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Laboratório de Física I

Código: FIS1005     Sigla: FIS1005     Nível: 100

Áreas Científicas
Classificação Área Científica
OFICIAL Física

Ocorrência: 2018/2019 - 2S 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:B 0 Plano estudos a partir do ano letivo 2016/17 3 - 6 48 162
L:CC 3 Plano de estudos a partir de 2014 2 - 6 48 162
3
L:F 54 Plano estudos a partir do ano letivo 2017/18 1 - 6 48 162
L:G 0 Plano estudos a partir do ano letivo 2017/18 3 - 6 48 162
L:M 2 Plano de estudos Oficial a partir do ano letivo 2021/22 2 - 6 48 162
3
L:Q 2 Plano estudos a partir do ano letivo 2016/17 3 - 6 48 162
MI:EF 71 Plano estudos a partir do ano letivo 2017/18 1 - 6 48 162

Docência - Responsabilidades

Docente Responsabilidade
Manuel Joaquim Bastos Marques Regente

Língua de trabalho

Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

Familiarizar os alunos com instrumentação, técnicas de medida e aquisição de dados.
Realizar trabalhos laboratoriais na áreas daFísica.

Resultados de aprendizagem e competências

Efectuar medições e o respectivo registo com rigor.
Familiarização com instrumentos de medida básicos e universais.
Utilizar técnicas básicas de análise de dados.
Distinguir o conceito de precisão do de exactidão.
Promover a compreensão de conceitos de Física.
Realizar actividades experimentais de forma competente, a partir da leitura de protocolos.
Desenvolver competências de trabalho cooperativo.
Promover a pesquisa de informação relevante para o trabalho experimental.
Elaborar e escrever relatórios de actividades experimentais.

Modo de trabalho

Presencial

Programa

1. Introdução. Regras de segurança. Livro de registos de laboratório (Log-Book) e sua utilização. Estrutura de um relatório.
2. Análise de dados. Noções de medidas e medições. Médias e desvio padrão. Incerteza estatística. Utilização simultânea de incertezas estatísticas e experimentais. Propagação de incertezas de grandezas independentes.
Representação gráfica. Escalas lineares e logarítmicas. Linearização de gráficos. Utilização de software básico para representação gráfica e ajuste de dados (Excel e Open Office).
3. Instrumentos e técnicas de medida. Instrumentos universais e sua utilização (operação, sensibilidade, precisão e escalas): Multímetros, osciloscópios, geradores de sinais, interfaces simples e sensores. Utilização de técnicas de medida. Técnicas de zero (Ex Ponte de Wheatstone). Amplificação de sinal (ex. Alavanca ótica). Análise vídeo para estudo de movimentos.
4. Circuitos elétricos em corrente contínua e alternada. Análise básica de circuitos em DC e AC; valores eficazes.
5. Realização de um conjunto de experiências laboratoriais básicas.


Exemplos de trabalhos laboratoriais possíveis:
Método voltímetro-amperímetro. Medição de resistências elétricas
Método voltímetro-amperímetro. Traçado da curva característica dum díodo
Ponte de Wheatstone em equilíbrio (determinação de resistências) e fora do equilíbrio (condicionador de sensor de temperatura).
Movimento de projéteis: determinação do ângulo de alcance máximo.
Rolamento de um cilindro numa superfície horizontal e inclinada.
Utilização do osciloscópio para a análise de comportamento de filtros passa-alto e passa-baixo: análise dum circuito RC: resposta em amplitude e frequência
Experiência de Frank-Hertz
Estudo da lei de Hooke, utilizando uma alavanca ótica.
Histerese elástica.
Experiências com uma mola em espiral. Estudo experimental de um movimento vibratório harmónico simples.
Estudo da lei do arrefecimento de um corpo – lei de Newton; estudo do fenómeno “fusão”/”solidificação”.
Determinação da distância focal de uma lente.

Bibliografia Obrigatória

Docentes da UC; Notas da Unidade Curricular, 2017

Bibliografia Complementar

M. C. Abreu, L. Matias, L. F. Peralta; Física Experimental, Uma Introdução, Editorial Presença, 1994
Guilherme de Almeida; Sistema Internacional de Unidades (SI) - Grandezas e Unidades Físicas, Terminologia, Símbolos e Recomendações, Plátano Editora, 2002
Kirkup Les; Data analysis with Excel. ISBN: 0-521-79737-3
Kirkup L.; An introduction to uncertainty in measurement using the GUM (guide to the expresssion of uncertainty. ISBN: 0-521-60579-2

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

As primeiras semanas de aulas serão dedicadas a fazer uma homogeneização dos conhecimentos laboratoriais e introdução de alguns tópicos novos através de uma discussão de tópicos seguida da realização de trabalhos simples e respetiva análise. Os estudantes entregarão uma análise simplificada destes trabalhos, que serão analisados pelo docente que dará o respetivo “feedback”. Estes trabalhos, sendo obrigatórios, não contarão para a avaliação final.

O apoio do docente manifesta-se, aula a aula e grupo a grupo, através de:
- discussão dos objectivos de cada trabalho
- observações e/ou perguntas criteriosas sobre a implementação de cada método experimental
- perguntas que garantam a compreensão dos conceitos de Física inerentes a cada trabalho.
- discussão da correcção dos registos efectuados pelos alunos.

Pressupõe-se que os alunos :
- continuem a desenvolver competências no sentido de virem a adoptar uma atitude correta no trabalho experimental;
- interpretem e montem circuitos elétricos com componentes diversos;
- utilizem de forma conveniente equipamento do qual se destacam: multímetros de diversas marcas e modelos; fontes de corrente e fontes de tensão; uma câmara de vídeo como processo de recolha de dados numéricos; geradores de funções e osciloscópios e ainda software de recolha automática de dados, além do software específico de análise.

O "feedback" positivo constante entre estudante e professor garante um progresso efetivo, verificável através da crescente facilidade no desempenho do aluno ao longo do semestre.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação Peso (%)
Teste 25,00
Trabalho escrito 20,00
Trabalho laboratorial 55,00
Total: 100,00

Componentes de Ocupação

Designação Tempo (Horas)
Estudo autónomo 114,00
Frequência das aulas 48,00
Total: 162,00

Obtenção de frequência

Para obter frequência, o estudante deverá:

- não exceder em faltas 1/4 das aulas lecionadas;

- entregar um mínimo de 3 registos dos quatro trabalhos iniciais de homogeneização;

- realizar e registar no caderno a análise de, no mínimo, nove dos trabalhos da segunda série;

- fazer a apresentação dos registos e cálculos de um trabalho indicado pelo docente;

- entregar um relatório escrito sobre um trabalho indicado pelo docente;

- obter nota mínima de 8 em 20, em todas as componentes de avaliação.

 

Fórmula de cálculo da classificação final

A avaliação da disciplina é feita unicamente através dos seguintes elementos:

Avaliação contínua durante as aulas com peso de 15%, distribuída da seguinte forma: Avaliação do trabalho na aula= 10%; discussão da análise de um trabalho indicado pelo docente (a meados do semestre) =5%.


Caderno de registo laboratorial com peso de 40%


Relatório de um trabalho previamente indicado pelo docente (pertencente ao grupo dos últimos 4 trabalhos a serem realizados),  com peso de 20%

Sessão de avaliação individual final, com peso de 25%, com realização de um trabalho prático e elaboração de um relatório resumido (20%), sorteado de entre os realizados, e resposta a um pequeno conjunto de questões sobre os outros trabalhos práticos (5%).

É exigida a classificação mínima de 8,0 valores em cada uma das quatro componentes de avaliação.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Como a maioria das componentes de avaliação exigem a realização de trabalho laboratorial ao longo do semestre, recomenda-se a todos os alunos nesta situação que contactem com o docente no início das aulas de forma a possibilitar a realização da componente prática num horário flexível, utilizando o tempo de atendimento de alunos dos docentes.

Melhoria de classificação

Como a maioria das componentes de avaliação exigem a realização de trabalho contínuo no laboratório, a melhoria de nota só poderá ser feita sobre o último item (Sessão de avaliação individual).

O estudante poderá fazer melhoria a todas as componentes no próximo ano letivo, 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.

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