Mecânica

Código:

FIS1013

Sigla:

FIS1013

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Física

Ocorrência: 2024/2025 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Física e Astronomia
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Engenharia 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	1	Plano de Estudos Oficial	3	-	6	54	162
L:CC	5	Plano estudos a partir do ano letivo 2021/22	2	-	6	54	162
			3
L:EF	78	Plano estudos a partir do ano letivo 2021/22	1	-	6	54	162
L:F	54	Plano de Estudos Oficial	1	-	6	54	162
L:G	1	Plano estudos a partir do ano letivo 2017/18	2	-	6	54	162
			3
L:IACD	0	Plano Oficial a partir do ano letivo 2021/22	3	-	6	54	162
L:M	19	Plano de Estudos Oficial	2	-	6	54	162
			3
L:Q	0	Plano estudos a partir do ano letivo 2016/17	3	-	6	54	162

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Esta unidade curricular  visa apresentar os conceitos e princípios básicos da mecânica clássica, 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. Será dada atenção particular à formação na resolução de problemas, familiarizando os estudantes com heurísticas e modos de pensar dos físicos experientes.

Resultados de aprendizagem e competências

Estudantes deverão demonstrar boa compreensão de conceitos fundamentais 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, cálculo vetorial básico, derivação de funções reais de variável real, fundamentos de geometria no espaço.

Programa

1. Estática e cálculo vetorial.
1.1. Representação vetorial da força e do momento de uma força. Produto vectorial.
1.2. Equilíbrio de forças.
1.3. Equilíbrio de momentos de forças.

2. Cinemática
2.1. Posição de uma partícula e referencial. Trajetória.
2.2. Deslocamento e velocidade média.
2.3. Velocidade e gráfico velocidade versus tempo. Interpretação da área sob a curva.
2.4. Mudança de velocidade e aceleração. Gráfico velocidade versus tempo e interpretação da área sob a curva.
2.5. Movimento em um plano e coordenadas polares. Componentes da velocidade e aceleração. Movimento de projétil. Movimento circular.

3. O programa newtoniano
3.1. Partícula e corpo, Centro de massa de um corpo.
3.2. Noção de massa e momento linear.
3.3. Leis de força. Exemplos: forças de atrito e arrasto, gravidade e forças elásticas.
3.4. Forças e aceleração. A lei de Newton do movimento.
3.5. Das forças à posição: integração e condições iniciais.
3.6. Queda sob a ação de forças de arrasto. Velocidade limite e gráficos.
3.6. Oscilações e movimento harmônico simples. Frequência e fase. Gráficos posição-tempo, velocidade-tempo e aceleração-tempo.
3.7. Movimento circular uniforme como uma superposição de dois movimentos harmônicos simples perpendiculares. Relações de fase.

4. Trabalho e energia
4.1. Trabalho – noção e interpretação.
4.2. Trabalho como forma de transferir energia para um sistema.
4.3. Trabalho e energia cinética.
4.4. Forças conservativas. Energia potencial. Forças elásticas e gravitacionais como forças conservativas.
4.5. Conservação da energia mecânica.

5. Sistema de partículas
5.1. Centro de massa e sua posição. Sistema de referência do centro de massa.
5.2. Forças internas e externas. Movimento do centro de massa.
5.3. Momento linear do sistema de partículas e sua relação com o momento linear do centro de massa.
5.4. Conservação do momento linear.
5.5. Energia e momento linear de um sistema de partículas. Energia interna.
5.6. Colisões. Estudo de colisões em laboratório e referenciais de centro de massa.

6. Forças centrais e momento angular
6.1. Momento angular de uma partícula e de um sistema de partículas.
6.2. Momento angular e torque. Momento angular de um sistema de partículas.
6.3. Momento de inércia de uma partícula e de um sistema de partículas. Cálculo de momentos de inércia.
6.4. Conservação do momento angular. Colisões.
6.5. Gravidade e leis de Keppler.

7. Rotação de corpos rígidos
7.1. Momento de inércia de objeto panqueca no plano x-y e objetos não planos. Cálculo do momento de inércia. Eixos principais e tensor inercial.
7.2. Torque e momento angular de um corpo rígido.
7.3. Rotação em torno de eixos fixos coincidindo com os principais eixos inerciais.
7.4. Energia de um corpo em rotação em torno de um eixo fixo.
7.5. Rolando sem deslizar.

8. Referenciais acelerados.
8.1. Relacionando as coordenadas. Transformações de Galileu.
8.2 As forças fictícias. Força de Coriolis e forças centrípetas.
8.3 Marés.

Bibliografia Obrigatória

Marcelo Alonso; Fisica. ISBN: 84-03-20990-8 Conjunto 3 vols.
Feynman; The^Feynman Lectures on Physics. Vols. I

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas teóricas com exposição das matérias, discussão e desenvolvimento formal. Aulas teórico-práticas de resolução e discussão de problemas.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Teste	100,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	99,00
Frequência das aulas	63,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

Presença a pelo menos 3/4 das aulas teórico práticas previstas.

Fórmula de cálculo da classificação final

A avaliação dos conhecimentos dos estudantes será realizada através de três testes, agendados para:

1º teste 8 de novembro de 2024 às 14h00

2º teste 6 de dezembro de 2024 às 14h00

3º teste terá lugar em época normal, de acordo com o calendário a publicar pelo Conselho Pedagógico.

Uma vez que a avaliação deste ano letivo tem pendor diferente dos anos anteriores, não haverá transferência de classificação da avaliação contínua obtida de anos anteriores.

A falta de presença a um dos testes corresponde a classificação de 0 (zero).

Nota final = média aritmética das classificações dos três testes 

Melhoria de classificação

Os estudantes podem realizar melhoria de classicifação em exame em época de recurso.

Observações

Júri da UC: Joaquim Agostinho Moreira, Fátima Mota, Pedro Teles e Frederico Francisco