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Laboratório de Física III

Código: FIS3027     Sigla: FIS3027

Áreas Científicas
Classificação Área Científica
OFICIAL Física

Ocorrência: 2024/2025 - 1S Ícone do Moodle

Ativa? Sim
Unidade Responsável: Departamento de Física e Astronomia
Curso/CE Responsável: Licenciatura em Física

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla Nº de Estudantes Plano de Estudos Anos Curriculares Créditos UCN Créditos ECTS Horas de Contacto Horas Totais
L:EF 66 Plano estudos a partir do ano letivo 2021/22 3 - 6 44 162
L:F 29 Plano de Estudos Oficial 3 - 6 44 162

Docência - Responsabilidades

Docente Responsabilidade
José Luís Campos de Oliveira Santos Regente

Docência - Horas

Teorico-Prática: 0,31
Práticas Laboratoriais: 3,08
Tipo Docente Turmas Horas
Teorico-Prática Totais 1 0,308
José Luís Campos de Oliveira Santos 0,308
Práticas Laboratoriais Totais 6 18,462
Manuel António Salgueiro da Silva 3,077
André Miguel Trindade Pereira 6,155
Catarina Dias 1,538
Rui Miguel Abreu Vilarinho da Silva 1,538
João Filipe Horta Belo da Silva 3,077
José Luís Campos de Oliveira Santos 3,077

Língua de trabalho

Português
Obs.: Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

Desenvolver o domínio de técnicas e ferramentas experimentais de física moderna e de engenharia, pela prática laboratorial, envolvendo a realização de experiências, a análise de dados, e a interpretação crítica dos resultados.

 

 Em particular, pretende-se:

 



  • Expandir as competências de manuseamento de equipamento de medida laboratorial de precisão (lock-in, LCR meter, sensores de Hall, Contador Geiger, etc.);



  • Introduzir técnicas de medida e de análise de processos radioativos;



  • Introduzir técnicas de medida ótica de precisão, em particular interferometria e espectroscopia;



  • Introduzir métodos avançados de medidas de propriedades físicas da matéria condensada a temperaturas criogénicas;



  • Praticar a aquisição automática de dados.



 

Adicionalmente, atendendo a um conjunto de tópicos abordados nesta unidade curricular, desde logo a determinação da velocidade da luz e da constante de Planck, pretende-se também sensibilizar os estudantes para grandes questões em aberto no contexto das teorias físicas atuais.

Resultados de aprendizagem e competências



  • Competências na identificação, formulação e resolução de problemas de física e engenharia;





  • Domínio de técnicas de medida avançadas e utilização de ferramentas de física e engenharia;





  • Aplicação dos conhecimentos de matemática, ciências e engenharia em ambiente laboratorial;





  • Aprofundar as competências de comunicação em ciência (relatório e discussão oral);





  • Desenvolvimento de competências de trabalho em equipa;





  • Sensibilização para questões em aberto nas teorias físicas atuais.


Modo de trabalho

Presencial

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

Estabelecidos no programa curricular do curso

Programa

A Unidade Curricular Laboratório de Física III propõe a realização de um conjunto de experiências nos domínios da, i) Física Atómica e do Núcleo, ii) Física do Estado Sólido e da Matéria Condensada, iii) Ótica.

 

As experiências introduzem a aplicação de técnicas de medida de precisão, assim como de técnicas de caracterização de propriedades óticas e elétricas de materiais.

 

Introduz-se a utilização de instrumentos e técnicas laboratoriais específicas, como interferómetros óticos, espectrómetro ótico, medidor LCR, efeito Hall, goniómetros, deteção síncrona e deteção heteródina.

 

Procura-se também sensibilizar os estudantes para a correta utilização da aquisição automática de dados e seu processamento.

 

São também exploradas técnicas avançadas de tratamento e análise de dados, tais como:

 



  • avaliação/calibração do nível base de medida

  • determinação da estatística de dados experimentais

  • médias boxcar

  • determinação de parâmetros característicos de curvas experimentais



 

Em duas das experiências do programa são determinadas as constantes físicas fundamentais velocidade da luz e constante de Planck.

 

 

 

São propostas dez experiências distribuídas da forma seguinte:


 

Física Atómica e Nuclear

 



  • Estudo de Processos com Decaimento Radioativo





  • Emissão LED, Quantum de Luz e Efeito Fotoelétrico



 

 

Física da Matéria Condensada

 



  • Identificação de Metal e de Semicondutor a partir do Comportamento Térmico.





  • Estudo do Efeito Hall e Caracterização de Semicondutores





  • Medida da Magnetização com um Magnetómetro de Amostra Vibrante





  • Estudo da Supercondutividade (caracterização de um supercondutor utilizando técnicas criogénicas e a técnica dos quatro contactos)



 

 

Mecânica

 

Caracterização de Materiais Através de Ultrassons

 

 

 

Ótica

 



  • Estudo de Fenómenos de Interferência Ótica e Aplicações





  • Espectroscopia e Fluorescência





  • Medidas Óticas e Propriedades da Luz (incluindo determinação da velocidade da luz)


Bibliografia Obrigatória

Departamento de Física e Astronomia; Protocolos os trabalhos experimentais de Laboratório de Física III
Colin J. Smithells; Metals Reference Book. ISBN: 0-408-70627-9
Berendsen Herman J. C.; A Student Guide to Data and Error Analysis. ISBN: 9780521134927
Taylor John R; An Introduction to Error Analysis. ISBN: 0-935702-75-X
John Wulff; The Structure and Properties of Materials. ISBN: 0-471-61265-0

Bibliografia Complementar

Semyon G. Rabinovich; Measurement Errors and Uncertainties. ISBN: 0-387-98835-1
Barry N. Taylor and Chris E. Kuyatt; Guidelines for Evaluating and Expressing the Uncertainty of NIST Measurement Result

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

O modelo geral de funcionamento da unidade curricular tem por base as componentes seguintes:

 



  • As aulas têm a duração de quatro horas;





  • Os estudantes trabalham em grupos de dois;





  • O semestre contempla um total de doze aulas em laboratório com a distribuição, i) uma aula para apresentação dos trabalhos, ii) dez aulas para realização de trabalhos práticos, ii) uma aula para avaliação presencial;





  • Os docentes terão horas de apoio distribuídas ao longo da semana para discussão e esclarecimento de dúvidas.


Software

Um conjunto vasto de progamas possibilitam o tratamento dos dados experimentais (Excel, Phyton, ...)

Palavras Chave

Ciências Físicas > Física > Física aplicada > Física experimental

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação Peso (%)
Prova oral 30,00
Trabalho escrito 35,00
Trabalho laboratorial 35,00
Total: 100,00

Componentes de Ocupação

Designação Tempo (Horas)
Estudo autónomo 58,00
Trabalho escrito 20,00
Trabalho laboratorial 40,00
Frequência das aulas 44,00
Total: 162,00

Obtenção de frequência

Para obter frequência à Unidade Curricular, o aluno deverá preencher os requisitos seguintes:

 



  • Preparar antecipadamente os trabalhos a realizar num mínimo de dois terços das atividades laboratoriais previstas;





  • Entregar dois relatórios de atividades laboratoriais;





  • Obter nota mínima de 7,0 valores em cada uma das componentes de avaliação.


Fórmula de cálculo da classificação final

Para o cálculo da classificação final serão tidos em consideração os seguintes elementos de avaliação e respetivas ponderações:

 



  • Caderno de registo: 35% (oito trabalhos obrigatórios + 2 de valorização)



  • Relatórios (dois, primeiro relatório com peso de 40%, o segundo de 60%): 35%



  • Avaliação presencial (discussão dos relatórios elaborados pelo estudante): 30%



 
No caderno de registo o estudante deverá registar sequencialmente toda a informação relevante de todo o trabalho desenvolvido nesta Unidade Curricular, seja durante a aula, seja durante o tempo de trabalho fora das aulas presenciais, nomeadamente a preparação da atividade experimental, o registo de dados obtidos, todas as observações efetuadas e análise dos resultados e respetivas conclusões.

 

A avaliação do livro de registo do estudante considera duas vertentes:

 



  • Preparação do trabalho laboratorial a realizar (o que vai fazer? qual o fundamento? quais os princípios, montagens e equipamentos?);





  • Tratamento e análise crítica dos resultados das sessões laboratoriais;



 

Os relatórios científicos a elaborar serão indicados pelos docentes.

 

A prova presencial será realizada na semana final de aulas, a qual consiste na discussão dos relatórios elaborados pelo estudante.

Provas e trabalhos especiais

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Trabalho de estágio/projeto

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Avaliação especial (TE, DA, ...)

Como todas as componentes de avaliação exigem a realização de trabalho laboratorial recomenda-se a todos os alunos nesta situação que contactem com o docente de forma a possibilitar a realização da componente prática num horário flexível, utilizando o tempo de atendimento.

Melhoria de classificação

Dado o caráter experimental da unidade curricular, apenas se poderá fazer a melhoria da nota final no ano letivo seguinte, nos termos da alínea b do número 2 do artigo 12º do “Regulamento de Avaliação do Aproveitamento dos Estudantes” da FCUP, através de nova frequência à Unidade Curricular.

 

Esta inscrição é feita no início do ano letivo e contabilizada no máximo de créditos em que o estudante se pode inscrever.

Observações

O júri da unidade curricular é constituído por:


André Miguel Trindade Pereira

José Luís Campos de Oliveira Santos

Manuel António Salgueiro da Silva

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