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Conceptos de mecánica newtoniana. Una visión para ingeniería

Nuevo

Autores:  Rodrigo Alonso Bermúdez Cortés y Jaime José Isaza Ceballos
Editorial: Escuela Colombiana de Ingeniería
Edición: Primera, 2018

Formato: eBook
ISBN: 9789588726304

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Reseña. Conceptos de mecánica newtoniana. Una visión para ingeniería

Esta obra le permite al estudiante aprender los conceptos básicos de la física con un mínimo de conocimiento del cálculo diferencial, así como comprender, afianzar y aplicar los conceptos de física mecánica que se requieren en las asignaturas de ciencias propias de la ingeniería. De esta manera, perderá el temor de enfrentarse a la física con unos conocimientos básicos del cálculo diferencial.

Este libro abarca, en general, el área de la física correspondiente a la mecánica clásica o newtoniana. Está diseñado para cubrir gran parte del programa de la asignatura de física mecánica de la mayoría de las universidades del país. En los dos primeros capítulos se hace un resumen del manejo dimensional de las magnitudes físicas, y se le da un énfasis especial a la utilización del sistema internacional de unidades (SI); igualmente, se sintetiza el álgebra vectorial requerida para el manejo de las operaciones de las magnitudes vectoriales que se involucran en el estudio de la física mecánica.

Al finalizar cada tema se presentan ejemplos completamente desarrollados, los cuales le permiten al estudiante analizar y aplicar en forma correcta los conceptos involucrados. En cada capítulo se presentan problemas que se han tomado o adaptado de eventos reales, de tal manera que el estudiante puede observar la aplicación evidente de la física.

Como característica metodológica, cabe resaltar el hecho de que las leyes y conceptos físicos se presentan integrados como parte de una ciencia y no como temas aislados. Uno de los propósitos de los autores es que los alumnos cambien el concepto del estudio de la física, que para la mayoría de ellos consiste en un conjunto de “fórmulas”.

Contenido. Conceptos de mecánica newtoniana. Una visión para ingeniería

Prólogo

Capítulo 1. Física y metrología
1.1 Física
1.2 Mediciones
1.3 Magnitudes físicas fundamentales
1.3.1 Longitud
1.3.2 Masa
1.3.3 Tiempo
1.3.4 Temperatura
1.3.5 Intensidad de corriente eléctrica
1.3.6 Cantidad de sustancia
1.3.7 Intensidad luminosa
1.4 Magnitudes físicas con unidades derivadas
1.5 Sistema métrico decimal
1.6 Medidas de ángulos
1.6.1 Ángulo plano
1.6.2 Ángulo sólido
1.7 Unidades aceptadas en el sistema internacional de unidades
1.8 Unidades de longitud usadas en astronomía
1.8.1 Unidad astronómica (ua)
1.8.2 Año luz (al)
1.8.3 Parsec (pc)
1.9 Sistema inglés y conversión de unidades
1.10 Escalas de temperatura
1.11 Otras unidades de medida
1.11.1 Nudo (kn)
1.11.2 Mach

Capítulo 2. Matemática vectorial
2.1 Sistemas de coordenadas
2.1.1 Coordenadas rectangulares cartesianas
2.1.2 Coordenadas esféricas
2.1.3 Coordenadas circulares cilíndricas
2.1.4 Coordenadas polares
2.2 Magnitudes físicas
2.2.1 Vectores
2.2.2 Coordenadas polares y rectangulares
2.2.3 Coordenadas polares esféricas y rectangulares
2.2.4 Coordenadas circulares cilíndricas y rectangulares
2.2.5 Ángulos directores y vectores unitarios
2.3 Suma de vectores
2.3.1 Método gráfico
2.3.1.1 Método del paralelogramo
2.3.1.2 Método del polígono
2.3.2 Método analítico
2.3.3 Vectores en función de vectores unitarios
2.3.4 Suma y diferencia de dos vectores, teorema del coseno
2.3 Productos
2.3.1 Producto de un escalar por un vector
2.3.2 Producto punto o escalar de dos vectores
2.3.2.1 Interpretación del producto punto
2.3.3 Producto cruz o producto vectorial
Problemas

Capítulo 3. Conceptos de cinemática
3.1 Cinemática
3.1.1 Partícula
3.1.2 Sistema de referencia
3.1.3 Punto de referencia
3.1.4 Posición
3.1.5 Reposo y movimiento
3.1.6 Desplazamiento
3.1.7 Trayectoria
3.1.8 Recorrido
3.1.9 Velocidad media
3.1.10 Velocidad instantánea
3.1.11 Rapidez media
3.1.12 Rapidez instantánea
3.1.13 Aceleración media
3.1.14 Aceleración instantánea
Problemas

Capítulo 4. Cinemática de una partícula
4.1 Movimiento rectilíneo
4.1.1 Movimiento rectilíneo uniforme
4.2 Movimiento con aceleración constante
4.2.1 Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado
4.2.2 Lanzamiento vertical y caída libre
4.2.3 Movimiento parabólico
4.2.3.1 Alcance horizontal y alcance vertical
4.2.3.2 Ecuación de la trayectoria
4.2.3.3 Aceleración
4.2.3.4 Longitud de arco o recorrido
4.3 Movimiento circular
4.3.1 Movimiento circular uniforme
4.3.1.1 Periodo
4.3.1.2 Frecuencia
4.3.1.3 Posición angular
4.3.1.4 Velocidad angular
4.3.1.5 Vector posición
4.3.1.6 Vector velocidad
4.3.1.7 Aceleración
4.3.2 Movimiento circular uniformemente acelerado
4.3.2.1 Vector posición
4.3.2.2 Vector velocidad
4.3.2.3 Aceleración
4.3.2.3.1 Aceleración en función de las magnitudes angulares
4.3.3 Relación entre las magnitudes angulares y lineales en el movimiento circular
4.4 Movimiento relativo
4.4.1 Movimiento relativo entre dos sucesos descritos respecto a un mismo observador
4.4.2 Movimiento relativo de traslación simple o uniforme
Problemas

Capítulo 5. Dinámica
5.1 Dinámica
5.1.1 Masa (m)
5.1.2 Momentum, cantidad de movimiento o momentum lineal [P]
5.1.3 Fuerza [F]
5.2 Leyes de Newton
5.2.1 Primera ley o ley de inercia
5.2.2 Segunda ley o principio fundamental de la dinámica
5.2.3 Tercera ley o principio de acción y reacción
5.2.4 Conservación de la cantidad de movimiento
5.3 Interacciones fundamentales de la naturaleza
5.3.1 Fuerza gravitatoria
5.3.1.1 Peso [w]
5.3.2 Fuerza electromagnética
5.3.2.1 Fuerza normal [N]
5.3.2.2 Fuerza de rozamiento
5.3.2.3 Fuerza de viscosidad
5.3.2.4 Fuerza de arrastre
5.3.2.5 Fuerza elástica
5.3.3 Fuerza nuclear fuerte
5.3.4 Fuerza nuclear débil
5.4 Aplicaciones de las leyes de Newton
5.5 Segunda ley y movimiento curvilíneo
5.5.1 Curvas peraltadas
5.6 Marco de referencia inercial
5.7 Fuerzas ficticias
5.7.2 Fuerza de Coriolis
5.8 Leyes de Kepler
5.8.1 Primera ley
5.8.2 Segunda ley
5.8.3 Tercera ley
Problemas

Capítulo 6. Trabajo y energía
6.1 Trabajo
6.2 Teorema del trabajo y la energía
6.3 Trabajo debido a una fuerza constante
6.4 Trabajo de la fuerza gravitatoria y energía potencial en un campo gravitatorio uniforme
6.5 Fuerzas conservativas y disipativas
6.6 Conservación de la energía
6.7 Trabajo de la fuerza gravitacional
6.8 Trabajo sobre una partícula en una trayectoria rectilínea debido a una fuerza variable
6.9 Trabajo sobre una partícula en una trayectoria curvilínea debido a una fuerza variable
6.10 Trabajo debido a la fuerza de rozamiento
6.11 Potencia media
6.11.1 Potencia instantánea
Problemas

Capítulo 7. Colisiones
7.1 Centro de masa
7.1.1 Distribución discreta
7.1.2 Distribución continua homogénea
7.2 Teoremas de Pappus-Guldin
7.3 Velocidad y cantidad de movimiento del centro de masas
7.4 Aceleración del centro de masa
7.5 Colisiones
7.5.1 Colisiones unidimensionales
7.5.2 Colisiones bidimensionales
7.6 Aplicaciones del centro de masa
7.7 Aplicaciones de colisiones
Problemas

Capítulo 8. Movimiento rotacional
8.1 Torque o momento de fuerza
8.1.1 Fuerzas concurrentes
8.1.2 Fuerzas coplanares
8.2 Equilibrio de cuerpo rígido
8.3 Centro de gravedad de un cuerpo rígido
8.4 Torque y aceleración angular
8.5 Momento de inercia
8.6 Teorema de Steiner
8.7 Cálculos de momentos de inercia
8.7.1 Partícula puntual
8.7.2 Momento de inercia de un aro o anillo delgado
8.7.3 Momento de inercia de una corona circular alrededor del eje principal
8.7.4 Momento de inercia de un cilindro de pared ancha respecto al eje principal
8.7.5 Momento de inercia de una corona circular alrededor de un eje que pasa por un diámetro
8.7.6 Momento de inercia de un cilindro de pared gruesa respecto al eje perpendicular al eje principal y que pasa por el centro de masa
8.8 Momentum angular, cantidad de movimiento angular o momento angular
8.8.1 Momentum angular de una partícula
8.8.1.1 Movimiento circular
8.8.1.2 Movimiento rectilíneo
8.8.2 Momentum angular de un cuerpo rígido
8.9 Torque y cantidad de movimiento angular
8.10 Conservación del momentum angular
8.11 Trabajo y energía
8.12 Potencia asociada al trabajo producido por un torque
Problemas

Capítulo 9. Movimiento de rodadura
9.1 Rodamiento puro
9.2 Vectores posición y velocidad
9.3 Vector posición respecto al punto de contacto
9.4 Aceleración
9.5 Energía cinética
9.6 Deslizamiento y rodamiento
Problemas
Referencias

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