬁguras clave de

(17)

Prefacio

xiii

El Banco de exámenes incluye más de 2000 preguntas de

opción múltiple, incluye todas las preguntas del Banco de

exá-menes. Más de la mitad de las preguntas tienen valores

numé-ricos que pueden asignarse al azar a cada estudiante. Para

tener acceso a este material, consulte a su representante de

Pearson local.

Material complementario

para el estudiante

MasteringPhysics™ (www.masteringphysics.com) es el

sis-tema de enseñanza de la física más avanzado, usado y

probado en el mundo. Es resultado de ocho años de

estudios detallados acerca de cómo resuelven

pro-blemas de física los estudiantes reales y de las áreas

donde requieren ayuda. Los estudios revelan que los alumnos

que recurren a MasteringPhysics™ mejoran de manera

sig-nifi-cativa sus calificaciones en los exámenes finales y

prue-bas conceptuales como la del Inventario Force Concept.

Mastering-Physics™ logra esto por medio de dar a los

estudi-antes re-troalimentación instantánea y especíﬁca sobre sus

respuestas equivocadas, proponer a solicitud de ellos

proble-mas más sencillos cuando no logran avanzar, y asignar una

caliﬁcación parcial por el método. Este sistema

individual-izado de tutoría las 24 horas de los siete días de la semana es

com-pañeros como el modo más eﬁcaz de aprovechar el tiempo

para estudiar.

ActivPhysics OnLine™

(www.masteringphy-sics.com), incluido ahora en el área de

autoapren-dizaje de MasteringPhysics, brinda la biblioteca

más completa de

applets

y tutoriales basados en

éstos. ActivPhysics OnLine fue creado por el pionero de la

educación Alan Van Heuvelen de Rutgers. A lo largo de

la decimosegunda edición de

University Physics

hay iconos

que dirigen al estudiante hacia

applets

especíﬁcos en

Activ-Physics OnLine para ayuda interactiva adicional.

Cuadernos de Trabajo de ActivPhysics OnLine™,

por

Alan Van Heuvelen, Rutgers y Paul d’Alessandris, Monroe

Community College, presentan una amplia gama de guías para

la enseñanza que emplean los applets de gran aceptación que

ayudan a los estudiantes a desarrollar su comprensión y

con-ﬁanza. En particular, se centran en el desarrollo de la

intui-ción, la elaboración de pronósticos, la prueba experimental

de suposiciones, el dibujo de diagramas eﬁcaces, el

entendi-miento cualitativo y cuantitativo de las ecuaciones clave, así

como en la interpretación de la información gráﬁca. Estos

cuadernos de trabajo se usan en laboratorios, tareas o

auto-estudio.

(18)

MÉXICO

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESIME Culhuacán

Luis Díaz Hernández Miguel Ángel Morales Pedro Cervantes

UPIICSA

Amado F. García Ruiz Enrique Álvarez González Fabiola Martínez Zúñiga Francisco Ramírez Torres

UPIITA

Álvaro Gordillo Sol César Luna Muñoz Israel Reyes Ramírez Jesús Picazo Rojas Jorge Fonseca Campos

INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY

Campus Chihuahua Francisco Espinoza Magaña Silvia Prieto

Campus Ciudad de México Luis Jaime Neri Vitela Rosa María González Castellán Víctor Francisco Robledo Rella

Campus Cuernavaca Crisanto Castillo Francisco Giles Hurtado Raúl Irena Estrada

Campus Culiacán Juan Bernardo Castañeda

Campus Estado de México Elena Gabriela Cabral Velázquez Elisabetta Crescio

Francisco J. Delgado Cepeda Marcela Martha Villegas Garrido Pedro Anguiano Rojas Raúl Gómez Castillo Raúl Martínez Rosado Sergio E. Martínez Casas

Campus Mazatlán Carlos Mellado Osuna

Eusebio de Jesús Guevara Villegas

Campus Monterrey Jorge Lomas Treviño

Campus Puebla Abel Flores Amado Idali Calderón Salas

Campus Querétaro Juan José Carracedo Lázaro Barajas De La Torre Lucio López Cavazos

Campus Santa Fe Francisco Javier Hernández Martín Pérez Díaz Norma Elizabeth Olvera

Tecnológico de Estudios Superiores de Ecatepec Antonio Silva Martínez

Crispín Ramírez Martínez

Fidel Castro López Guillermo Tenorio Estrada Jesús González Lemus Leticia Vera Pérez

María Del Rosario González Bañales Mauricio Javier Zárate Sánchez Omar Pérez Romero Raúl Nava Cervantes

UNITEC Campus Ecatepec Inocencio Medina Olivares Julián Rangel Rangel

Lorenzo Martínez Carrillo Garzón

Universidad Autónoma de la Ciudad de México Alberto García Quiroz

Edith Mireya Vargas García Enrique Cruz Martínez Gerardo González García Gerardo Oseguera Peña Verónica Puente Vera Víctor Julián Tapia García

Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Iztapalapa

Michael Picquar

Universidad Iberoamericana, Distrito Federal Abraham Vilchis Uribe

Adolfo Genaro Finck Pastrana Alfredo Sandoval Villalbazo Anabel Arrieta Ostos Antonio Gen Mora Arturo Bailón Martínez Carmen González Mesa Claudia Camacho Zúñiga Domitila González Patiño Elsa Fabiola Vázquez Valencia Enrique Sánchez y Aguilera Enrique Téllez Fabiani Erich Starke Fabris Esperanza Rojas Oropeza Francisco Alejandro López Díaz Guillermo Aguilar Hurtado Guillermo Chacón Acosta Guillermo Fernández Anaya Gustavo Eduardo Soto de la Vega Jaime Lázaro Klapp Escribano Jimena Bravo Guerrero José Alfredo Heras Gómez José Fernando Pérez Godínez José Luis Morales Hernández Juan Cristóbal Cárdenas Oviedo Lorena Arias Montaño

María Alicia Mayela Ávila Martínez María de Jesús Orozco Arellanes Mariano Bauer Ephrussi Mario Alberto Rodríguez Meza Rafael Rodríguez Domínguez Rodolfo Fabián Estrada Guerrero Rodrigo Alberto Rincón Gómez Salvador Carrillo Moreno Silvia Patricia Ambrosio Cruz

Universidad La Salle, Distrito Federal Israel Wood Cano

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO Facultad de Ciencias

Agustín Hernández Agustín Pérez Contreras

Agradecimientos

(19)

Prefacio

xv

M. Joseﬁna Becerril Téllez-Girón M. Pilar Ortega Bernal María Del Rayo Salinas Vázquez Marta Rodríguez Pérez Mauro Cruz Morales Natalia de la Torre Paola B. González Aguirre Praxedis Israel Santamaría Mata

Universidad Panamericana, México Rodolfo Cobos Téllez

Universidad Autónoma de Chihuahua Antonino Pérez

Carlos de la Vega Eduardo Benítez Read Héctor Hernández José Mora Ruacho Juan Carlos Sáenz Carrasco Raúl Sandoval Jabalera Ricardo Romero Centeno

Instituto Tecnológico de Chihuahua Claudio González Tolentino Manuel López Rodríguez

Universidad Autónoma de Ciudad Juárez Sergio Flores

Mario Borunda

Universidad La Salle Cuernavaca Miguel Pinet Vázquez

Instituto Tecnológico de Zacatepec Fernando Pona Celón

Mateo Sixto Cortez Rodríguez Nelson A. Mariaca Cárdenas Ramiro Rodríguez Salgado

Instituto Tecnológico de Querétaro Adrián Herrera Olalde

Eleazar García García Joel Arzate Villanueva

Manuel Francisco Jiménez Morales Manuel Sánchez Muñiz

Marcela Juárez Ríos Mario Alberto Montante Garza Máximo Pliego Díaz Raúl Vargas Alba

Instituto Tecnológico de Mazatlán Jesús Ernesto Gurrola Peña

Universidad de Occidente Unidad Culiacán Luis Antonio Achoy Bustamante

VENEZUELA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LAS FUERZAS ARMADAS (UNEFA), Maracay

Johnny Molleja José Gómez Rubén León

UNIVERSIDAD BICENTENARIA DE ARAGUA (UBA), Maracay Belkys Ramírez

José Peralta

UNIVERSIDAD CATÓLICA ANDRÉS BELLO (UCAB), Caracas José Marino.

Óscar Rodríguez Rafael Degugliemo Aída Gutiérrez

Alberto Sánchez Moreno Alejandro Padrón Álvaro Gámez Estrada Andrea Luisa Aburto Antonio Pacheco Armando Pluma Arturo F. Rodríguez

Beatriz Eugenia Hernández Rodríguez Carlos Octavio Olvera Bermúdez Edgar Raymundo López Téllez Elba Karen Sáenz García Eliseo Martínez

Elizabeth Aguirre Maldonado Enrique Villalobos Espiridión Martínez Díaz Francisco Javier Rodríguez Gómez Francisco Miguel Pérez Ramírez Gabriel Jaramillo Morales Genaro Muñoz Hernández Gerardo Ovando Zúñiga Gerardo Solares Guadalupe Aguilar Gustavo Contreras Mayén Heriberto Aguilar Juárez Jaime García Ruiz Javier Gutiérrez S. Jesús Vicente González Sosa José Carlos Rosete Álvarez Juan Carlos Cedeño Vázquez Juan Galindo Muñiz Juan Manuel Gil Pérez Juan Ríos Hacha Lanzier Efraín Torres Ortiz Lourdes Del Carmen Pérez Salazar Luis Andrés Suárez Hernández Luis Eugenio Tejeda Calvillo Luis Flores Juárez

Luis Humberto Soriano Sánchez Luis Javier Acosta Bernal Luis Manuel León Rosano M. Alejandra Carmona M. Del Rosario Narvarte G. María Del Carmen Melo María Josefa Labrandero Martín Bárcenas Escobar Nanzier Torres López Oliverio Octavio Ortiz Olivera Óscar Rafael San Román Gutiérrez Patricia Goldstein Menache Ramón Santillán Ramírez Rigel Gámez Leal Salvador Villalobos Santiago Gómez López Víctor Manuel Sánchez Esquivel

Facultad de Estudios Superiores Zaragoza Javier Ramos Salamanca

Zula Sandoval Villanueva

Facultad de Química Alicia Zarzosa Pérez Carlos Rins Alonso César Reyes Chávez Emilio Orgaz Baque

(20)

Agradecimientos

Queremos agradecer a los cientos de revisores y colegas que han hecho comentarios y

sugerencias valiosos durante la vida de este libro. El continuo éxito de

Física

univer-sitaria

se debe en gran medida a sus contribuciones.

(21)

Martin Tiersten (CUNY, City College), David Toot (Alfred University), Somdev Tyagi (Drexel Uni-versity), F. Verbrugge, Helmut Vogel (Carnegie Mellon UniUni-versity), Robert Webb (Texas A & M), Thomas Weber (Iowa State University), M. Russell Wehr, (Pennsylvania State University), Robert Weidman (Michigan Technical University), Dan Whalen (UC San Diego), Lester V. Whitney, Thomas Wiggins (Pennsylvania State University), David Willey (University of Pittsburgh, Johnstown), George Williams (University of Utah), John Williams (Auburn University), Stanley Williams (Iowa State University), Jack Willis, Suzanne Willis (Northern Illinois University), Robert Wilson (San Bernardino Valley College), L. Wolfenstein, James Wood (Palm Beach Junior College), Lowell Wood (University of Houston), R. E. Worley, D. H. Ziebell (Manatee Community College), George O. Zimmerman (Boston University)

Además, nos gustaría hacer algunos agradecimientos individuales.

Quiero dar gracias de todo corazón a mis colegas de Carnegie Mellon, en especial a

los profesores Robert Kraemer, Bruce Sherwood, Ruth Chabay, Helmut Vogel y

Brian Quinn, por las muchas conversaciones estimulantes sobre pedagogía de la

física y su apoyo y ánimo durante la escritura de las ediciones sucesivas de este libro.

También estoy en deuda con las muchas generaciones de estudiantes de Carnegie

Mellon que me ayudaron a aprender lo que es la buena enseñanza y la correcta

escri-tura, al mostrarme lo que funciona y lo que no. Siempre es un gusto y un privilegio

expresar mi gratitud a mi esposa Alice y nuestros hijos Gretchen y Rebecca por su

amor, apoyo y sostén emocional durante la escritura de las distintas dediciones del

libro. Que todos los hombres y mujeres sean bendecidos con un amor como el de

ellos. — H.D.Y.

Me gustaría agradecer a mis colegas del pasado y el presente en UCSB, incluyendo

a Rob Geller, Carl Gwinn, Al Nash, Elisabeth Nicol y Francesc Roig, por su apoyo

sincero y sus abundantes y útiles pláticas. Tengo una deuda de gratitud en especial

con mis primeros maestros Willa Ramsay, Peter Zimmerman, William Little, Alan

Schwettman y Dirk Walecka por mostrarme qué es una enseñanza clara y cautivadora

de la física, y con Stuart Johnson por invitarme a ser coautor de

Física Universitaria

a

partir de la novena edición. Quiero dar gracias en especial al equipo editorial de

Addi-son Wesley y a sus socios: Adam Black por su visión editorial; Margot Otway por su

gran sentido gráﬁco y cuidado en el desarrollo de esta edición; a Peter Murphy y Carol

Reitz por la lectura cuidadosa del manuscrito; a Wayne Anderson, Charlie Hibbard,

Laird Kramer y Larry Stookey por su trabajo en los problemas de ﬁnal de capítulo; y

a Laura Kenney, Chandrika Madhavan, Nancy Tabor y Pat McCutcheon por mantener

el ﬂujo editorial y de producción. Agradezco a mi padre por su continuo amor y apoyo

y por conservar un espacio abierto en su biblioteca para este libro. Sobre todo, expreso

mi gratitud y amor a mi esposa Caroline, a quien dedico mi contribución al libro.

Hey,

Caroline, al ﬁn terminó la nueva edición. ¡Vámonos a volar!

– R.A.F.

Por favor, díganos lo que piensa…

Son bienvenidos los comunicados de estudiantes y profesores, en especial sobre

errores y deﬁciencias que encuentren en esta edición. Hemos dedicado mucho tiempo

y esfuerzo a la escritura del mejor libro que hemos podido escribir, y esperamos que

le ayude a enseñar y aprender física. A la vez, usted nos puede ayudar si nos hace

saber qué es lo que necesita mejorarse… Por favor, siéntase en libertad para ponerse

en contacto con nosotros por vía electrónica o por correo ordinario. Sus comentarios

serán muy apreciados.

Octubre de 2006

Hugh D. Young

Roger A. Freedman

Departamento de Física Departamento de Física

Carnegie Mellon University University of California, Santa Barbara Pittsburgh, PA 15213 Santa Barbara, CA 93106-9530 [email protected] [email protected]