~

11.211.311.411.511.6

*11.7*11.8

Conten ido

Prefacio xiv

Reconocimientos

Lista de símbolos

xxi

xxiv

11CINEMÁTICA DE PARTíCULAS

601

11.1 Introducción a la dinámica 602

Movimiento rectilíneo de partículas 603Posición, velocidad y aceleración 603Determinación del movimiento de una partículaMovimiento rectilíneo uniforme 616Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado

Movimiento de varias partículas 618Solución gráfica de problemas de movimiento rectilíneoOtros métodos gráficos 631

607

617

630

Movimiento curvilíneo de partículas 64111.9 Vector de posición, velocidad y aceleración11.10 Derivadas de funciones vectoriales 64311.11 Componentes rectangulares de la velocidad y la aceleración11.12 Movimiento relativo a un sistema de referencia en traslación11.13 Componentes tangencial y normal 66311.14 Componentes radial y transversal 666

641

645646

Repaso y resumen del capítulo 11Problemas de repaso 684Problemas de computadora 687

680

12CINÉTICA DE PARTíCULAS: SEGUNDA lEY DE NEWTON

691

12.112.212.3

Introducción 692

Segunda ley de movimiento de Newton 693Cantidad de movimiento lineal de una partícula.Razón de cambio de la cantidad de movimiento lineal 694

X Contenido 12.412.512.612.7

12.8

12.9

12.10*12.11

*12.12*12.13

Sistemas de unidades 695Ecuaciones de movimiento 697Equilibrio dinámico 699Cantidad de movimiento angular de una partícula.Razón de cambio de la cantidad de movimiento angular 718Ecuaciones de movimiento en términos de las componentes radialy transversal 719Movimiento bajo una fuerza central. Conservación de la cantidadde movimiento angular 720Ley de gravitación de Newton 721Trayectoria de una partícula bajo la acciónde una fuerza central 731

Aplicación en mecánica celeste 732Leyes de Kepler en el movimiento planetario 735

Repaso y resumen del capítulo 12Problemas de repaso 748Problemas de computadora 751

13.413.513.6

*13.713.813.9

744

13CINÉTICA DE PARTíCULAS:

MÉTODOS DE lA ENERGíA Y lA CANTIDAD DE MOVIMIENTO755

Introducción 756Trabajo de una fuerza 756Energía cinética de una partícula. Principiodel trabajo y la energía 760Aplicaciones del principio del trabajo y la energíaPotencia y eficiencia 763Energía potencial 781Fuerzas conservativas 783Conservación de la energía 784Movimiento bajo una fuerza central conservativa. Aplicacióna la mecánica celeste 786

13.10 Principio del impulso y la cantidad de movimiento13.11 Movimiento impulsivo 80813.12 Impacto 82013.13 Impacto central directo 82013.14 Impacto central oblicuo 82313.15 Problemas en los que interviene la energía y la cantidad

de movimiento 826

13.113.213.3

762

805

Repaso y resumen del capítulo 13Problemas de repaso 848Problemas de computadora 851

842

14SISTEMAS DE PARTíCULAS

855

14.114.2

Introducción 856

Aplicación de las leyes de Newton al movimiento 'de sistemasde partículas. Fuerzas efectivas 856Cantidad de movimiento lineal y angular de un sistemade partículas 859Movimiento del centro de masa de un sistema de partículasCantidad de movimiento angular de un sistema de partículasalrededor de su centro de masa 862Conservación de la cantidad de movimiento para un sistemade partículas 864Energía cinética de un sistema de partículas

860

14.3

14.414.5

14.6

14.7 873

. 14.8

14.9

*14.10*14.11*14.12

Principio del trabajo y la energía. Conservación de la energíapara un sistema de partículas 875Principio del impulso y la cantidad de movimiento de un sistemade partículas 875Sistemas variables de partículasCorriente estacionaria de partículasSistemas que ganan o pierden masa

Contenido

886886

889

Repaso y resumen del capítulo 14Problemas de repaso 908Problemas de computadora 911

Introducción 916Traslación 918Rotación alrededor de un eje fijo 919Ecuaciones que definen la rotación de un cuerpo rígido alrededorde un eje fijo 922

15.5 Movimiento plano general 93215.6 Velocidad absoluta y velocidad relativa

en el movimiento plano 934Centro de rotación instantáneo en el movimiento planoAceleraciones absoluta y relativa en el movimiento planoAnálisis del movimiento plano en términos de un parámetroRazón de cambio de un vector con respecto a un sistemade referencia en rotación 971

15.11 Movimiento plano de una partícula relativa a un sistemade referencia en rotación. Aceleración de Coriolis 973Movimiento alrededor de un punto fijo 984Movimiento general 987Movimiento tridimensional de una partícula con respecto a unsistema de referencia en rotación. Aceleración de Coriolis 998

*15.15 Sistema de referencia en movimiento general 999

15.715.8

*15.915.10

*15.12*15.13*15.14

*16.5

904

15CINEMÁTICADE CUERPOS RíGIDOS

915

15.115.215.315.4

945956

958

Repasoy resumen del capítulo 15Problemas de repaso 1018Problemas de computadora 1021

1011

16MOVIMIENTO PLANO DE CUERPOS RíGIDOS:

FUERZAS y ACELERACIONES1025

16.116.216.3

Introducción 1026Ecuaciones de movimiento de un cuerpo rígido 1027Cantidad de movimiento angular de un cuerpo rígidoen movimiento plano 1028Movimiento plano de un cuerpo rígido. Principiode d'Alembert 1029Observación acerca de los axiomas de la mecánicade cuerpos rígidos 1030Solución de problemas que implican el movimientode un cuerpo rígido 1031Sistemas de cuerpos rígidosMovimiento plano restringido

16.4

16.6

16.716.8

10321051

Repaso y resumen del capítulo 16 1073Problemas de repaso 1075Problemas de computadora 1078

Introducción 1082Principio del trabajo y la energía para un cuerpo rígidoTrabajo de las fuerzas que actúan sobre un cuerpo rígidoEnergía cinética de un cuerpo rígido en movimiento planoSistemas de cuerpos rígidos 1085Conservación de la energía 1086Potencia 1087Principio del impulso y la cantidad de movimientopara el movimiento plano de un cuerpo rígido 1104

17.9 Sistemas de cuerpos rígidos 110717.10 Conservación de la cantidad de movimiento angular17.11 Movimiento impulsivo 112017.12 Impacto excéntrico 1120

xii Contenido

17.117.217.317.417.517.617.717.8

17MOVIMIENTO PLANO DE CUERPOS RíGIDOS:

MÉTODOS DE LA ENERGíA Y LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO1081

108210831084

1107

Repaso y resumen del capítulo 17Problemas de repaso 1138Problemas de computadora 1141

*18.1*18.2

*18.3

*18.4*18.5*18.6

*18.7*18.8*18.9*18.10*18.11

19.3*19.419.5

1134

18CINÉTICA DE CUERPOS RíGIDOS EN TRES DIMENSIONES

1145

Introducción 1146Cantidad de movimiento angular de un cuerpo rígido en tresdimensiones 1147Aplicación del principio del impulso y la cantidad de movimientoal movimiento tridimensional de un cuerpo rígido 1151Energía cinética de un cuerpo rígido en tres dimensiones 1152Movimiento de un cuerpo rígido en tres dimensiones 1165Ecuaciones de movimiento de Euler. Extensión del principiode d'Alembert al movimiento de un cuerpo rígidoen tres dimensiones 1166Movimiento de un cuerpo rígido alrededor de un punto fijo 1167Rotación de un cuerpo rígido alrededor de un eje fijo 1168Movimiento de un giroscopio. Ángulos de Euler 1183Precesión estable de un giroscopio 1185Movimiento de un cuerpo con simetría respecto a un eje y que no sesomete a ninguna fuerza 1186

Repaso y resumen del capítulo 18 1199Problemas de repaso 1204Problemas de computadora 1208

19VIBRACIONES MECÁNICAS

1213

19.1 Introducción 1214

19.2Vibraciones sin amortiguamientoVibraciones libres de partículas.Movimiento armónico simple 1214Péndulo simple (solución aproximada) 1218Péndulo simple (solución exacta) 1219Vibraciones libres de cuerpos rígidos 1228

1214

r-I

19.619.7

Aplicación del principio de la conservación de la energíaVibraciones forzadas 1251

1240 Contenido xi

Vibraciones amortiguadas 1261*19.8 Vibraciones libres amortiguadas 1261*19.9 Vibraciones forzadas amortiguadas 1264*19.10 Analogías eléctricas 1265

Repaso y resumen del capítulo 19 1277Problemasde repaso 1282Problemasde computadora 1285

Apéndice AALGUNAS DEFINICIONES Y PROPIEDADES ÚTILES

DEL ÁLGEBRA VECTORIAL1289

Apéndice BMOMENTOS DE INERCIA DE MASAS

1295

Créditos de las fotografías

índice analítico 1335

Respuestas a problemas

1333

1343