Introdução à Física I

Código:

F155

Sigla:

F155

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Física

Ocorrência: 2015/2016 - 1S

Ativa?	Sim
Página Web:	https://moodle.up.pt/course/view.php?id=2306
Unidade Responsável:	Departamento de Física e Astronomia
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Geologia

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
L:B	0	Plano de estudos a partir de 2008	3	-	7,5	77	202,5
L:CTA	63	Plano de estudos de 2008 até 2015/16	1	-	7,5	77	202,5
L:G	53	P.E - estudantes com 1ª matricula anterior a 09/10	1	-	7,5	77	202,5
			3
		P.E - estudantes com 1ª matricula em 09/10	1	-	7,5	77	202,5
			3
L:Q	0	Plano de estudos Oficial	3	-	7,5	77	202,5

Língua de trabalho

Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

F155 é um curso introdutório de Física Geral.

Neste curso são apresentados os princípios físicos fundamentais nas áreas de mecânica, ondas, termodinâmica, eletricidade e geomagnetismo.

Resultados de aprendizagem e competências

Após a conclusão deste curso, o aluno deverá ser capaz de:

- Analisar as grandezas físicas em termos de unidades e dimensões.

- Analisar problemas elementares de movimento a uma, duas e três dimensões. Analisar, em particular, o movimento de projéteis e o movimento circular.

- Aplicar as leis de Newton e o teorema do trabalho-energia cinética em problemas introdutórios comuns.

- Compreender conceitos introdutórios envolvidos na conservação do momento linear e da energia.

- Aplicar os princípios básicos relativos ao movimento harmónico simples.

- Analisar problemas elementares envolvendo as leis da termodinâmica

- Compreender certos conceitos elementares em eletricidade e magnetismo, incluindo as forças de Coulomb e magnética, campos, circuitos e as leis de Kirchhoff.

- Demonstrar ter competências básicas experimentais através da execução segura e eficiente de experiências e expondo verbal e em linguagem escrita os resultados experimentais.

- Demonstrar habilidades básicas de comunicação através do trabalho em grupo no laboratório e pela discussão e interpretação de dados experimentais, bem como pela análise de erros.

 

Modo de trabalho

B-learning

Programa

Mecânica:

Unidades, grandezas físicas e vetores.

Movimento a uma dimensão; deslocamento; velocidade; aceleração.

Movimentos a duas e três dimensões; deslocamento; velocidade; aceleração; movimento de projéteis; movimento curvilíneo.

Leis de Newton; força e massa; força devido à gravidade: peso; forças de contacto; atrito; forças de arrastamento; forças em trajetórias curvilíneas; centro de massa.

Trabalho e energia cinética; teorema do trabalho-energia cinética.

Conservação da energia; energia potencial; conservação da energia mecânica; forças conservativas e dissipativas.

Conservação do momento linear; colisões.

 

Ondas:

Movimentos periódicos; movimento harmónico simples; energia no movimento harmónico simples; alguns sistemas oscilantes.

 

Termodinâmica:

Equilíbrio térmico e temperatura; termómetros de gás; escala de temperatura absoluta; lei dos gases ideais.

Calor e a primeira lei da termodinâmica; capacidade térmica e capacidade térmica mássica; a energia interna de um gás ideal; trabalho e os diagramas PV para um gás;

A segunda lei da termodinâmica; máquinas térmicas; refrigeradores; irreversibilidade, desordem e entropia.

Potenciais termodinâmicos: entalpia e energia livre de Gibbs.

 

Eletricidade:

Carga elétrica; condutores e isoladores; lei de Coulomb; campo elétrico; linhas de campo elétrico; ação do campo elétrico sobre cargas elétricas.

Potencial elétrico; potencial elétrico devido a um sistema de cargas pontuais; superfícies equipotenciais.

Corrente elétrica e circuitos de corrente contínua; resistência elétrica e lei de Ohm; energia em circuitos elétricos; associação de resistências; leis de Kirchhoff.

 

Campo magnético:

A força exercida por um campo magnético; movimento de uma carga pontual num campo magnético.

Fontes de campo magnético; campo magnético de cargas em movimento; campo magnético de uma espira circular de corrente; campo magnético devido a uma corrente num solenoide; momento magnético.

Campo geomagnético; geomagnetismo; elementos geomagnéticos; origem do campo magnético dipolar; modelo de geodínamo de Glatzmaier-Roberts.

 

Bibliografia Obrigatória

Tipler, P. and Mosca, G., ; Physics for Scientists and Engineers, 6th Edition, W. H. Freeman and Company, 2008. ISBN: 0-7167-8964-7 (Extended, Chapters 1-41)
Halliday/Resnick; Fundamentos de Física, vol 1, Mecânica, LTC, 2009
Halliday/Resnick; Fundamentos de Física, vol 2, Gravitação, Ondas e Termodinâmica, LTC, 2009
Halliday/Resnick; Fundamentos de Física, vol 3, Electromagnetismo, LTC, 2009
Resnick R., Halliday D., Walker J.; Fundamentals of Physics Extended, Wiley; 9 edition, 2010. ISBN: 0470469080
Sears/ Zemansky; Física I, (Mecânica), Addisson Wesley, 2003
Sears/Zemansky; Física II, (Termodinâmica e Ondas), Addisson Wesley, 2003
Young/Freedman; University Physics, 12 Edition, Addisson Wesley, 2006

Bibliografia Complementar

Alaor Chaves; Física Básica: Mecânica, LTC, 2007
Alaor Chaves; Física Básica: Ondas e Termodinâmica, LTC, 2007
Alaor Chaves; Física Básica: Electromagnetismo, LTC, 2007
Nicolau/Toledo; Fundamentos de Física I: Mecânica, LTC, 2006
Nicolau/Toledo; Fundamentos de Física II: Termodinâmica, Optica e Ondas, LTC, 2006
Nicolau/Toledo; Fundamentos de Física III: Electricidade, Física Moderna, Análise Dimensional, LTC, 2006
Dias de Deus et all; Introdução à Física, McGraw-Hill, 2000
Alonso M., Finn, E; Physics, Revised edition, Addison Wesley, 1992
Çengel/Boles; Termodinâmica, McGraw-Hill, 1998
Boresi/Schmit; Dinâmica, Thompson, 2003

Observações Bibliográficas

Algumas das principais referências bibliográficas são apresentadas na versão original (inglês) e na versão traduzida.

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

O ensino será feito de modo continuado, quer nas aulas teóricas como nas restantes. Isto implicará o compromisso de haver uma frequência responsável por parte dos estudantes.

A apresentação da matéria será realizada nas aulas TEÓRICAS (T).

Nas aulas TEÓRICO-PRÁTICAS (TP) serão efetuadas resoluções e discussões de problemas de consolidação da matéria dada.

Dar-se-á particular ênfase ao interesse do estudante em trabalhar durante todo o semestre.

Ter-se-á em conta que a aprendizagem implica trabalho e assistência participada de todos os interessados no ganho de competências.

Nas aulas PRÁTICAS LABORATORIAIS (PL), os estudantes devem adquirir competências em técnicas experimentais versando alguns temas lecionados nas aulas teóricas e outros relativos a novas aplicações.

Nas aulas práticas laboratoriais será dada ênfase à utilização da Teoria de Erros no tratamento de dados obtidos experimentalmente (precisão e incerteza em aparelhos de medida direta, valores mais prováveis, cálculo da incerteza máxima em medidas indiretas, etc). Será também dada ênfase à análise gráfica de resultados: linearização, parâmetros de uma reta obtidos pelo método dos mínimos quadrados, utilização de folhas de cálculo na análise dos resultados experimentais e à utilização da função PROJ.LIN do Microsoft Office Excel.

Os estudantes devem preparar previamente o trabalho laboratorial que vão realizar.

Os estudantes devem trazer para a aula prática laboratorial um caderno exclusivo para o registo dos resultados experimentais, tratamento de dados e cálculo de incertezas.

Este caderno pode ser solicitado, a qualquer momento, pelo docente para avaliação do seu conteúdo.

Em complemento às aulas teóricas (T), teórico-práticas (TP) e práticas laboratoriais (PL), de natureza presencial, serão disponibilizados conteúdos didáticos na Plataforma Moodle da UP. Associados a estes conteúdos, serão também disponibilizados TESTES FORMATIVOS.

 

 

 

Palavras Chave

Ciências Físicas
Ciências Físicas > Física
Ciências Físicas > Física > Física aplicada > Física experimental
Ciências Físicas > Física > Mecânica clássica
Ciências Físicas > Física > Termodinâmica

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	85,00
Trabalho laboratorial	15,00
Total:	100,00

Obtenção de frequência

PARA OBTER FREQUÊNCIA À UNIDADE CURRICULAR:

A) o estudante não poderá ter excesso de FALTAS.

O estudante deverá comparecer a pelo menos 3/4 do número de aulas teórico-práticas (TP) e a pelo menos 3/4 do número de aulas práticas laboratoriais (PL) previstas.

Esta regra não se aplica aos estudantes que obtiverem dispensa de frequência das aulas TP e/ou PL.

B) o estudante deverá realizar os mini testes formativos e o teste formativo global, no número mínimo de 3/4 dos testes disponibilizados.

C) o estudante deverá obter uma NOTA MÍNIMA DE 7.0 VALORES na componente L_AC especificada na secção “Fórmula de cálculo da classificação final”.

 

DISPENSA DE FREQUÊNCIA DAS AULAS PRÁTICAS LABORATORIAIS/TEÓRICO-PRÁTICAS

A) Os estudantes que obtiveram frequência na UC nos anos letivos 2013/14 ou 2014/15  e com NOTA POSITIVA NA COMPONENTE L_AC:

i) podem solicitar dispensa da frequência das aulas  PL;

ii) que não solicitem dispensa da frequência das aulas  PL, passam a frequentá-las num regime semelhante aos estudantes que a frequentam pela primeira vez.

B) Os estudantes que frequentaram as aulas TP da  UC nos anos letivos 2013/14 ou 2014/15  podem solicitar dispensa de frequência da aulas TP.

C) Os estudantes com estatuto de trabalhador estudante e que frequentam a UC pela primeira vez  só poderão solicitar dispensa de frequência das aulas TP.

Fórmula de cálculo da classificação final

A avaliação inclui duas componentes:

1.  Componente teórica e teórico-prática (TTP):

1.1 Exame (TTP_E)

2.  Componente prática laboratorial (LAB):

2.1 Avaliação continua (L_AC)

2.2 Exame (L_E)

 

A classificação final do estudante com frequência das aulas práticas laboratoriais é dada por:

NF=0.75*(TTP_E) + 0.10*(L_E) + 0.15*(L_AC)

onde

NF – classificação final

TTP_E – nota do exame da componente teórica e teórico-prática

L_E - nota do exame da componente prática laboratorial

L_AC - nota da avaliação contínua da componente prática laboratorial. Inclui a nota do caderno (individual) e da apresentação oral de um trabalho laboratorial e a respetiva discussão. A escolha deste trabalho é realizada pelo docente da respetiva turma prática laboratorial. A apresentação, com a duração de cerca de 10 minutos, é realizada pelos elementos do grupo, que devem dividir a apresentação entre si.

O estudante com frequência das aulas práticas laboratoriais será aprovado se NF ≥ 9.5 valores  e L_AC ≥ 7.0 valores.

Se 8.0 ≤ NF < 9.5 valores, o estudante poderá requerer oral, no prazo legal estipulado para o efeito.

 

A classificação final do estudantes com dispensa da frequência das aulas práticas laboratoriais  é dada por:

NF=0.90*(TTP_E) + 0.10*(L_E)

onde

NF – classificação final

TTP_E – nota do exame da componente teórica e teórico-prática

L_E - nota do exame da componente prática laboratorial

O estudante com dispensa de frequência das aulas práticas laboratoriais será aprovado se NF ≥ 9.5 valores.

Se 8.0 ≤ NF < 9.5 valores, o estudante poderá requerer oral, no prazo legal estipulado para o efeito.

Provas e trabalhos especiais

I. MINI TESTES FORMATIVOS

Os estudantes realizarão, individualmente e através da plataforma Moodle da UP, testes formativos com número reduzido de problemas e questões simples associados aos conteúdos didáticos lecionados e disponibilizados na mesma plataforma. Embora os resultados destes mini testes não contem para o cálculo da classificação final, a realização dos mesmos conta para a obtenção de frequência à unidade curricular.


II. TESTE FORMATIVO GLOBAL

Os estudantes realizarão um teste formativo global sobre toda a matéria lecionada, através da plataforma MOODLE da UP, em data e hora a serem indicadas durante o decurso do semestre. Embora a nota do teste formativo global não seja considerada no cálculo da classificação final, a realização do mesmo, tal como acontece com os mini testes formativos, conta para a obtenção de frequência à unidade curricular.

III. CADERNO DE REGISTO – AULAS PRÁTICAS LABORATORIAIS 

Os estudantes com frequência das aulas práticas laboratoriais devem entregar no final do semestre letivo, ao docente da turma PL respetiva, o caderno (individual) de registo e tratamento dos dados experimentais dos trabalhos laboratoriais realizados. 

A data da entrega do caderno será agendada pelo respetivo docente.

IV. APRESENTACÃO ORAL – AULAS PRÁTICAS LABORATORIAIS

i) Os estudantes com frequência das aulas práticas laboratoriais  devem realizar uma apresentação oral de um trabalho laboratorial, indicado pelo docente da respetiva turma prática laboratorial.

ii) A apresentação oral, com a duração de cerca de 10 minutos, é realizada pelos elementos do grupo, que devem dividir a apresentação entre si.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Os estudantes com regime especial e que não tenham dispensa das aulas TP e/ou PL, têm que frequentar as aulas teórico-práticas e/ou práticas laboratoriais e cumprir os requisitos vigentes.

Melhoria de classificação

Os estudantes que frequentam a UC no presente ano letivo podem realizar melhoria de nota nas componentes da avaliação correspondentes às notas TTP_E e L_E.  

Os estudantes que frequentaram a UC em anos letivos anteriores podem realizar melhoria de nota,  nas componentes da avaliação correspondentes às notas TTP_E e L_E. A nota final (NF) é calculada pela fórmula correspondente ao cálculo da NF para estudantes com dispensa de frequência das aulas PL.

Observações

Eventuais omissões e/ou dúvidas quanto à presente ficha serão esclarecidas pelo regente da unidade curricular.

Ao júri reserva-se o direito de chamar qualquer estudante para a prestação de uma prova adicional escrita e/ou oral.