There is good reason for the tradition that students of science and engineering start college physics with the study of mechanics: mechanics is the cornerstone of pure and applied science. The concept of energy, for example, is essential for the study of the evolution of the universe, the properties of elementary particles, and the mechanisms of biochemical reactions. The concept of energy is also essential to the design of a cardiac pacemaker and to the analysis of the limits of growth of industrial society. However, there are difficulties in presenting an introductory course in mechanics which is both exciting and intellectually rewarding. Mechanics is a mature science and a satisfying discussion of its principies is easily lost in a superficial treatment. At the other extreme, attempts to "enrich" the subject by emphasizing advanced topics can produce a false sophistication which emphasizes technique rather than understanding. This text was developed from a first-year course which we taught for a number of years at the Massachusetts Institute of Technology and, earlier, at Harvard University. We have tried to present mechanics in an engaging form which offers a strong base for future work in pure and applied science. Our approach departs from tradition more in depth and style than in the choice of topics; nevertheless, it reflects a view of mechanics held by twentieth-century physicists.

DICAS DE FÍSICA
PARTE 1 - Pré-requisitos
PARTE 2 - Leis e Intuições
PARTE 3 - Problemas e Soluções
PARTE 4 - Efeitos Dinâmicos e suas Aplicações
PARTE 5 - Exercícios Selecionados

Respostas dos Exercícios
Créditos das Fotos
Índice

Este curso universitário de Física Básica destina-se aos estudantes de engenharia, física, matemática, química e áreas correlatas. O objetivo é dar uma discussão detalhada e cuidadosa dos conceitos e princípios básicos da física, com ênfase na compreensão das idéias fundamentais. Procura-se desenvolver a intuição e a capacidade de raciocínio físico, bem como motivar e interessar os estudantes.
O volume 2, "Fluidos, Oscilações e Ondas, Calor", corresponde ao 2? semestre do curso. Os tópicos discutidos compreendem estática e dinâmica dos fluidos, oscilações livres e forçadas de sistemas mecânicos, fenômenos ondulatórios, acústica, calor, princípios da termodinâmica e teoria cinética dos gases.
Nesta 4:1 edição, foram incorporados 197 problemas propostos, todos com respostas. Os problemas foram elaborados com vistas a ilustrar os principais conceitos e resultados, contribuindo para sua melhor compreensão, indicar aplicações a uma variedade de situações concretas, aprofundar e generalizar resultados e familiarizar os estudantes com ordens de grandeza, seguindo a mesma orientação geral do texto.


CAPÍTULO 1 - ESTÁTICA DOS FLUIDOS
1.1. Propriedades dos fluidos
1.2. Pressão num fluido
1.3. Equilíbrio num campo de forças
1.4. Fluido incompressível no campo gravitacional
1.5. Aplicações
(a) Princípio de Pascal
(b) Vasos comunicantes
(c) Pressão atmosférica. Manômetros
1.6. Princípio de Arquimedes Equilíbrio dos corpos flutuantes
1.7. Variação da pressão atmosférica com a altitude
Problemas do Capítulo 1

CAPÍTULO 2 - NOÇÕES DE HIDRODINÂMICA
2.1. Métodos de descrição e regimes de escoamento
2.2. Conservação da massa. Equação de continuidade
2.3. Forças num fluido em movimento
2.4. Equação de Bernoulli
2.5. Aplicações
(a) Fórmula de Torricelli
(b) Tubo de Pitot
(c) Fenômeno de Venturi
2.6. Circulação. Aplicações
(a) Circulação
(b) Escoamentos rotacionais e irrotacionais
(c) Efeito Magnus
(d) Conservação da circulação. Vórtices
(e) Crítica da hidrodinâmica clássica
2.7. Viscosidade
(a) Definição da viscosidade
(b) Lei de Hagen-Poiseuille
(c) Discussão qualitativa dos efeitos da viscosidade
Problemas do Capítulo 2

CAPITULO 3 - O OSC1LADOR HARMÔNICO
3.1. Introdução
3.2. Oscilações harmônicas
(a) Soluções
(b) Linearidade e princípio de superposição
(c) Interpretação física dos parâmetros
(d) Ajuste das condições iniciais
(e) Energia do oscilador
3.3. Exemplos e aplicações
(a) O pêndulo de torção
(b) O pêndulo simples
(c) O pêndulo físico
(d) Oscilações de um líquido num tubo em U
(e) Oscilações de duas partículas
3.4. Movimento harmônico simples e movimento circular uniforme
(a) Notação complexa
(b) Números complexos
(c) A fórmula de Euler
(d) Aplicação ao oscilador harmónico
3.5. Superposição de movimentos harmónicos simples
(a) Mesma direção e frequência
(b) Mesma direção e frequências diferentes. Batimentos
(c) Mesma frequência e direções perpendiculares
(d) Frequências diferentes e direções perpendiculares
Problemas do Capítulo 3

CAPITULO 4 - OSCILAÇÕES AMORTECIDAS E FORÇADAS
4.1. Oscilações amortecidas
4.2. Discussão dos resultados
(a) Amortecimento suberítico {y/2 < w0)
(b) Amortecimento supererítico (y/2 > w0)
(c) Amortecimento crítico (y/2 = w0)
4.3. Oscilações forçadas. Ressonância
(a) Solução estacionária
(b) Interpretação física
(c) Efeito das condições iniciais
4.4. Oscilações forçadas amortecidas
(a) Solução estacionária
(b) Efeitos de ressonância
4.5. O balanço de energia
(a) Regime estacionário
4.6. Oscilações acopladas
(a) Interpretação física
(b) Ajuste das condições iniciais
(c) Outros exemplos de osciladores acoplados
(d) Oscilações transversais
Problemas do Capítulo 4

CAPITULO 5 - ONDAS
5.1. 0 conceito de onda
5.2. Ondas em uma dimensão
(a) Ondas progressivas
(b) Ondas harmônicas
(c) A equação de ondas unidimensional
5.3. A equação das cordas vibrantes
(a) Equação de movimento
(b) Solução geral
(c) O princípio de superposição
5.4. Intensidade de uma onda
5.5. Interferência de ondas
(a) Ondas no mesmo sentido
(b) Sentidos opostos; ondas estacionárias
(c) Batimentos; velocidade de grupo
5.6. Reflexão de ondas
5.7. Modos normais de vibração
5.8. Movimento geral da corda e análise de Fourier
Problemas do Capítulo 5

CAPÍTULO 6 - SOM
6.1. Natureza do som
6.2. Ondas sonoras
(a) Relação densidade - pressão
(b) Relação deslocamento - densidade
(c) Relação pressão - deslocamento
(d) A velocidade do som
(e) Velocidade do som em gases
(f) Velocidade do som na água
6.3. Ondas sonoras harmônicas. Intensidade
(a) intensidade
6.4. Sons musicais. Altura e timbre. Fontes sonoras
(a) Altura
(b) Notas e escalas musicais
(c) Timbre
(d) Fontes sonoras
(e) Colunas de ar
(f) Membranas e placas vibrantes
(g) Ultrassons
6.5. Ondas em mais dimensões
(a) Ondas esféricas
(b) Ondas bidimensionais
6.6. 0 princípio de Huygens
6.7. Reflexão e refracão
6.8. Interferência em mais dimensões
6.9. Efeito Doppler. Cone de Mach
(a) Efeito Doppler
(b) Fonte em repouso
Fonte em movimento
Fonte e observador em movimento
Movimento numa direção qualquer
(b) Cone de Mach
Problemas do Capítulo 6

CAPÍTULO 7 - TEMPERATURA
7.1. Introdução
7.2. Equilíbrio térmico e a lei zero da termodinâmica
7.3. Temperatura
Termômetros
7.4. O termômetro de gás a volume constante
7.5. Dilatação térmica
Problemas do Capítulo 7

CAPÍTULO 8 - CALOR. PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA
8.1. A natureza do calor
8.2. Quantidade de calor
Capacidade térmica
Capacidade térmica molar
Reservatório térmico
8.3. Condução de calor
8.4. O equivalente mecânico da caloria
8.5. A primeira lei da termodinâmica
Calor
8.6. Processos reversíveis
Representação gráfica
Calor num processo reversível
8.7. Exemplos de processos
(a) Ciclo
(b) Processo isobárico
(c) Processo adiabático
Problemas do Capítulo 8

CAPÍTULO 9 - PROPRIEDADES DOS GASES
9.1. Equação de estado dos gases ideais
(a) A lei de Boyle
(b) A lei de Charles
(c) A lei dos gases perfeitos
(d) Trabalho na expansão isotérmica de um gás ideal
9.2. Energia interna de um gás ideal
(a) A experiência de Joule
(b) A experiência de Joule-Thomson
(c) Entalpia
9.3. Capacidades térmicas molares de um gás ideal
Energia interna de um gás ideal
9.4. Processos adiabáticos num gás ideal
Trabalho numa expansão adiabática
Aplicação à velocidade do som
Problemas do Capítulo 9

CAPÍTULO 10 - A SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA
10.1. Introdução
10.2. Enunciados de Clausius e Kelvin da segunda lei
Consequências imediatas do enunciado de Kelvin
10.3. Motor térmico. Refrigerador. Equivalência dos dois enunciados
(a) Motor térmico
(b) Refrigerador
(c) Equivalência entre os enunciados (K) e (C)
10.4. O ciclo de Carnot
Teorema de Carnot
10.5. A escala termodinâmica de temperatura
Zero absoluto
10.6. O teorema de Clausius
10.7. Entropia. Processos reversíveis
Casos particulares
10.8. Variação de entropia em processos irreversíveis
10.9. O princípio do aumento da entropia
Problemas do Capítulo 10

CAPÍTULO 11 - TEORIA CINÉTICA DOS GASES
11.1. A teoria atômica da matéria
(a) A hipótese atômica na antiguidade
(b) O conceito de elementos
(c) A lei das proporções definidas e a lei das proporções múltiplas
(d) A lei das combinações volumétricas
(e) A hipótese de Avogadro
(f) Massa atômica e molecular; mol
11.2. A teoria cinética dos gases
Hipóteses básicas
11.3. Teoria cinética da pressão
Lei de Dalton
Velocidade quadrática média
11.4. A lei dos gases perfeitos
(a) A equipartição da energia de translação
(b) Consequências
(c) Temperatura e energia cinética média
11.5. Calores específicos e equipartição da energia
11.6. Livre percurso médio
11.7. Gases reais. A equação de Van der Waals
(a) Efeito do tamanho finito das moléculas
(b) Efeito da interação atrativa
(c) Isotermas de Van der Waals
(d) Discussão
Problemas do Capítulo 11

CAPÍTULO 12 - NOÇÕES DE MECÂNICA ESTATÍSTICA
12.1. Introdução
12.2. A distribuição de Maxwell
(a) O método de Boltzmann
(b) A distribuição da componente vz
(c) Discussão
(d) A distribuição de Maxwell
(e) Velocidades características
(f) Distribuição de Boltzmann
12.3. Verificação experimentai da distribuição de Maxwell
12.4. Movimento browniano
Passeio ao acaso unidimensional
A relação de Einstein
12.5. Interpretação estatística da entropia
(a) Macroestados e microestados
(b) Entropia e probabilidade
12.6. A seta do tempo
(a) A seta do tempo termodinâmica
(b) A seta do tempo cosmológica
Problemas do Capitulo 12

RESPOSTAS DOS PROBLEMAS PROPOSTOS
BIBLIOGRAFIA
ÍNDICE ALFABÉTICO

Presents a complete, accurate and rigorous study of physics while bringing it forward into the '90s and beyond. The Fourth Edition of volumes 1 and 2 is concerned with mechanics and E&M/Optics. New features include: expanded coverage of classic physics topics, substantial increases in the number of in-text examples which reinforce text exposition, the latest pedagogical and technical advances in the field, numerical analysis, computer-generated graphics, computer projects and much more.

Este novo livro de texto (edição de 2002) para estudantes de ciências e engenharia, apresenta a física desde um ponto de vista contemporâneo. Os autores integraram as descrições newtoniana, relativista e quântica da natureza, incorporando vários temas da actualidade da física moderna como são a exploração do espaço, a cosmologia, os processos de alta energia e a mecânica estatística, aos temas já tradicionais, tratadas aqui com uma forte ênfase nas leis da conservação, conceitos de campos de ondas e visão atómica da matéria.
A organização do texto oferece ao professor grande flexibilidade para adaptá-lo às necessidades específicas do curso. Para seguir o texto, os estudantes necessitam somente ter conhecimentos básicos de álgebra, trignometria e de cálculo diferencial. A maior parte das demonstrações matemáticas estão separadas do texto principal, o que facilita aos estudantes a revisão dos temas específicos. Os exemplos ilustram a aplicação dos conceitos e das notas complementares, que juntamente com os exercícios resolvidos, ampliam o conhecimento.

Richard P. Feynman
Graduou-se no Massachusetts Institute of Technology e fez pós graduação na Princeton University. Foi pesquisador assistente em Princeton, professor de Física Teórica na Cornell University e Professor Richard Chace Tolman de Física Teórica no California Institute of Technology. Foi membro da American Physical Society, da American Association for the Advancement of Science e da National Academy of Science. Participou do projeto Manhattan. Seu trabalho usando integrais de caminho, entre outras realizações, valeu-lhe o Prêmio Nobel de Física de 1965, dividido com Julian Schwinger e Sin-Itero Tomanaga. Concebeu, ainda, a idéia da computação quântica e participou da comissão que estudou o acidente do ônibus espacial Challenger em 1986.

VOLUME 1 - Mecânica, Radiação e Calor
Capítulo 1. Átomos em movimento
Capítulo 2. Física básica
Capítulo 3. A relação da física com outras ciências
Capítulo 4. Conservação da energia
Capítulo 6. Probabilidade
Capítulo 7. A teoria da gravitação
Capítulo 8. Movimento
Capítulo 9. As leis de newton da dinâmica
Capítulo 10. Conservação de momento
Capítulo 11. Vetores
Capítulo 12. Características da força
Capítulo 13. Trabalho e energia potencial (a)
Capítulo 14. Trabalho e energia potencial (conclusão)
Capítulo 15. A teoria da relatividade restrita
Capítulo 16. Energia e momento relativístico
Capítulo 17. Espaço-tempo
Capítulo 18. Rotações em duas dimensões
Capítulo 19. Centro de massa; momento de inércia
Capítulo 20. Rotação no espaço
Capítulo 21. O oscilador harmônico
Capítulo 22. Álgebra
Capítulo 23. Ressonância
Capítulo 24. Transientes
Capítulo 25. Sistemas lineares e revisão
Capítulo 26. Óptica: o princípio do mínimo tempo
Capítulo 27. Óptica geométrica
Capítulo 28. Radiação eletromagnética
Capítulo 29. Interferência
Capítulo 30. Difração
Capítulo 31. A origem do índice de refração
Capítulo 32. Amortecimento da radiação. Espalhamento de luz
Capítulo 33. Polarização
Capítulo 34. Efeitos relativísticos na radiação
Capítulo 35. Visão em cores
Capítulo 36. Mecanismos da visão
Capítulo 37. Comportamento quântico
Capítulo 38. A relação dos pontos de vista de partícula e de onda
Capítulo 39. Teoria cinética dos gases
Capítulo 40. Os princípios da mecânica estatística
Capítulo 41. O movimento browniano
Capítulo 42. Aplicações da teoria cinética
Capítulo 43. Difusão
Capítulo 44. As leis da termodinâmica
Capítulo 45. Exemplos da termodinâmica
Capítulo 46. Catraca e lingüeta
Capítulo 47. Som. A equação de onda
Capítulo 48. Batimento
Capítulo 49. Modos
Capítulo 50. Harmônicos
Capítulo 51. Ondas
Capítulo 52. Simetria nas leis físicas


Índice 

VOLUME 2 -  Eletromagnetismo e Matéria
Capítulo 1. Eletromagnetismo
Capítulo 2. Cálculo diferencial de campos vetoriais
Capítulo 3. Cálculo integral vetorial
Capítulo 4. Eletrostática
Capítulo 5. Aplicação da lei de gauss
Capítulo 6. O campo elétrico em várias circunstâncias
Capítulo 7. O campo elétrico em várias circunstâncias (continuação)
Capítulo 8. Energia eletrostática
Capítulo 9. A eletricidade na atmosfera
Capítulo 10. Dielétricos
Capítulo 11. No interior dos dielétricos
Capítulo 12. Análogos eletrostáticos
Capítulo 13. Magnetostática
Capítulo 14. O campo magnético em várias situações
Capítulo 15. O potencial vetor
Capítulo 16. Correntes induzidas
Capítulo 17. As leis de indução
Capítulo 18. As equações de maxwell
Capítulo 19. O princípio da mínima ação
Capítulo 20. Soluções das equações de maxwell no vácuo
Capítulo 21. Soluções das equações de maxwell com cargas e correntes
Capítulo 22. Circuitos ca
Capítulo 23. Cavidades ressonantes
Capítulo 24. Guias de onda
Capítulo 25. Eletrodinâmica em notação relativística
Capítulo 26. As transformações de lorentz dos campos
Capítulo 27. Energia e momento dos campos
Capítulo 28. Massa eletromagnética
Capítulo 29. O movimento de cargas em campos elétricos e magnéticos
Capítulo 30. A geometria interna de cristais
Capítulo 31. Tensores
Capítulo 32. Índices de refração de materiais densos
Capítulo 33. Reflexão por superfícies
Capítulo 34. O magnetismo da matéria
Capítulo 35. Paramagnetismo e ressonância magnética
Capítulo 36. Ferromagnetismo
Capítulo 37. Materiais magnéticos
Capítulo 38. Elasticidade
Capítulo 39. Materiais elásticos
Capítulo 40. O escoamento da água seca
Capítulo 41. O escoamento da água molhada
Capítulo 42. Espaço curvo


VOLUME 3 - Mecânica Quântica
Capítulo 1. Comportamento quântico
Capítulo 2. A relação entre os pontos de vista ondulatório e corpuscular
Capítulo 3. Amplitudes de probabilidade 3–1
Capítulo 4. Partículas idênticas
Capítulo 5. Spin um
Capítulo 6. Spin meio
Capítulo 7. A dependência das amplitudes com o tempo
Capítulo 8. Matriz hamiltoniana
Capítulo 9. Maser de amônia
Capítulo 10. Outro sistema de dois estados
Capítulo 11. Mais sistemas de dois estados
Capítulo 12. Desdobramento hiperfino no hidrogênio
Capítulo 13. Propagação em uma rede cristalina
Capítulo 14. Semicondutores
Capítulo 15. A aproximação de partículas independentes
Capítulo 16. A dependência das amplitudes com a posição
Capítulo 17. Simetria e leis de conservação
Capítulo 18. Momento angular
Capítulo 19. O átomo de hidrogênio e a tabela periódica
Capítulo 20. Operadores
Capítulo 21. A equação de schrödinger em um contexto clássico: um seminário em Supercondutividade

Epílogo
Apêndice
Índice


Índice geral

1. Mecânica do ponto material
2. Mecânica do corpo rígido
3. Mecânica dos corpos deformáveis
4. Oscilações e ondas
5. Calor
6. Electricidade
7. Electrodinâmica
8. Electrões livres e iões
9. Óptica geométrica
10. Óptica Ondulatória
11. Energia da radiação
12. O átomo
13. Núcleos e partículas elementares
14. Física do estado sólido
15. Teoria da relatividade
16. Dinâmica não linear
17. Física estatística

With its time-tested problems, pioneering conceptual and visual pedagogy, and next-generation media package, the Eleventh Edition of Young and Freedman's University Physics is the classic physics book with an eye on the future. Using Young & Freedman's research-based ISEE (Identify, Set up, Execute, Evaluate) problem-solving strategy, readers develop the physical intuition and problem-solving skills required to tackle the book's extensive high-quality problem sets that have been developed and refined over the past five decades. The completely redesigned, pedagogically consistent artwork and diagrams integrate seamlessly with the book to help readers better visualize key concepts.
Mechanics
1. Units, Physical Quantities, and Vectors
2. Motion Along a Straight Line
3. Motion in Two or Three Dimensions
4. Newton's Laws of Motion
5. Applying Newton's Laws
6. Work and Kinetic Energy
7. Potential Energy and Energy Conservation
8. Momentum, Impulse, and Collisions
9. Rotation of Rigid Bodies
10. Dynamics of Rotational Motion
11. Equilibrium and Elasticity
12. Gravitation
13. Periodic Motion
14. Fluid Mechanics
15.
16. Waves/Acoustics
17.
18. Mechanical Waves
19. Sound and Hearing
20.
21. Thermodynamics
22.
23. Temperature and Heat
24. Thermal Properties of Matter
25. The First Law of Thermodynamics
26. The Second Law of Thermodynamics
27.
28. Electromagnetism
29.
30. Electric Charge and Electric Field
31. Gauss's Law
32. Electric Potential
33. Capacitance and Dielectrics
34. Current, Resistance, and Electromotive Force
35. Direct-Current Circuits
36. Magnetic Field and Magnetic Forces
37. Sources of Magnetic Field
38. Electromagnetic Induction
39. Inductance
40. Alternating Current
41. Electromagnetic Waves
42.
43. Optics
44.
45. The Nature and Propagation of Light
46. Geometric Optics and Optical Instruments
47. Interference
48. Diffraction
49.
50. Modern Physics
51.
52. Relativity
53. Photons, Electrons, and Atoms
54. The Wave Nature of Particles
55. Quantum Mechanics
56. Atomic Structure
57. Molecules and Condensed Matter
58. Nuclear Physics
59. Particle Physics and Cosmology