Laboratório de Física I

Código:

FIS1015

Sigla:

FIS1015

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Física

Ocorrência: 2023/2024 - 2S

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 de Estudos Oficial	3	-	6	44	162
L:CC	0	Plano estudos a partir do ano letivo 2021/22	2	-	6	44	162
			3
L:F	57	Plano de Estudos Oficial	1	-	6	44	162
L:G	0	Plano estudos a partir do ano letivo 2017/18	2	-	6	44	162
			3
L:M	3	Plano de Estudos Oficial	2	-	6	44	162
			3
L:Q	0	Plano estudos a partir do ano letivo 2016/17	3	-	6	44	162

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 área da Física.

Resultados de aprendizagem e competências

Reconhecer com facilidade o equipamento laboratorial.

Perceber os objetivos de uma experiência.

Fazer a pesquisa de informação relevante para o trabalho experimental.

Realizar atividades experimentais de forma competente, a partir de protocolos.
Familiarização com instrumentos de medida básicos e universais e operá-los com eficácia.
Efetuar medições e o respetivo registo com rigor (valor numérico, respetiva incerteza e unidades).
Registar e analisar dados experimentais. Manipular com conhecimento os dados experimentais. Utilizar técnicas básicas de análise de dados. Distinguir o conceito de precisão do de exatidão.
Desenvolver competências de trabalho cooperativo.
Reportar a informação. Elaborar e escrever relatórios de atividades experimentais.

Promover a compreensão de conceitos de Física.

Modo de trabalho

Presencial

Programa

Introdução. Regras de segurança. Livro de registos de laboratório (Log-Book) e sua utilização. Estrutura de um relatório.

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 (SciDAVis, Excel ou outros).

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, (Ex Técnicas de zero, amplificação de sinal, análise vídeo para estudo de movimentos).

Realização de um conjunto de experiências laboratoriais básicas.
Exemplos de trabalhos laboratoriais possíveis:
Método voltímetro-amperímetro. Medição de resistências elétricas de baixo valor
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).
Estudo de momentos de inércia por métodos oscilatórios.
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 um circuito RC: resposta em amplitude e frequência
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.
Determinação da distância focal de uma lente.

Bibliografia Obrigatória

Docentes da UC; Notas da Unidade Curricular, 2023

Bibliografia Complementar

M. C. Abreu, L. Matias, L. F. Peralta; Física Experimental, Uma Introdução, Editorial Presença, 1994
L. Kirkup; An introduction to uncertainty in measurement using the GUM (guide to the expresssion of uncertainty. ISBN: 0-521-60579-2
Les Kirkup; Data analysis with Excel. ISBN: 0-521-79737-3
Inmetro e Instituto Português da Qualidade; O Sistema Internacional de Unidades - Tradução autorizada pelo BIPM da 9a edição de 2019, 2021
Governo Português; Decreto-Lei n.º 76/2020, de 25 de setembro, “Adapta ao progresso técnico as novas definições das unidades de base do Sistema Internacional de Unidades, transpondo a Diretiva (UE) 2019/1258”, 2020
Inmetro e Instituto Português da Qualidade; Vocabulário Internacional de Metrologia - Conceitos fundamentais e gerais e termos associados, 2012
Bureau International des Poids et Mesures; GUM: Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement, 2020
Inmetro; Avaliação de dados de medição - Guia para a expressão de incerteza de medição – GUM 2008, 2012

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

As duas 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.

Nas semanas seguintes serão realizados diversos trabalhos experimentais dos quais os estudantes elaborarão o respetivo registo de grupo. Estes registos, e a avaliação do trabalho em laboratório pelo docente, serão objeto de uma avaliação formativa, que será discutida em aula.

As últimas semanas letivas, com realização de trabalhos experimentais, serão objeto de avaliação sumativa.

A maioria dos trabalhos têm dois tipos de observações e análise. Têm um registo de dados quantitativo que permite aos estudantes fazerem análise gráfica e estatística. Têm também observações qualitativas e de estimativa, muito importantes, que permitem aos estudantes verem limites de medição e funcionamento (Exemplos: resistências de contacto, aberrações de imagem, …)

O apoio do docente manifesta-se, aula a aula e grupo a grupo, através de:
- discussão dos objectivos de cada trabalho,
- observações e/ou interpelações sobre a implementação de cada método experimental,
- comentários e/ou sugestões sobre registo de observações dos trabalhos efetuados,
- discussões que potenciem a compreensão dos conceitos de Física inerentes a cada trabalho.


Pressupõe-se que os alunos :
- continuem a desenvolver competências no sentido de virem a adoptar uma atitude adequada ao 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; câmara de vídeo como processo de recolha de dados numéricos; geradores de funções e osciloscópios; software de recolha automática de dados e 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 (%)
Participação presencial	30,00
Teste	40,00
Trabalho laboratorial	30,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	64,00
Frequência das aulas	44,00
Trabalho escrito	54,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

Para obter frequência, o estudante deverá:
- não exceder em faltas 1/4 das aulas lecionadas presencialmente;
- realizar em grupo (realização prática, registo e análise) três quartos das atividades laboratoriais previstas,
- entregar dois relatórios escritos sobre trabalhos indicados pelos docentes;
- obter nota mínima de 8.0 em 20 na Avaliação Contínua e na nota dos Relatórios.

Fórmula de cálculo da classificação final

A avaliação da disciplina é feita através dos seguintes elementos:

1 – Teste laboratorial individual (40%) realizado em duas sessões com pesos iguais. Numa sessão realizará uma atividade experimental, semelhante às realizadas durante as aulas, e será avaliado pelo manuseamento do equipamento, pelo registo e pela análise sucinta dos resultados. Na outra sessão laboratorial terá um conjunto de dados experimentais para realizar uma representação gráfica e análise estatística de dados e incertezas.

 

2 – Relatório individual (30%). O estudante elaborará um relatório de uma das atividades realizadas nas últimas seis semanas letivas, escolhido pelos docentes. Este relatório, em forma de artigo, não deverá exceder 5 páginas A4 (tipo em tamanho 10 ou 11), com exceção de apêndices. Os docentes poderão colocar algumas questões sobre o relatório no final das avaliações individuais.

 

3 – Avaliação contínua (30%). Esta avaliação inclui duas componentes: a avaliação do desempenho no laboratório (10%) ao longo do semestre, com especial incidência nas últimas semanas, que inclui a preparação prévia do trabalho, a interação dentro do grupo e a realização das atividades laboratoriais; e a avaliação dos registos individuais realizados nas últimas semanas (20%). Estes devem conter o mínimo de considerações técnicas e abordar, sobretudo, aspetos práticos das aulas e aquisição de dados, coleção de dados em tabelas, construção gráfica e sua interpretação, bem como juízos de valor.

É exigida a classificação mínima de 8,0 valores nas três componentes de avaliação (Teste laboratorial, Relatórios e Avaliação Contínua).

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.

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 primeiro item (Teste laboratorial individual).

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

Por engano ficou indicado em Obtenção de frequência: "entregar dois relatórios escritos sobre trabalhos indicados pelos docentes;" quando deveria ser "entregar um relatório escrito sobre um trabalho indicado pelos docentes"