Mecânica

Código:

F101

Sigla:

F101

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Física

Ocorrência: 2015/2016 - 1S

Ativa?	Sim
Página Web:	https://moodle.up.pt/course/view.php?id=784
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:AST	1	Plano de Estudos a partir de 2008	1	-	7,5	-
L:B	4	Plano de estudos a partir de 2008	3	-	7,5	-
L:F	60	Plano de estudos a partir de 2008	1	-	7,5	-
L:G	0	P.E - estudantes com 1ª matricula anterior a 09/10	3	-	7,5	-
		P.E - estudantes com 1ª matricula em 09/10	3	-	7,5	-
L:M	80	Plano de estudos a partir de 2009	2	-	7,5	-
L:Q	0	Plano de estudos Oficial	3	-	7,5	-
MI:EF	50	Plano de Estudos a partir de 2007	1	-	7,5	-

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Esta unidade curricular  visa apresentar os conceitos e princípios básicos da mecânica clássica, dos fenómenos ondulatórios, e da relatividade restrita, com ênfase na compreensão de conceitos e na aplicação ao mundo real. Os alunos deverão ter a capacidade de manipular conceitos fundamentais e saber aplicá-los à resolução de problemas. Os estudantes serão motivados a considerar a aplicação dos princípios discutidos na cadeira a outras áreas do conhecimento científico e tecnológico.

Resultados de aprendizagem e competências

Estudantes deverão demonstrar boa compreensão de conceitos fundamntais da mecânica (descrição do movimento, massa, força, momento linear e angular, energia) e de relatividade restrita (relatividade do espaço e tempo, diagramas de espaço-tempo e momento e energia relativistas) através   da correcta  resolução de problemas de aplicação direta destes conceitos, e da modelização e análise, em  termos de conceitos de mecânica,  de situações do mundo real.

 

Modo de trabalho

Presencial

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

Trigonometria básica. Manipulação algébrica elementar.

 

Programa

1. A Mecânica Newtoniana no contexto da Física Contemporânea.

2. Grandezas, medições, unidades e dimensões. Análise dimensional

3. Descrição do movimento. Conceitos vetoriais de deslocamento, velocidade e aceleração. Decomposição da aceleração em normal e tangencial.

4. Leis de Newton

4.1 Primeira lei e conceito de referencial inercial.

4.2 Segunda lei; problema fundamental da Mecânica. Leis de Força. Equações de movimento. Referência a métodos numéricos de integração.

4.3 Terceira Lei: força como interação.

 

4.4 Exemplos de movimentos: aceleração constante, movimentos com amortecimento, Oscilador harmónico simples, movimentos curvilíneos.

5. Leis de conservação, Energia e momento.

5.1 Energia e trabalho. Energia Potencial. Movimentos com forças de ligação.

5.2 Momento Linear: colisões elásticas, inelásticas e coeficiente de restituição.

6. Sistemas de partículas: conceito de centro de massa (CM). Momento total de um sistema. Colisões no referencial do CM. Energia no referencial do CM. Sistemas de massa variável.

7. Momento angular e momento de uma força. Forças centrais. Momento angular e rotação de um sistema de partículas. Movimentos de um sólido rígido, conceito de momento de inércia.

8. Lei da Gravitação Universal, leis de Newton e leis de Kepler. Órbitas.

9. Relatividade Restrita

9.1 Relatividade de Galileu

9.2 Invariância de velocidade da luz. Espaço e tempo em Relatividade. 

9.3 Velocidade, momento linear, energia e massa.  Adição das velocidades.

Bibliografia Obrigatória

Tipler Paul A.; Physics for scientists and engineers. ISBN: 9780716743897

Bibliografia Complementar

Feynman Richard P.; The Feynman lectures on physics (Obra impar para um futuro físico; texto exigente.)
Ford Kenneth W.; Classical and modern physics. ISBN: 0-536-00723-3 Vol. 1 (texto muito lúcido)
Serway Raymond A.; Physics for scientists and engineers with modern physics. ISBN: 0-03-022657-0 (Pode ser substituído por obras semelhantes: Tipler, Halliday & Resnick, etc.)
António Jorge Silvestre e Paulo Ivo Cortez Teixeira; Mecânica: uma introdução, Edições Colibri/Instituto Politécnico de Lisboa, 2013. ISBN: 978-989-689-295-1

Observações Bibliográficas

O livro de Tipler e Mosca, capítulos 1 a 13,   é o livro de texto do curso.

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas teóricas, aulas teórico-práticas e de prática-computacional.

Software

Python com matplotlib, ipython, numpy e scipy

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Defesa pública de dissertação, de relatório de projeto ou estágio, ou de tese	10,00
Exame	45,00
Participação presencial	18,00
Teste	27,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo
Frequência das aulas
Total:	0,00

Obtenção de frequência

Presença obrigatória a 75% das aulas teórico-práticas e de prática-computacional para todos os estudantes. Os estudantes com frequência de anos anteriores que não possam frequentar as aula TP, não serão excluidos de frequência mas não poderão participar na avaliação contínua.

Fórmula de cálculo da classificação final

Avaliação tem componente Teórica-Prática e de Prática Computacional


Componente TP - 18 valores
Componente PC: 2 valores

Componente TP : 2 alternativas

A- Com avaliação contínua
Componente TP
A1.  [3.6 valores] resolução semanal de problema em TP, em grupo, com entrega de solução individual na aula. metade dos problemas entregues, escolhida aleatóriamente são corrigidos na mesma semana. No total cada estudante é cotado pela médias dos testes corrigidos que não serão menos de 4. 

A2. [5.4 valores] Dois testes de escolha múltipla. 

A3. [9 valores ]  Teste Final  (época normal) . Os estudantes tem de ter um mínimo de 3.50  valores na soma das componentes A1 e A2 para ter acesso a esta prova.

B- sem avaliação contínua
[18 valores] Exame de recurso.

Componente PL:2 valores
Entrega de trabalho computacional feito em grupos de 5. 

 

 

Melhoria de classificação

Apenas para a componente TP em
Exame [18 valores].

Observações

A classificação  da Prática computacional de 2013/14 e de 2014/15  é válida para 2015-16, exceto para os estudantes que declararem abdicar de usar essa classificação. Neste caso só valerá a classificação de 2015, mesmo que mais baixa do que a de anos anteriores.

A avaliação da prática computacional é feita mediante a apresentação de um relatório de um grupo de 5 estudantes no máximo, sobre um conjunto de problemas até data a fixar.