Física universitaria con física moderna. Volumen 2, 13va EdiciónSIMULACIONES PhET (en inglés)
DisPQ11;b/t e11 el eText de Pearsotf y en el á1·ca dt. es11u/io de MasteringPhysics e lll etlic:i6n e11 e.tpt1ñol t·o1u·u1 de dos ,·ohí111é11es. El ,·o/uuuut I iucluyt los cav/111/os I a 20: el \'Oilu,,elf 2 incluye los capl111los 21'144.
St-cción l~gina Sección P:lgin:i l.(, Eslin)atioo IO 25.6 Cooductivily 838 1.7 Vector Addhion 13 26.4 • Circuh Constn1ction Kit (AC+OC). *Circuil 2.4 • f-on¡cs in 1 Oi111cnsion 47 Cc>n!)ln1c1ion Ki1 (OC Only) 866 2.4 *The MovingMtin 49 27.3 Magoct and Compass, ~1a.g.oe1s aod 2.5 Lunar l.andcr 52 Elcctronlagocts 891 3.2 Mn:1,c Gante 76 28.5 fnmday's: ~lectrom,:.gl'lct ic l..ab, M~gn..:1s
3.3 • Projcctile Mocioo 79 aod Elccrro1na.gncts 933 3.4 L~dybug RC\'Oh11ion, Motioo in 20 87 29.2 Fnmday·s Eh.•clrollll-.gnctic l.,ab. Faraclay·.:; 5.2 Lunar Lundcr 146 Law. (;enérutor 962 5.3 Fotces in 1 Din1ensioo. Friclion. •n•e Rtunp 149 31.3 •Circuil Cooslruction Kil (;\C+DC), 6.2 •Thc Rnmp 181 Fomday·io Eh ... "C"trOm:!J;nctic L.ah I03 1 6.3 Mol('cular ~10<~. Slretchlng DNA 188 n.3 R:idio \Vavt."S & Elé<:tro1nag.r\etic Fiekls 1061 7.3 •11.c Ranlp 222 32.5 Microwavcs 1070 7.5 • Enctg_y Sknlc Park 229 34.4 • Ol.!01nc1ric Op1ks 1131 9.3 Ladyhug Rei.-ohuion 286 34.6 ColorVision 1142
10.6 Torque 326 35.2 •\Va~ ln1erfen:ncc 1168 12.3 Ballo<>ns & IJuoyan<:y 380 36.2 • \Vave lntetference 1192 13.2 Lunar l..ande.r 406 38.1 J>hotoolcctric Bffoc1 1262 13.4 My Solar Systenl 412 38.4 fourier: ~·faking \Vaves. Quanlum \Vavc 14,2 MOli<.M1 in 20 443 lntcrfcrí'ncc 1274 14.3 • M::asses & Springs 446 '.l9.2 D:ivísson-Genncr: Electron Oio·~ction 1287 14.5 • Pendulum Lab 453 39.2 Ruthcrfon.t Sc:utcring 1294 15.8 Pouricr: Making Waves. \Vavi:s ( Hl a S1ring 495 39.3 1\1odels of 1he Hydrogcn A1on1 1297 16.6 Soood. \Va\'C hnctfeceoce 529 39.3 Neon Lights aod ()1her Discharge La1nps 1304 17.6 Sta1cs o l' Mallcr 566 39.4 L~scrs 1307 17.7 The Grocnhousc.: EO'cc1 570 W.5 Blackbody Spec1rurn, ' l'he Gree-nhousc 18.3 Balloons & Buoyaocy. Friction. EITcct 1310
Gas Propcrtics S99 40.1 f'ouricr; M:ddng \Vaves 1328 18.6 S1a1e$ 0 1' Maner 612 40.1 Quan1utn Tun1lcli11g and \Va\'e P'Jcke1s 1337 21.2 Balloons and S1a1ic Elí..."Clricity. 4().3 Oouble \Vclls & Covalcnt Bonds. Quan1un1
John 1'ravol1~g.c 691 Bound S1a1cs 1343 21.6 • Char¡,-es and f itl<l<:. ElcC1ric Pic:ld of Drean1s.. 4().4 Quan1um Tunncling and Wa\'e Packc1s 1347
Elcclric Ficl<l l-iookcy 708 41.5 Stcrn·Gcrlach E.xperhncnt 1383 21.7 1\1icivwavc.s 711 42. I Oooblc \Vclls and Covulent Oond,<; 14()()
23.2 •cttargc$ & Ficlds 761 42.2 Thc: Grecnhouse EOCc• 140') 24.5 Molecular ~10CO('S, Oplical Tu•cczcrs and 42.4 Band Stn•cturc. Condoctivicy 1417
Applica1ions. Stretthing ONA 806 42.6 Scn1ic..-onduc1ors. Conductivily 1422 2S.3 Resi.stancc in~ \Vire 825 43.1 Siiupli licd ~IRI 1444 25.4 Baucry Voltagc. Si,gnal Circuil 829 43.3 A lpho Dc<ay 1450 2S.S ll:\UCry-Rc.<:istor Circui1. *Circuit Conssn1c1ion 43.7 N'ucl~tr Pisston 1464
Kit (AC+OC). *Cin.'uit Construc1ion Ki1 (OC Only), Ohm's Low 834
•·indica un 1u1orioll asoc-indo disponible: en lól bibli01eca de Mas1cting:Physics. www.freelibros.org
A CTIVIDADES
e www ... MM•i••otr,Mcs.a.
11 A...,,...,._. U .... l>bp-. 1.6 R (IUÜOUI lantia 11. 12 Elcarit ~ Hdd .... hWtt
u AAll)'•I \toll('ll ~ Gtaph.\ 17 Rouboul KIMWM.n. 11. ., Elmn<ll _,.. ........... - ..... 1 1 Prtdlnani t-tooon rn11111 ~ 1.8 ROIOóde 0,•a.tin ~· ll.I OC Seri.e.Cirniu l~f\C. IA i>tedi(11n, t-k1bOfl (f'Ollll f..qwlll!OM 1.9 FaOills._..... 12.2 oc hmk-1 cmu~
u Pmblcm•Sol""I S.rMC'sin fot 1. 10 \\'oman and 1-ty•IWI l·k"\·~O)"YI_."" ll.3 l>C Cittwt Puu.k$ KjM..-i:.I« "~ llA Usoi«1JAn1t111C~ and Vol1111Ckn
1.6 Sk.k'1 kt«t 1)¡...,fltllll 111 RK~ llcll¡\-et."n a Uli>Ck. and • llt•k 12.j Us.il'I& Kirchhofrl Lll"'" 1.7 811Uoonl~1 ~ LemoB&ile 7.12 V.'oman :u.el l·ly\lohcd l~kw11 or-F.ni:-rt)' 12.6 Capaci,Mef. l.S Se:it Heh• S;i.w t.IVt"' """"""" l!.7 s..-n .. -s ~nd P#al le 1 C..pxl.on 19 Scn.,-elMna 10 • llnh 7. 13 KOCOl'Íde l:'.n...."f't)' Ar11ro1ch 12.ll RCCif'()uit lime C""~1.11nu 110 f'\>1..-,.V..uhttLAftd" 7. 14 6 111 H1l$ U..11 13.1 ~l~d(' t-1'-ld of a WiN" 1.11 Car S1.~r1 4. 'fhl.of'I &o!" 8.1 CW.C1t:rl~l~of 1 Ou..' 1).2 il~'fi< f'"tdd ot:. l.Ol)p
1.12 Soh·lin• 'l'it.o \\11.ck ~mll 8-2 Ma.tA'tll 6011»..aM 1).3 i 1 agncclc f'.clJ o( 11 Soknoill 1 13 CatCakho Tr\KL l~ribuúoft Conctpw~ An;¡l)J' 1).4 ~l~tit: Fou:tOll • P"..nic~
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2.1 .1 t"OK'C "Uf.llilt!lliki Onlribul.0.-~11"'""'1." Auty~~ 1).6 ~l~llC'Tiwqw otl. Loop 2.1.l Sli'""' ... s...._ .......... c.. .... 13.7 M* Spa:llOWA:f
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6A Colll:ticlfl Probolct11' 11.l PJcctrio Forf.'-: ~~'l'O'l1ton Prtl'lt"lple 17,7 \V;:l\•t: P,.d,Ml
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Décimo tercera edición
HUGH D. YOUNG C A RNEGIE M ELLON U NIVER SITY
ROGER A. FREEDMAN U NIVERSITY O F CALIFORNIA .
SAN TA B ARB A R A
COLABORACIÓN DE
TRADUCCIÓN
J:\EVJSIÓN TÉCNICA
Héctor Luna García Ricardo Paez Hernéndez
José Antonio Eduardo Roa Neri Alberto Rubio Ponce
Oeparcarnento de Ciencias Bésicas Universidad Aucónoma Metropc:¡l1cene·Azcapoczatco
México
un1vere1dad lbet"'Qell"nerlcena México
Ernesto Montero Zeledón 1nsu;;.1ww Tecnológico de Costa Rica
COSTA R ICA
VOUNG. HUGH O.y FREEO~tAN. ROCl:R A.
l"'íska unh~rsitaria t(IC'l tfsieá mfKl<"rna vofumt11 ? [)éclmo 1erttra ~ici<Sn
PEARSON, ~·té~. ?013
Fomwto: 2 1.S x 21.S ttn
Au1hQri'l.cd 1ran.sl:Hion l'rom thc English lnngu.ng~ edition. cntill1..-'d U/\1/Vl;"RSITY Pfl YSICS \Vfl'f/ ft101)f:RN Pll YSJ(.,;S TJ::<..4 1/NOJ..OOY UPDATI:; ¡¡• EdiLioo. by HUGH D. YOUNG. ROClR A. FRt:t:D!tfAN. co1ttrib111ii1g a111hor A. U\VIS FOR/), publishcd by P~al'\Wn Educ1uio1). loc .• publíshing tb: Addis:on.\Vesley. Copyright C 2012. All rights n.-.&er\-00. ISBN 9780nl897961.
Tudu<..'Ción autorizadn de la edición en idionta inglés. litulada UNIVl:.'RSITY PHYSICS \V/1'11 ft10DER,V l'llYSICSTECllNOU>GY UPDATE /J-l"<lición por IJUGf/ 1). YOUNG, ROGER A. FREE01\1A1V, ct111 /<1 col<tbornchJ11 de A. LE\V/S FORD. publicad:l por Pearson Educ:.uion. loc •• publicada t-umu Addison· \\'eslcy. Copyright O 2012. Todos Jos derechos reservad0$. ISBN 9780321897961.
Esta edición en cspaiiol es la única a1.11oriz.-.dn.
•::C.ición €!n ~pañol l)il\':cci6n gcncrnl: Philip Oc l:l Vega Oii~cción Educt'tl..·ión Superior: ~1ario Contrel";l.S Editor .i.pon.sór: Gabriell1 lílpei l~<iJlcstér<n
Editor de desarrollo: Sup1..'1'ViS()(de p<oducclóo: Gerencia Editoñll Educación
Supcñor 1,..:úinosnlérica:
~111.risa d\) Ama
DÉCIM O TERCERA EDICIÓN. 2013
t>.Jt O 2013 por Pcnrson Educoción de ~1é-iti-co. S.A. de C.V. Atlacomuko 5()().5° pi.so Col. lnduMñ::il A1010 S3S 19. Naoc.alpan de Juárez. Estndo de México
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ISBN 978·60'7·32·2190·0 ISBN c-l>OOk 978-607-32-2189-4 ISBN c..:haptcr978-607-l2-2188-7
Impreso en 1\<léicico. Pri11tt'd ;,, ft1l'.i:itt>. 1234567890-1615 1413
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CONTENIDO ABREVIADO
21 Carga eléctrica y campo eléctrico 687 37 Relatividad 1223
22 Ley de Gauss 725 38 1:otones: ondas de luz que se
23 Potencial eléctrico 754 comportan como particulas 1261
24 Capacitancia y dieléctricos 788 39 ra rticulas que se comportan
coino ondas 1286 25 Corriente, resistencia y fuerza 40 Mecánica cuántica l328
electromotriz 818
26 Circuitos de corriente directa 850 41 Estructura atómica 1364
27 campo magnético y fuerzas 42 Moléculas y materia condensada 1405
magnéticas 883 43 Física nuclear 1439
28 Fuentes de can1po 1nagnético 923 44 Física de partfculas y cosmología l480
29 Inducción electromagnética 957
30 Inductancia 991 APtNOICES
31 A El sistcnla internacional de unidad(....'S A·I
Corriente alterna 1021 ll Relociones rnn1c1náttcas tj1ilcs A·3
32 Ondas electromagnéticas 1051 e El alfabeto griego A·4 o Tabla periódica de 10$ cle1ncntos A·S
ÓPTICA E Factorus de conversión de unidades A·6 r Co1ls.1::uues nun1éticas A-7
33 Naturalet.a y propagación de la luz 1080 Respuestas a IQs problenlas con 11ú1nero ilnpar A·9
34 Óptica geométrica 11 14
35 In terferencia 1163
Desarrollo de habilidades
El presente texto le permitirá desarrollar las habilidades básicas y avanzadas que le ayudarán a resolver una gran variedad de problemas de física.
B gran conjunto de ejemplos .,. del texto facilita a los estudiantes la
exploración, con exhaustivo detalle, de la solución de problemas desafiantes.
r oo~"' d
El f0<mato de Identificar/Plantear/ Ejecutar/Evaluar, aplicado en todos los ejemplos, fomenta en los estudiantes el
hábito de solucionar de maneta reflexiva los problemas, trascendiendo el aspecto
puramente matemático. 1
Se revisaron todos los ejemplos y las estrategias para resolver
problemas para hacerlos más concisos.
Ay "' En la mayoria de los ejemplos se usa con frecuencia un diagrama manuscrito que
muestra lo que el estudiante debe dibujar.
Las estrategias para resolver problemas indican a los esrudiantes cómo enfocar tipos especificos de problemas. ,.
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iNUEVQl Tutoriales de revisión de matemáticas MasteringPhysics ofrece un amplio conjunto de tutoiiales en inglés de revisión de tareas de matemáticas, que cubren temas de calculo diferencial e integra~ así como de álgebra y tngonometria. www.freelibros.org
Desarrollo de confianza
iNUEVO! Problemas prácticos Desarrolle confianza al resolver problemas mediante diversas opciones de práctica.
Al principio de cada conjunto de problemas, un problema práaico ayuda .,,.
a los estudiantes a transitar. con laolidad y confianza. de los problemas rutinarios a otros con un alto grado de dificultad.
cada problema práctico tiene una dificultad moderada e incluye vatios
conceptos que generalmente pertenecen a capitules anterie<es. En lugar
de una solución completa, se presenta una guia de solución consistente
en preguntas y sugerencias. la solución ce<npleta se expli<.1 en
Video Tutor (en inglés), incluido en el área de estudio de MasteringPhysics (en inglés) y en el eText de Pearson.
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-·o.~, .......... "
~ A petición de los profesores, los Conjuntos de problemas incluyen ahora un mayor número de problemas relacionados con el campo de la bie<né<lica {810). problemas más difícíles que requieren de cálculo (CAlQ y más problemas relacionados con material
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de capítulos anteriores (PA). Aproximadamente el 20% de los problemas son nuevos o modificados. EslaS revisiones se efeauaion con base en datos sobre el rendimiento de los estudiantes en Estados Unidos, obtenidos con MasteringPhysics. El nivel de dificultad se indica mediante un sistema de clasificación de tres puntos, basado en inl0tmación obtenida de MasteringPhysics.
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iNUEVOI Problemas de fin de capitulo mejorados en MasteringPhysics (en inglés) los problemas seleccionados de fin de cap~ulo ofrecen ahora apoyo adiciona~ como sugerencias en las estrategias de solución de problemas, repaso y práctica de matemáticas, y vlnculos con el texto. ESlos nuevos problemas puente relaciooan los tute<iales guiados (en inglés) y los pioblemas tradicionales que se asignan como tarea. www.freelibros.org
Física en la vida diaria
Profundice el conocimiento de la flsica estableciendo conexiones con el mundo real.
iNUEVO! Aplicadones de la lisica "' A lo largo del texto se incluyf!ll lotografias que muestran
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~ !NUEVO' Simulaciones PhET y tutoriales (en inglés) ---.> i{!)
iNUEVO! Demostraciones y tutoriales en video en inglés Videos de demostración de "ensayo y errot" de conceptos clave de loo despiertan el interés del estudiante al solicitarle que realice un pronostico antes de ver el resultado. Estos videos están disponibles en el área de estudio de MasteringPhysi<s (en inglés) y en el eText de Pearson. Un conjunto de tutoriales basados en estos videos animan a los estudiantes a resolver problemas relacionados.
Dieciséis tutori.lles PñET facilitan al estudiante realizar conexiones entre los fenómenos de la vida real y la física subyacente. Se presentan 76 simulaciones PhET en el área de estudio de MasteringPhysics y en el eText de Pearson. También está diSPQnible el repertOt'io completo de aplicaciones de ActivPhysics (en inglés) y los tutoriales basados f!l1 simulaciones.
f9,l'a E21.23
Problemas de fin de capítulo basados en el campo de Ja biomédica "' Para satisfacción de los estudiantes de las ciencias médicas,
tt,t• . . llD ... rekl.IHff('li ~Ao:-.:. 11 . TOliteCOl'l'IO~~cl CJ(t<it8o 11 U. la 6$11~ 621,z.I ~M tic~ lki l•S n~h• <i~nuo ) plllfli1*. l~'l' dl,1111\ttti (911~ 0-11 y H-N ~ 4' 0, 110 "'" ~<* ~ "f*!Plf't t"I~ u~~" la~ r.ou • IO ,.._.,. dt bS «im~ O-n--0.. .s-11-N y ~t-N. "! $UpoD$:l g,mtlitn qoc ~ tiq, COl!ltlo,..-ioeaH .-,...,... cnc:re 1'-. C#:vk b t-.:oa 11irai que~ b cllll.'llinii ~ b pinlal !Je~ u 136 ltt-' ""'1tlll'l»CI~ Mll.'tiolu. l,t'_sa (u«J~ ~ de MQl.'UM 0 de ftf)tlhi(lfl1
el te-to agrega un número considerable de problemas basados en situaciones biológicas y biomédicas. www.freelibros.org
.~ . Mastenngp YSIGS
-...;.; MasteringPhysics (en inglés) es el sistema tutorial
cientlfico, de tareas y de evaluación más efectivo y utilizado, disponible en línea.
www.masteringphysics.com
1NUEV01 Tareas prediseñadas "" En todos los capitulos del libro, MasteringPhysics
ahora ioduye tareas prediseñadas que cubren el material con una combinación probada de tutoriales y problemas de fin de capitulo con dificultad regulada. los profesores pueden usa1 estas tareas tal como se presentan, o bien,
tomarlas como el ¡l\lnto inicial de una modificación.
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... ~ Libro de calificaciones - - .. - - .. - -1 ..... 1 .. ... 1 ... ... 1 ... •f 1 ... • 1 .. .. ..... •1 • ... . ..
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Aprovechamiento del grupo en las iareas "" Haga clic sobfe un problema para conocer
el paso que se dificulta más a sus alumnos, e induso las res¡l\lestas erróneas más
comunes. Compare los 1esultados de cada etapa con el promedio nacional en Estados
Unidos o con w grupo anterior.
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• Todas las tareas se calffican automáticamente. • El sombreado rojo identifica a los estudiantes vulnerables
y…