1_FÍSICA_GENERAL_HÉCTOR_PÉREZ_MONTIEL

Vista previa del material en texto

general
5a
Edición
FÍSICA
general
HÉCTOR PÉREZ MONTIEL
QUINTA EDICIÓN
MÉXICO, 2015
PRIMERA EDICIÓN EBOOK
Grupo Editorial Patria®
División Bachillerato, Universitario y Profesional
Dirección editorial: Javier Enrique Callejas
Coordinación editorial: Alma Sámano Castillo
Diseño de interiores y portada: Juan Bernardo Rosado Solís
Supervisión de producción editorial: Miguel Ángel Morales Verdugo
Diagramación: Jorge Antonio Martínez Jiménez / Gustavo Vargas Martínez
Ilustraciones: Jorge Antonio Martínez Jiménez / Gustavo Vargas Martínez / Carlos Enrique 
León Chávez
Fotografías: Thinkstock
 FÍSICA GENERAL
 
 Derechos reservados:
 ©1992, 2000, 2006, 2010, 2015, Héctor Pérez Montiel
 ©1992, 2000, 2006, 2010, 2015, GRUPO EDITORIAL PATRIA, S.A. de C.V.
 ISBN: 978-607-744-046-8 (quinta edición)
 ISBN: 978-607-438-184-9 (cuarta edición)
 ISBN: 978-970-24-0920-5 (tercera edición)
 ISBN: 970-24-0045-7 (segunda edición)
 ISBN: 968-439-586-8 (primera edición)
Renacimiento 180, Col. San Juan Tlihuaca,
Delegación Azcapotzalco, Código Postal 02400, México, D.F.
Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana
Registro núm. 43
Queda prohibida la reproducción o transmisión total o parcial del contenido de la presente obra en 
cualesquiera formas, sean electrónicas o mecánicas, sin el consentimiento previo y por escrito del editor.
Impreso en México / Printed in Mexico
Primera edición: 1992
Segunda edición: 2000
Tercera edición: 2006
Cuarta edición: 2010
Quinta edición: 2015
Para establecer 
comunicación con 
nosotros puede 
utilizar estos 
medios:
correo:
Renacimiento 180, 
Col. San Juan Tlihuaca, 
Azcapotzalco, 02400, 
México, D.F.
e-Mail:
info@editorialpatria.com.mx
fax pedidos:
(0155) 5354 9109 • 5354 9102
sitio web:
www.editorialpatria.com.mx
teléfono:
(0155) 53 54 91 00
©2015, Héctor Pérez Montiel
©2015, GRUPO EDITORIAL PATRIA, S.A. de C.V.
ISBN ebook: 978-607-744-281-3 (primera edición)
Primera edición ebook: 2015
www.editorialpatria.com.mx
mailto:info@editorialpatria.com.mx
UNIDAD 1
Introducción al conocimiento de la Física . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
 1 Definición de la Física . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
 2 Historia de la Física . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
 3 División de la Física . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
 4 Concepto de ciencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
 5 Ciencias formales y ciencias factuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Ciencias formales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Ciencias factuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
 6 Juicios deductivos e inductivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
 7 El método científico en la construcción de la ciencia . . . . . . . . . 8
Características del método científico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Método científico experimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Actividad experimental 1:
 Obtención de una ley física . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Actividad experimental 2:
 Caída libre de los cuerpos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Autoevaluación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Coevaluación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
UNIDAD 2
Unidades y mediciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
 1 Definiciones de magnitud, medir y unidad de medida . . . . . . . . . 16
Magnitud . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Medir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Unidad de medida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
 2 Desarrollo histórico de las unidades de medida y de los sistemas 
de unidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Sistema Métrico Decimal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Sistema Cegesimal o CGS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Sistema MKS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Sistema Internacional de Unidades (SI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
 3 Magnitudes fundamentales y derivadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
 4 Sistemas de Unidades Absolutos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
 5 Sistemas de Unidades Técnicos o Gravitacionales . . . . . . . . . . . 21
 6 Transformación de unidades de un sistema a otro . . . . . . . . . . . 22
 7 Ecuaciones y análisis dimensionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
 8 Medición de diferentes magnitudes con métodos directos 
e indirectos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
 9 Análisis de errores en la medición . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Causas de error en las mediciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Cuantificación del error en las mediciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
 10 Estadística elemental en el análisis de mediciones . . . . . . . . . . . 30
Actividad experimental 3:
 Medición de longitudes con el vernier y el palmer 
 o tornillo micrométrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Autoevaluación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Coevaluación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
UNIDAD 3
Vectores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
 1 Características de un vector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
 2 Cómo establecer la escala de un vector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
 3 Vectores coplanares, no coplanares, deslizantes y libres . . . . . . 41
 4 Sistema de vectores colineales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 41
 5 Sistema de vectores concurrentes o angulares . . . . . . . . . . . . . . 41
 6 Resultante y equilibrante de un sistema de vectores . . . . . . . . . 42
 7 Propiedades de los vectores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
a) Igualdad de dos vectores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
b) Adición . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
c) Negativo de un vector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
d) Ley conmutativa de la adición de vectores . . . . . . . . . . . . . . . . 42
e) Propiedad de transmisibilidad del punto de aplicación . . . . . . . . 42
f) Propiedad de los vectores libres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
 8 Suma de vectores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
 9 Composición y descomposición rectangular de vectores 
por métodos gráficos y analíticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Solución por el método gráfico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Solución por el método analítico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
 10 Vectores unitarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
 11 Suma de dos vectores angulares o concurrentes . . . . . . . . . . . . 50
Método gráfico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Método analítico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
 12 Suma de más de dos vectores concurrentes o angulares . . . . . . 54
Método gráfico del polígono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
 13 Método del triángulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
 14 Producto de un vector por un escalar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
 15 Producto escalar de dos vectores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
 16 Producto vectorial de dos vectores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Actividad experimental 4:
 Equilibrio de fuerzas colineales y de fuerzas angulares o 
 concurrentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Autoevaluación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Coevaluación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
UNIDAD 4
Cinemática . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
 1 Importancia del estudio de la cinemática . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
 2 Concepto de partícula material en movimiento e interpretación 
de su trayectoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
 3 Sistemas de referencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Sistema de coordenadas cartesianas o coordenadas rectangulares 67
Localización de una partícula en el espacio utilizando 
un vector de posición . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Contenido
FÍSICAgeneralIV Grupo Editorial Patria® ContenidoFÍSICAgeneral V
Análisis de los experimentos de Galileo Galilei y su relevancia 
en el trabajo científico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
Actividad experimental 5:
 Distancia y desplazamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
Actividad experimental 6:
 Movimiento rectilíneo uniforme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
Actividad experimental 7:
 Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado . . . . . . . . . . . 117
Actividad experimental 8:
 La caída de los cuerpos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
Actividad experimental 9:
 Tiro parabólico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
Actividad experimental 10:
 Péndulo simple . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
Autoevaluación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
Coevaluación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
UNIDAD 5
Dinámica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
 1 Las fuerzas y sus efectos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
Resultante y equilibrante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
Clasificación de las fuerzas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
Nuevas teorías acerca de las fuerzas fundamentales 
de la naturaleza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
 2 Leyes de la dinámica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
Primera ley de Newton o ley de la inercia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
Segunda ley de Newton o ley de la proporcionalidad entre 
fuerzas y aceleraciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
Tercera ley de Newton o ley de la acción y la reacción . . . . . . . . . . 139
 3 Gravitación universal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
Primera ley de Kepler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
Segunda ley de Kepler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
Tercera ley de Kepler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
Isaac Newton y la ley de la gravitación universal . . . . . . . . . . . . . . 147
Relación entre la magnitud del peso de un cuerpo 
y la magnitud de la fuerza de gravedad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
Campo gravitacional de los cuerpos y su intensidad . . . . . . . . . . . 149
El cosmos . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
Origen del Universo con base en la teoría del Big Bang 
o de la gran explosión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
Sistema Solar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
El Sol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
La Luna, satélite natural de la Tierra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
El viaje del hombre a la Luna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
Algunas consideraciones sobre los viajes interplanetarios . . . . . . . 153
 4 Estática . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
Relación de la estática con la dinámica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
Fuerzas coplanares y no coplanares . Principio de transmisibilidad 
de las fuerzas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
Sistema de fuerzas colineales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
Sistema de fuerzas concurrentes o angulares . . . . . . . . . . . . . . . . 157
Fuerzas paralelas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
Par de fuerzas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
 4 Distancia, desplazamiento, velocidad y rapidez . . . . . . . . . . . . . 68
Distancia y desplazamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
Velocidad y rapidez . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
 5 Movimiento rectilíneo uniforme (MRU) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
 6 Velocidad media . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
 7 Velocidad instantánea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
 8 Interpretación de gráficas de la magnitud de desplazamiento-tiempo 
y magnitud de la velocidad-tiempo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
 9 Aceleración y movimiento rectilíneo uniformemente acelerado 
(MRUA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
Aceleración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA) . . . . . . . . 79
Aceleración media . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
Aceleración instantánea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
Gráficas de magnitud del desplazamiento-tiempo, magnitud del 
desplazamiento-tiempo al cuadrado, magnitud de la velocidad-tiempo 
y magnitud de la aceleración-tiempo, para el MRUA . . . . . . . . . . . 79
Deducción de las ecuaciones utilizadas en el MRUA . . . . . . . . . . . 81
Caída libre de los cuerpos y tiro vertical . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
Efectos ocasionados por la resistencia del aire sobre los cuerpos 
durante su caída . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
 10 Tiro parabólico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
Tiro parabólico horizontal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
Tiro parabólico oblicuo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
 11 Movimiento circular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
Ángulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
Radián . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
Vector de posición y desplazamiento angular . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
Periodo y frecuencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
Velocidad angular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
Velocidad angular media . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
Movimiento circular uniforme (MCU) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
Interpretación de gráficas de la magnitud de desplazamiento 
angular-tiempo y magnitud de la velocidad angular-tiempo 
en el MCU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
 12 Movimiento circular uniformemente acelerado (MCUA) . . . . . . . . 100
Velocidad angular instantánea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
Aceleración angular media . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
Aceleración angular instantánea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
Gráficas de la magnitud del desplazamiento angular-tiempo, 
magnitud de la velocidad angular-tiempo y magnitud del 
desplazamiento angular-tiempo al cuadrado, para el MCUA . . . . . . 101
Ecuaciones utilizadas en el movimiento circular uniformemente 
acelerado (MCUA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
Velocidad lineal o tangencial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
Aceleración lineal y radial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
Aceleración radial o centrípeta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
 13 Movimiento armónico simple (MAS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
Elongación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
Amplitud . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
Velocidad de oscilación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
Aceleración de una partícula oscilante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
Gráficas sinusoidales del movimiento armónico simple . . . . . . . . . 109
Conclusiones de las gráficas del MAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
Péndulo simple . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
FÍSICAgeneralIV Grupo Editorial Patria® ContenidoFÍSICAgeneral V
UNIDAD 6
Materia y sus propiedades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
 1 Estructura de la materia . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 232
Ley de la conservación de la materia, teoría atómica de Dalton 
y leyes de las proporciones definidas y múltiples . . . . . . . . . . . . . . 232
Conceptos de cuerpo, sustancia, elemento y compuesto . . . . . . . . 233
Mendeleiev y la tabla periódica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
Dimensiones moleculares y atómicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
Masas moleculares, número de Avogadro y concepto de mol . . . . . 235
 2 Estados de agregación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236
Movimiento browniano y difusión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236
 3 Propiedades generales o extensivas de la materia . . . . . . . . . . . 237
Extensión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
Masa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
Peso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
Inercia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
Energía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
 4 Propiedades características o intensivas de la materia . . . . . . . . 239
Densidad o masa específica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
Punto de fusión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242
Punto de ebullición . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242
Coeficiente de solubilidad de una sustancia en otra . . . . . . . . . . . . 243
Actividad experimental 13:
 Propiedades características o intensivas de la materia . . . . . . . 245
Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248
Autoevaluación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249
Coevaluación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
UNIDAD 7
Elasticidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
 1 Esfuerzo y deformación, tensión y compresión unitarias . . . . . . . 254
Esfuerzo de tensión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254
Esfuerzo de compresión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254
Esfuerzo de corte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254
 2 Ley de Hooke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255
 3 Módulo de elasticidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255
 4 Módulo de Young . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
 5 Límite elástico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
Actividad experimental 14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259
Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260
Autoevaluación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260
Coevaluación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
UNIDAD 8
Hidrostática . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
 1 Características de los líquidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264
Viscosidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264
Tensión superficial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264
Cohesión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265
Adherencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265
Capilaridad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265
 2 Densidad y peso específico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266
Momento de una fuerza o momento de torsión . . . . . . . . . . . . . . . 158
Centro de gravedad, centroide y centro de masa . . . . . . . . . . . . . . 159
Condiciones de equilibrio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
Estrategia para resolver problemas de equilibrio de los cuerpos 
y diagrama de cuerpo libre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
 5 Fricción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
Ventajas y desventajas de la fricción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
 6 Trabajo mecánico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
 7 Energía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
Tipos de energía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
Definición de energía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
Energía potencial gravitacional (EPG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
Ley de la conservación de la energía y su degradación . . . . . . . . . 185
Degradación de la energía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
Importancia de la energía, sus usos y sus consecuencias . . . . . . . 187
 8 Potencia mecánica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
 9 Impulso mecánico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
 10 Cantidad de movimiento o momento lineal . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
 11 Relación entre el impulso y la cantidad de movimiento . . . . . . . . 194
 12 Choque elástico y choque inelástico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19413 Ley de la conservación de la cantidad de movimiento 
o del momento lineal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
Conservación de la cantidad de movimiento o del momento 
lineal en dos dimensiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
 14 Ley de la conservación del momento angular . . . . . . . . . . . . . . . 200
Momento de una fuerza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
Desplazamiento angular, velocidad angular, velocidad lineal, 
aceleración angular y aceleración lineal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
Inercia rotacional o momento de inercia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
Cantidad de movimiento angular y ley de la conservación 
de la cantidad de movimiento angular o del momento 
angular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
Energía cinética rotacional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
Giroscopio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
 15 Máquinas simples y su eficiencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
Cuantificación de la ventaja mecánica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
Palanca . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
Plano inclinado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
Ruedas y poleas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
Poleas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
Polea fija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
Polea móvil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
Combinaciones comunes de las máquinas simples . . . . . . . . . . . . 211
Eficiencia de las máquinas simples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
Eficiencia del plano inclinado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
Eficiencia de una polea fija y de una móvil . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
Concepto de máquina mecánica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
Actividad experimental 11:
 Segunda ley de Newton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
Actividad experimental 12:
 Equilibrio de fuerzas paralelas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
Autoevaluación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
Coevaluación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
FÍSICAgeneralVI Grupo Editorial Patria® ContenidoFÍSICAgeneral VII
Elongación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303
Amplitud de onda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303
Rapidez o magnitud de la velocidad de propagación . . . . . . . . . . . 303
 5 Reflexión de las ondas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303
 6 Principio de superposición de las ondas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304
 7 Interferencia de ondas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304
Interferencia constructiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304
Interferencia destructiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304
 8 Ondas estacionarias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305
 9 Refracción de ondas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305
 10 Difracción de ondas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306
 11 Ondas sonoras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306
Rapidez o magnitud de velocidad de propagación del sonido . . . . . 306
Fenómenos acústicos: reflexión, eco, resonancia y reverberación . . 307
Cualidades del sonido: intensidad, tono y timbre . . . . . . . . . . . . . . 307
Efecto Doppler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308
 12 Ondas sísmicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309
 13 Ultrasonido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310
Actividad experimental 18:
 Ondas superficiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314
Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
Autoevaluación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317
Coevaluación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318
Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319
UNIDAD 11
Termología . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
 1 Diferencia entre calor y temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322
Potencial térmico y energía calorífica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323
 2 Medida de la temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323
 3 Diferentes escalas termométricas: Celsius, Kelvin y Fahrenheit . 324
Transformación de temperaturas de una escala a otra . . . . . . . . . . 324
 4 Dilatación de los cuerpos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
Dilatación lineal y su coeficiente de dilatación . . . . . . . . . . . . . . . . 326
Coeficiente de dilatación lineal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326
Consideraciones prácticas sobre la dilatación . . . . . . . . . . . . . . . . 327
Dilatación de área y coeficiente de dilatación de área . . . . . . . . . . 327
Dilatación cúbica y su coeficiente de dilatación . . . . . . . . . . . . . . . 328
Dilatación irregular del agua. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331
 5 Formas de propagación del calor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331
Conducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331
Convección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332
Radiación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332
 6 Energía solar, su medida y transformación . . . . . . . . . . . . . . . . . 333
Intensidad de la radiación solar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333
Transformación de la energía solar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333
 7 Unidades para medir el calor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334
Caloría . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334
Kilocaloría . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334
BTU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334
 8 Capacidad calorífica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334
 9 Calor específico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335
 10 Calor latente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337
Calor latente de fusión y calor latente de solidificación . . . . . . . . . . 337
Calor latente de vaporización y calor latente de condensación . . . . 338
 3 Presión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
Presión hidrostática y paradoja hidrostática de Stevin . . . . . . . . . . 267
Presión atmosférica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268
Barómetro de mercurio, experimento de Torricelli . . . . . . . . . . . . . 269
Presión manométrica y presión absoluta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269
 4 Principio de Pascal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270
Tonel de Pascal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
 5 Principio de Arquímedes y flotación de los cuerpos . . . . . . . . . . 272
Actividad experimental 15:
 Presión atmosférica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277
Actividad experimental 16:
 Determinación de la presión atmosférica . . . . . . . . . . . . . . . . . 279
Actividad experimental 17:
 Principio de Pascal y principio de Arquímedes . . . . . . . . . . . . . 280
Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281
Autoevaluación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
Coevaluación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283
UNIDAD 9
Hidrodinámica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284
 1 Aplicaciones de la hidrodinámica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
 2 Gasto, flujo y ecuación de continuidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
Gasto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
Flujo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287
Ecuación de continuidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287
 3 Teorema de Bernoulli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287
 4 Aplicaciones del teorema de Bernoulli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288
Teorema de Torricelli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289
Tubo de Pitot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290
Tubo de Venturi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290
 5 Movimiento de los cuerpos sólidos en los fluidos . . . . . . . . . . . . 291
Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
Autoevaluación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296
Coevaluación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296
Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297
UNIDAD 10
Ondas mecánicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298
 1 Ondas longitudinales y transversales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300
Ondas longitudinales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300
Ondas transversales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300
 2 Tren de ondas, frente de onda y rayo o vector de propagación . . 301
Tren de ondas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301
Frente de onda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301
Rayo o vector de propagación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301
 3 Ondas lineales, superficiales y tridimensionales . . . . . . . . . . . . . 301
Ondas lineales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301
Ondas superficiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302
Ondas tridimensionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302
 4 Características de las ondas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302
Longitud de onda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302
Frecuencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302
Periodo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303
Nodo . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303
FÍSICAgeneralVI Grupo Editorial Patria® ContenidoFÍSICAgeneral VII
Diferencia de potencial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394
Campo eléctrico uniforme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394
 11 Corriente eléctrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400
Intensidad de la corriente eléctrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401
 12 Fuerza electromotriz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403
 13 Conexión de pilas en serie y en paralelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403
 14 Resistencia eléctrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404
Naturaleza del conductor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405
Longitud del conductor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405
Sección o área transversal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405
Temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405
Variación de la resistencia con la temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . 406
 15 Ley de Ohm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 408
 16 Circuitos eléctricos y conexión de resistencias en serie, 
en paralelo y mixtas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409
Conexión de resistencias en serie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411
Conexión de resistencias en paralelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411
Conexión mixta de resistencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412
Resistencia interna de una pila . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412
 17 Potencia eléctrica y efecto Joule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 420
Efecto Joule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422
 18 Leyes de Kirchhoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424
Primera ley de Kirchhoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424
Segunda ley de Kirchhoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 427
 19 Capacitores o condensadores eléctricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 429
Usos de los capacitores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431
Conexión de capacitores en serie y en paralelo . . . . . . . . . . . . . . . 431
 20 Electroquímica y ley de Faraday de la electrólisis . . . . . . . . . . . . 434
Ley de Faraday de la electrólisis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435
Actividad experimental 20:
 Carga eléctrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436
Actividad experimental 21:
 Ley de Ohm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 438
Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440
Autoevaluación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443
Coevaluación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445
Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446
UNIDAD 13
Magnetismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 448
 1 Propiedades y características de los diferentes tipos de imanes 450
Imanes permanentes y temporales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 450
 2 Campo magnético . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 451
 3 Densidad de flujo magnético . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 451
Permeabilidad magnética e intensidad de campo magnético . . . . . 453
 4 Magnetismo terrestre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454
Declinación magnética . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454
Inclinación magnética . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 455
 5 Teorías del magnetismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 455
 6 Reluctancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 457
 7 Materiales ferromagnéticos, paramagnéticos y diamagnéticos . . 457
Actividad experimental 22:
 Imanes y campo magnético . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 457
Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459
Autoevaluación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 460
 11 Calor cedido y absorbido por los cuerpos . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339
Uso del calorímetro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339
 12 Los gases y sus leyes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342
Concepto de gas ideal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342
Teoría cinética de los gases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342
Ley de Boyle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343
Ley de Charles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344
Ley de Gay-Lussac . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345
Ley general del estado gaseoso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346
Constante universal de los gases (R ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347
 13 Termodinámica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348
Sistema termodinámico y paredes diatérmicas y adiabáticas . . . . . 348
Procesos termodinámicos adiabáticos y no adiabáticos . . . . . . . . . 349
Equilibrio termodinámico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349
Punto triple de una sustancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349
Energía interna. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349
Ley cero de la termodinámica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350
Equivalente mecánico del calor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350
Trabajo termodinámico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350
Primera ley de la termodinámica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351
Segunda ley de la termodinámica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353
Conclusiones de las leyes primera y segunda de la termodinámica 353
Entropía y tercera ley de la termodinámica . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354
Eficiencia de las máquinas térmicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355
El funcionamiento del refrigerador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356
Impacto ecológico de las máquinas térmicas . . . . . . . . . . . . . . . . . 357
Fuentes de energía calorífica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359
Poder calorífico de algunos combustibles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359
Poder calorífico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360
Degradación de la energía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360
Actividad experimental 19:
 Calor cedido y absorbido por los cuerpos . Uso del calorímetro . 361
Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362
Autoevaluación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366
Coevaluación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368
Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368
UNIDAD 12
Electricidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370
 1 Antecedentes históricos de la electricidad . . . . . . . . . . . . . . . . . 372
 2 Carga eléctrica y la ley de la conservación de la carga . . . . . . . . 373
 3 Interacción entre cargas de igual o diferente signo . . . . . . . . . . . 374
 4 Formas de electrizar a los cuerpos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375
Frotamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375
Contacto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376
Inducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376
 5 Electroscopio y jaula de Faraday . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376
 6 Materiales conductores y aislantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377
 7 Unidades de carga eléctrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377
 8 Ley de Coulomb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378
 9 Campo eléctrico y líneas de fuerza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 385
Intensidad del campo eléctrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 386
 10 Potencial eléctrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391
Determinación del valor del potencial eléctrico 
en un punto de una carga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392
FÍSICAgeneralVIII Grupo Editorial Patria® ContenidoFÍSICAgeneral IX
 2 Óptica geométrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 521
Propagación rectilínea de la luz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 521
Métodos de Röemer y Michelson para determinar la rapidez 
o magnitud de la velocidad de la luz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 521
Intensidad luminosa y flujo luminoso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 522
Iluminación y ley de la iluminación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 522
Leyes de la reflexión de la luz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524
Espejos esféricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 525
Refracción de la luz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 527
Las lentes y sus características . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 528
Potencia de una lente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 530
El telescopio y el microscopio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 532
El ojo y la visión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534
 3 Óptica física . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 535
Interferencia y anillos de Newton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 535
Difracción de la luz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 535
Polarización de la luz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 536
Naturaleza del color . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 537
Descomposición o dispersión de la luz blanca . . . . . . . . . . . . . . . . 537
Colores primarios o fundamentales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 538
Colores binarios y características de algunos colores . . . . . . . . . . . 538
Daltonismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 538
Propiedades electromagnéticas de la luz y espectro 
electromagnético . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 538
Actividad experimental 24:
 Espejos planos y cóncavos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 541
Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 544
Autoevaluación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 547
Coevaluación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 548
Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 549
UNIDAD 17
Física moderna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 550
 1 Teoría especial de la relatividad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 552
 2 Teoría general de la relatividad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 553
 3 Radiación, emisión y absorción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 554
Mecánica ondulatoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 554
Espectros ópticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 555
Espectro óptico del hidrógeno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 556
Radiación del cuerpo negro, ley de Kirchhoff 
y ley de Stefan-Boltzman . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 558
 4 Átomo cuántico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 558
Modelos atómicos de: Dalton, Thomson y Rutherford . . . . . . . . . . . 558
Teoría cuántica de Niels Bohr sobre la estructura del átomo . . . . . . 560
Modificaciones de Sommerfeld a la teoría cuántica de Bohr 
sobre la estructura del átomo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 560
Números cuánticos y orbitales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 560
Principio de indeterminación de Heisenberg . . . . . . . . . . . . . . . . . 562
 5 Teoría cuántica de Planck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 562
Constante de Planck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 563
Efecto fotoeléctrico y su explicación por Einstein de acuerdo 
con la teoría cuántica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 564
Efecto Compton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 565
Rayos X . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 565
 6 Partícula-onda (mecánica ondulatoria) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 566
Coevaluación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 461
Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 461
UNIDAD 14
Electromagnetismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462
 1 Desarrollo histórico del electromagnetismo . . . . . . . . . . . . . . . . 464
 2 Campo magnético producido por una corriente . . . . . . . . . . . . . 465
Campo magnético producido por un conductor recto . . . . . . . . . . . 466
Campo magnético producido por una espira . . . . . . . . . . . . . . . . . 466
Campo magnético producido por un solenoide o bobina . . . . . . . . . 467
 3 Fuerzas sobre cargas eléctricas en movimiento 
dentro de campos magnéticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 469
Fuerza sobre un conductor por el que circula una corriente . . . . . . 471
Fuerza magnética entre dos conductores paralelos 
por los que circula una corriente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 471
 4 Inducción electromagnética y ley del electromagnetismo . . . . . . 474
Ley de Lenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 476
Ley del electromagnetismo o ley de inducción de Faraday . . . . . . . 476
 5 Inductancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 477
lnductancia mutua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 478
 6 Corriente alterna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 481
 7 Circuitos de corriente alterna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 482
Reactancia inductiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 482
Reactancia capacitiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 483
Circuito RLC en serie e impedancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 483
Factor de potencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484
 8 Transformadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 487
 9 Bobina de inducción o carrete de Ruhmkorff . . . . . . . . . . . . . . . 489
 10 Generador eléctrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 490
 11 Motor eléctrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 491
 12 Síntesis de Maxwell del electromagnetismo . . . . . . . . . . . . . . . . 491
Actividad experimental 23:
 Electromagnetismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493
Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495
Autoevaluación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 499
Coevaluación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 500
Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 501
UNIDAD 15
Electrónica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 502
 1 Masa y carga del electrón . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 504
 2 Emisión termoiónica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 506
 3 Semiconductores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 509
Semiconductores de tipos N y P . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 510
 4 Diodo de cristal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 511
 5 Transistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 512
 6 Circuitos integrados y chips . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 513
Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 514
Autoevaluación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 516
Coevaluación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 517
Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 517
UNIDAD 16
Óptica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 518
 1 Comportamiento dual de la luz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 520
FÍSICAgeneralVIII Grupo Editorial Patria® ContenidoFÍSICAgeneral IX
Coevaluación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 582
Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 583
Apéndice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 585
Nociones de matemáticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 586
Anexo 1 . Tabla de equivalencias entre las unidades de medida 
de algunas magnitudes físicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 593
Anexo 2 . Alfabeto griego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 594
Anexo 3 . Algunas constantes físicas y sus valores . . . . . . . . . . . . . . 595
Respuestas de los ejercicios propuestos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 596
Índice alfabético . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 607
 7 Partículas elementales, antipartículas y antimateria . . . . . . . . . . 567
 8 Radiactividad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 567
Isótopos y radioisótopos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 568
Vida media de un elemento radiactivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 568
Aplicaciones prácticas y peligros que presentan las radiaciones . . . 569
Cámara de niebla de Wilson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 570
Contador Geiger y de centelleo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 570
 9 Rayo láser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 571
 10 Fusión nuclear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 572
 11 Fisión nuclear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 573
Actividad experimental 25:
 Cámara de niebla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 575
Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 576
Autoevaluación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 581
FÍSICAgeneralX Grupo Editorial Patria® Cómo usar este libroFÍSICAgeneral
Cómo usar este libro
Entrada de unidad
Cada unidad inicia con una introducción, cuya lectura 
orienta acerca de los contenidos que se abordarán, con 
el propósito de despertar el interés por estudiar los con-
tenidos respectivos . Asimismo, señala los temas que se 
tratarán y el título de las actividades experimentales que 
se proponen para lograr un aprendizaje significativo de la 
Física . Recomen damos su lectura en el salón de clases .
Temas y subtemas
En su tratamiento, se emplea un lenguaje claro y sencillo y 
en el caso de palabras nuevas se escribe entre paréntesis su 
significado . Los ejemplos utilizados para que el estudiante 
asimile, comprenda e interprete los conceptos, los princi-
pios, las teorías y las leyes de la Física, pretenden acercarlo 
a situaciones de la vida real con aplicación útil, lo cual le 
posi bilitará una mayor comprensión del mundo que lo rodea . 
El desarrollo claro de los temas, posibilita que el alumno 
aprenda a aprender y a adquirir confianza en sí mismo, for-
taleciendo su autoestima . Por tanto, estamos plenamente 
seguros de que el profesor encontrará un importante apoyo 
en este texto . Por ello, recomendamos que éste deje lectu-
ras del libro para realizarse en el salón de clases, y también 
como actividad extraclase, orientadas por un cuestionario 
hecho por el docente, que los alumnos deberán responder . 
De esta manera, el profesor puede propiciar la participa-
ción individual y grupal, para que se comenten y discutan 
las respuestas que se dieron al cuestionario y se elaboren 
esquemas didácticos o una síntesis de los resultados más 
relevantes emergidos de la consulta . Esto evitará las sesio-
nes largas e improductivas de exposición magisterial, que 
desgastan inútilmente al profesor y cansan al alumno . A la 
vez, contará con el tiempo necesario para la participación 
activa de los integrantes del grupo, involucrándolos en la 
construcción de su conocimiento . Actividades experimentales
Se incluyen numerosas actividades experi-
mentales cuyo propósito es lograr un apren-
dizaje significativo de la Física, al acercar al 
alumno de manera directa a los fenómenos 
físicos en estudio . Dichas actividades se 
proponen para ser realizadas en el salón de 
clases o en el laboratorio, de acuerdo con el 
criterio del profesor y las características del 
equipo y material necesarios .
U N I D A D 1
Definición de la Física
Historia de la Física
División de la Física
Concepto de ciencia
Ciencias formales y ciencias 
factuales
Juicios deductivos e inductivos
El método científico en la 
construcción de la ciencia 
Actividad experimental 1: 
Obtención de una ley física
Actividad experimental 2: 
Caída libre de los cuerpos
Resumen
Autoevaluación
Coevaluación
Glosario
C
O
N
T
E
N
I
D
O
La Física es una de las Ciencias Naturales que más ha contribuido al desarrollo y bienestar del hombre, porque gracias a su estudio e 
investigación ha sido posible encontrar, en múltiples casos, una explica-
ción clara y útil a los fenómenos que se presentan en nuestra vida diaria. 
La palabra física proviene del vocablo griego physike, cuyo significado 
es naturaleza. La Física es ante todo una ciencia experimental, pues 
sus principios y leyes se fundamentan en la experiencia adquirida al re-
producir intencionalmente muchos de los fenómenos. Al aplicar el mé-
todo científico experimental, el cual consiste en variar en lo posible las 
circunstancias en que un fenómeno se reproduce para obtener datos e 
interpretarlos, se pueden encontrar respuestas concretas y satisfactorias, 
a fin de comprender cada día más el mundo donde vivimos. El estudio 
de la Física es importante para todo ser humano interesado en conocer 
el medio en el cual vive y quiera explicarse el porqué de los múltiples 
fenómenos que se le presentan. Todo fenómeno de la naturaleza, ya sea 
simple o complejo, tiene su fundamento y explicación en el campo de la 
Física; por tanto, en la medida que esta ciencia se vaya desarrollando, se 
tendrán mejores posibilidades para que el hombre pueda avanzar hacia 
un mayor conocimiento del Universo y un mejor nivel de vida.
2
Introducción al 
conocimiento de la Física
3
FÍSICAgeneral6 Grupo Editorial Patria® Introducción al conocimiento de la FísicaUnidad 1 7
1.3
El átomo es la unidad más pequeña posible de un 
elemento químico.
Los descubrimientos de la radiactividad abrieron un nuevo 
campo: la Física Atómica, encargada de estudiar la cons-
titución del átomo. Aparecieron las teorías: Cuántica de 
Planck, de la Relatividad de Einstein y de la Mecánica On-
dulatoria de De Broglie. Actualmente, el descubrimiento 
de nuevas partículas de vida media muy corta ha originado 
la Física Nuclear, cuyo objetivo es descubrir totalmente la 
constitución del núcleo atómico.
También a mediados del siglo xix, el físico escocés Ja-
mes Clerk Maxwell fue el primero en proponer que 
la luz