Mecânica e Ondas

Código:

L.EEC007

Sigla:

MO

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Física

Ocorrência: 2023/2024 - 2S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Física
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
L.EEC	334	Plano Oficial	1	-	6	58,5	162

Língua de trabalho

Português e inglês

Objetivos

A unidade curricular de Mecânica e Ondas visa dotar os estudantes do Mestrado Integrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores com conhecimento operacional (cf. Resultados da aprendizagem e competências) em Mecânica Clássica e Ondas e conhecimento em tópicos de Termodinâmica. Os conceitos abordados são fundamentais para todo o Mestrado Integrado. Por exemplo:

1. o estudo de oscilações e ondas mecânicas serve de base à compreensão de circuitos, ondas eletromagnéticas e telecomunicações;
2. o estudo do comportamento mecânico de sistemas simples está na base do controlo, automação e robótica;

Durante toda a unidade curricular é mantido o contacto com a medição experimental dos fenómenos em estudo, quer como motivação para as teorias físicas a apresentar, quer como ilustração das suas limitações. O pensamento crítico é também desenvolvido abordando a consistência dos modelos e reforçado na avaliação.

A unidade curricular integra-se essencialmente nos descritores “1. Conhecimento e Raciocínio Científico-Técnicos” e “2. Aptidões pessoais e profissionais” do sistema de qualidade CDIO (Conceiving - Designing - Implementing - Operating). Nomeadamente: a) “1.1. Conhecimentos de ciências fundamentais”; “1.2. Conhecimentos nucleares de Engenharia (Ciências de Engenharia)”; c) “2.1. Pensamento e resolução de problemas de Engenharia”; d) “2.2. Experimentação e descoberta do conhecimento”. É também trabalhado parcialmente o descritor “3.1. Trabalho em grupo” de “3. Aptidões interpessoais”.

Ao nível do sistema de qualidade EUR-ACE a unidade curricular integra-se essencialmente no descritor “Conhecimento e compreensão” e, em menor escala, nos descritores “Análise de Engenharia” e “Comunicação e Trabalho em Equipa”.

Resultados de aprendizagem e competências

1. Descrever o movimento tridimensional da partícula, usando o referencial apropriado. Determinar posições, velocidades e acelerações.


2. Identificar as várias forças em jogo numa situação mecânica. Aplicar as leis de Newton.


3. Identificar as várias energias (cinética, potencial, interna ou calor) em jogo numa situação mecânica. Aplicar as leis da conservação da energia.


4. Calcular os momentos linear e angular em situações mecânicas. Identificar situações em que estas quantidades se (não) conservam.


5. Aplicar as leis de Newton a sistemas de poucas partículas, identificar quantidades mecânicas que se conservam. Explicar o comportamento de um sistema com elevadíssimo número de partículas: gás ideal.


6. Identificar situações mecânicas onde a aproximação da partícula falha. Aplicar as leis mecânicas para o estudo do movimento do corpo rígido o plano.


7. Identificar movimentos oscilatórios simples, amortecidos e excitados e descrever o seu comportamento usando quantidades mecânicas.


8. Identificar movimento ondulatório em sistemas mecânicos simples e determinar as suas propriedades mecânicas.


9. Realizar gráficos científicos e interpretá-los, determinar incertezas em medições diretas e propagá-las em estimativas derivadas, ajustar retas a conjuntos de medições estimando incertezas nos parâmetros das mesmas. Usar o python/octave como ferramenta de análise e modelização de dados.


10. Identificar a irreversibilidade em situações mecânicas. No contexto de um gás ideal, identificar micro-estados, macro-estados e calcular a entropia e sua variação em vários processos. (opcional)

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

A u.c. pressupõe o domínio pelos estudantes das matérias lecionadas em Álgebra e Análise Matemática 1 e Programação.

Pontualmente serão utilizados conhecimentos de Análise Matemática 2.

Programa

1. Movimento tridimensional da partícula


2. Massa inercial e forças


3. Energia mecânica


4. Momento linear


5. Momento angular


6. O método de Lagrange


7. Introdução ao movimento do corpo rígido


8. Oscilações


9. Ondas


10. Laboratórios virtuais


11. Entropia e irreversibilidade em sistemas mecânicos (opcional)

Bibliografia Obrigatória

James Lathrop Meriam; Dinámica. ISBN: 84-291-4129-4
Daniel Kleppner; An introduction to mechanics. ISBN: 0-07-085423-8

Bibliografia Complementar

Herch Moysés Nussenzveig; Curso de física básica. ISBN: 85-212-0046-3 (vol.1)
David Morin; Introduction to Classical Mechanics: With Problems and Solutions, Cambridge University Press. ISBN: 978-0521185028
Eric Mazur; Principles and Practice of Physics with Mastering Physics, Global Edition, Pearson Education Limited, 2015. ISBN: 978-1292076522

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas teóricas: exposição de conceitos pelo docente e sua ilustração com exemplos de aplicação.

Aulas teórico-práticas: resolução pelos estudantes de exercícios de aplicação, acompanhamento pelo docente, avaliação distribuída.

Sítio Moodle: disponibilização das apresentações das aulas, recursos multimédia, folhas de exercícios, testes de autoavaliação, informações gerais sobre a disciplina, resultados da avaliação.

Atendimento aos estudantes: acompanhamento personalizado esclarecendo dúvidas sobre a teoria e aplicações.

Software

Spyder, Octave

Palavras Chave

Ciências Físicas > Física > Mecânica clássica

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Teste	100,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	103,50
Frequência das aulas	58,50
Total:	162,00

Obtenção de frequência

1. A avaliação distribuída AD consistirá em:

- Questões de aula (QA, peso 35%)

- Teste 1 (T1, peso 35%)

- Teste 2 (T2, peso 30%)

2. Os estudantes com a primeira inscrição na u.c. obtêm frequência quando:

- Não ultrapassem as três faltas às aulas práticas;

- Obtenham uma classificação igual ou superior a 10 (dez) valores nas questões de aula;

3. Os estudantes previamente inscritos à u.c. obtêm frequência quando:

- Obtenham a classificação de 10 (dez) valores em MAX( T1 , 0.5 * ( T1 + QA ) ).

 
4. Os estudantes sem frequência não se poderão apresentar a qualquer exame, incluindo exame de recurso.

5. O ano letivo de 2023/2024 é último onde a questão de aula com mais de um ano pode ser utilizada.

A partir do ano letivo de 2024/2025 os estudantes com mais do que uma inscrição apenas podem usar a questão de aula do ano letivo anterior. Os estudantes que não se encontrem nesta situação devem inscrever-se numa turma.

Fórmula de cálculo da classificação final

1. Aos estudantes com a primeira inscrição na u.c. aplica-se a seguinte fórmula:

CF = AD = 0.35 (QA + T1) + 0.3 * T2 + B 

(ver abaixo casos em que CF é maior ou igual a 18 valores)

onde CF é a classificação final da avaliação (de 0 a 20 valores), QA é a classificação das questões de aula (de 0 e 20 valores), T1 e T2 as classificações dos teste 1 e 2 (de 0 a 20 valores), B bónus opcional (de 0 a 2 valores).

2.  Aos estudantes com mais de uma inscrição e frequência à u.c.  e dispensados de presença nas aulas teórico-práticas aplica-se a seguinte fórmula: 

CF = 0.35 * MAX(QA ,T1) + 0.35 * T1 + 0.3 * T2 + B

(ver abaixo casos em que CF é maior ou igual a 18 valores) 

3. Estudantes com uma nota final (CF) maior ou igual a 18 valores poderão ser convocados para uma prova oral para validação da nota final.

4. O bónus B não é válido/utilizável para melhoria de nota.

 

Provas e trabalhos especiais

O bónus opcional pode ser obtido por participação ativa individual nas aulas teóricas e fórum da u.c..

Trabalho de estágio/projeto

n.a.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

1. Os estudantes que durante o ano letivo corrente têm estatuto de trabalhador estudante ou militar estão dispensados da frequência e obrigatoriedade da componente distribuída da avaliação. Os estudantes nas condições anteriores que optem por frequentar as aulas teórico-práticas aplica-se a seguinte fórmula:

CF = 0.5 * T1 + 0.5 * T2 + B

2. À melhoria de nota dos estudantes do ponto 1. aplica-se a seguinte fórmula:

CFM = MAX(CF, R, 0.5 * MAX(T1,R) + 0.5 * MAX(T2,R))

onde R é a nota do exame de recurso.

3. Os estudantes com estatuto de dirigente associativo não estão dispensados da avaliação distribuída.

4. Caso existam estudantes inscritos que não falem Português, as aulas continuarão a realizar-se em Português. Será definido um acompanhamento tutorial para cada estudante. Os momentos de avaliação individuais serão substituídos por provas orais.

Melhoria de classificação

1. É realizada na época de recurso, aplica-se a seguinte fórmula:

CFM = MAX (CF,  R,  0.35 * QA + 0.35 * MAX(R , T1) + 0.3 * MAX(R , T2) )

(ver abaixo casos em que CFM é maior ou igual a 18 valores) 

onde R é a nota (0 a 20 valores) do exame de recurso.

2. Estudantes com uma nota final (CFM) maior ou igual a 18 valores poderão ser convocados para uma prova oral para validação da nota final.