Física II

Código:

L.EMAT012

Sigla:

F II

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Física

Ocorrência: 2024/2025 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Química e Biológica
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Engenharia de Materiais

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
L.EMAT	25	Plano Oficial do ano letivo 2021	2	-	6	52	162

Língua de trabalho

Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

Objetivos de aprendizagem (conhecimentos, aptidões e competências a desenvolver pelos estudantes) :

A unidade curricular Física II visa dotar os estudantes com conhecimento operacional em magnetismo, circuitos, materiais e dispositivos magnéticos, ondas e óptica que são áreas do conhecimento absolutamente fundamentais para a engenharia contemporânea. O comportamento electromagnético e óptico dos materiais têm uma crescente utilidade tecnológica.

Durante esta unidade curricular os estudantes irão:

1. desenvolver intuição física discutindo e analisando situações de carácter electromagnético observadas na natureza e utilizadas em dispositivos, identificando as leis físicas que os regem;
2. modelizar essas situações, fazendo uso de aproximações, usando ferramentas analíticas e numéricas, com sentido crítico.
3. medir no laboratório grandezas eletromagnéticas, ondulatórias e ópticas, numa variedade de situações, com sentido crítico, comparando com previsões dos modelos.

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

No final da unidade curricular espera-se que os estudantes:

1. a) Descrevam as grandezas, os conceitos e leis físicas que regem o electromagnetismo, os circuitos, os materiais e os dispositivos com propriedades magnéticas especiais, as ondas e a óptica, com rigor matemático, fazendo uso correcto do vocabulário científico e identificado domínios de validade.
2. b) Construam circuitos e meçam grandezas electromagnéticas (capacidade e inductância) e propriedades ondulatórias e ópticas dos materiais em laboratório, fazendo uso de multímetros, osciloscópios, lasers, e sensores, estimando erros associados às medições, sendo críticos em relação aos resultados obtidos e respeitado regras de segurança laboratorial.
3. c) Modelizem em situações simples o campo magnético, calculem a auto-inductância e indutância mútua. Descrevam fenómenos magnéticos na matéria (e.g. materiais diamagnéticos, paramagnéticos, ferromagnéticos, antiferromagnéticos e supercondutores ).

Modo de trabalho

Presencial

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

A disciplina pressupõe o domínio pelos estudantes das matérias leccionadas em Física I e Análise Matemática II.

Programa

1- Magnetostática: força entre correntes, campo magnético, binário magnético, equações de Maxwell da magnetostática;

2- Momento magnético, magnetização, permeabilidade, susceptibilidade magnética;

3- Materiais magnéticos:

- diamagnéticos, paramagnéticos, ferromagnéticos, antiferromagnéticos, supercondutores;

4- Electrodinâmica: transformações de Lorentz, indução electromagnética, energia magnética, coeficientes de auto-indução e indutância mútua, equações de Maxwell;

5- Circuitos DC, circuitos RC e RL, oscilações em circuitos LC e RLC, circuitos AC;

6- Circuitos AC: potência activa, reactiva, complexa e aparente; factor de potência;

7- Ondas harmónicas;

8- Ondas electromagnéticas;

9- Óptica:

- índice de refracção;

- teorema da extinção;

- dispersão;

- refracção e as Leis de Snell;

- reflecção;

- lentes;

- resolução microscópica;

- permeabilidade e permitividade relativas;

- leis de Fresnel;

- birefringencia.

Bibliografia Obrigatória

Paul A. Tipler; Física para cientistas e engenheiros: vol 2 Electricidade e magnetismo, ótica, 2000. ISBN: 85-216-1463-2
Jaime E. Villate; Teoria Eletromagnética, 2015. ISBN: 978-972-99396-4-8 (Disponível em http://def.fe.up.pt)

Bibliografia Complementar

Paulo J.V. Garcia; Apontamentos e fichas das aulas teorico-práticas e práticas, 2011
Nussenzveig, H. Moysés; Curso de física básica. ISBN: 85-212-0134-6 (vol. 3)
Charles K. Alexander, Matthew N. O. Sadiku; Fundamentals of electric circuits. ISBN: 0-07-115126-5
J. A. Brandão Faria; Análise de Circuitos, IST - Instituto Superior Técnico, 2013. ISBN: 9789898481207

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas teórico-práticas/práticas: exposição de conceitos pelo docente e sua ilustração com exemplos de aplicação. 

Aulas práticas:  As aulas de laboratórios e aulas de exercícios. As aulas de exercícios terão lugar na sala que está no horário. As aulas de laboratórios deverão ocorrer nos laboratórios DEF no edifício B.

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

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

Software

spyder

Palavras Chave

Ciências Físicas > Física > Electromagnetismo

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Teste	70,00
Trabalho laboratorial	20,00
Participação presencial	10,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	53,00
Frequência das aulas	56,00
Total:	109,00

Obtenção de frequência

Os estudantes obtêm frequência quando:

- Não ultrapassem as 4 faltas às aulas práticas;

Os estudantes que ultrapassem as 4 faltas não se poderão apresentar ao exame de recurso.

- Obtenham a classificação de 10 (dez) valores na componente de avaliação contínua, incluindo participação nas TP e nos laboratórios.

Fórmula de cálculo da classificação final

A avaliação consistirá em:

 - TI: teste intercalar;

 - TF: teste final;

 - AP: avaliação da participação nas aulas TP;

- AL: avaliação da participação nas aulas de laboratório.

O aluno só terá aprovação à UC se obtiver uma nota final igual ou superior a 10 valores dada pela seguinte fórmula:

NF=0.7((TI+TF)/2) + 0.1AP + 0.2AL

Provas e trabalhos especiais

n.a.

Trabalho de estágio/projeto

n.a.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Os alunos que durante o presente ano lectivo têm estatuto de trabalhador estudante ou militar estão dispensados da frequência e obrigatoriedade da componente distribuída da avaliação. 

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

Caso existam estudantes inscritos que não falem Português, as aulas serão em Inglês. A componente laboratorial em grupo mantém-se.

Melhoria de classificação

Através de exame de Recurso. O exame de recurso poderá ter uma componente laboratorial.

Observações

Os alunos devem dedicar ao estudo da disciplina entre 4 a 6 horas semanais, além da normal frequência às aulas teórico-práticas e práticas



Livros: 

• Physics for Scientists and Engineers, P.A. Tipler, G. Mosca, Lidel, 2007.
• Materials and Science Engineering: An introduction, W. Callister Jr, Wiley, 9^th ed, 2012.
• Eletricidade, Magnetismo e Circuitos, Jaime E. Villate. Universidade do Porto, Portugal, ISBN: 9789729939624, 2015