Física

Código:

EC0017

Sigla:

FISI

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Física

Ocorrência: 2010/2011 - 2S

Ativa?	Sim
Página Web:	http://moodle.fe.up.pt/1011/course/view.php?id=665
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Física
Curso/CE Responsável:	Mestrado Integrado em Engenharia Civil

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
MIEC	233	Plano de estudos oficial a partir de 2006/07	2	-	5	60	135

Língua de trabalho

Português

Objetivos

JUSTIFICAÇÃO:
Os engenheiros usam os conhecimentos científicos para construir máquinas, estruturas e sistemas que nos são úteis. Para isso, e para poderem criar aplicações tecnológicas e apresentar soluções inovadoras em engenharia, necessitam de conhecer e dominar as leis básicas que regem o comportamento da natureza. Nesta unidade curricular introduzem-se as leis e fenómenos de três da cinco áreas fundamentais da Física: Ondas; Termodinâmica e Electromagnetismo.

OBJECTIVOS: São objectivos desta unidade curricular

- Transmitir conhecimentos das leis e fenómenos básicos de Ondas, Termodinâmica e Electromagnetismo.
- Mostrar como as leis que regem os fenómenos dessas áreas se usam para calcular grandezas físicas relevantes.
- Mostrar como os conceitos referidos explicam fenómenos observados no dia-a-dia, e como se aplicam a problemas da engenharia.
- Mostrar como se medem experimentalmente grandezas físicas e que se verificam as leis aprendidas, como relações entre as
grandezas medidas.
- Ilustrar fenómenos físicos relevantes em experiências de laboratório e em simulações computacionais.
- Incutir respeito pelas leis da natureza, e mostrar que um engenheiro, baseado nessas leis deve ser capaz de prever as
consequências da sua actuação.
- Desenvolver a curiosidade e o espírito crítico.
- Desenvolver a capacidade de trabalhar em grupo.

COMPETÊNCIAS E RESULTADOS DA APRENDIZAGEM

- Conhecimento: descrever os principais conceitos e fenómenos físicos básicos de 3 áreas distintas da Física: Ondas, Termodinâmica e Electromagnetismo, usando o vocabulário apropriado. Enunciar as leis da Termodinâmica.

- Compreensão: Identificar as grandezas, leis e conceitos envolvidos na resolução dos problemas propostos. Reconhecer as grandezas e leis relevantes nas experiências de laboratório. Usar as leis e conceitos para resolver problemas de escolha múltipla.

- Aplicação: calcular grandezas físicas relevantes em situações novas.

- Análise : Explicar, hierarquizando as grandezas e leis físicas envolvidas, fenómenos que ocorrem na natureza ou que estão presentes em aplicações tecnológicas e na engenharia.

- Trabalhar em grupo, na resolução de problemas e na execução, análise e comunicação escrita de resultados de experiências de laboratório simples.

Programa

Ondas: ondas progressivas transversais e longitudinais; velocidade de fase; comprimento de onda, frequência e velocidade de ondas periódicas; energia e potência transmitidas por ondas numa corda; ondas sonoras; potência de uma onda sonora; intensidade sonora e nível de intensidade sonora; interferência de ondas; batimentos; ondas estacionárias numa corda e num tubo de ar; efeito de Doppler; descrição qualitativa dos fenómenos ondulatórios reflexão, transmissão e refracção.

Termodinâmica: equilíbrio térmico e temperatura; as escalas de temperatura; lei dos gases perfeitos; calor e a 1ª lei da termodinâmica; energia interna de um gás, trabalho e diagrama P-V; capacidades caloríficas dos gases e dos sólidos; compressão quase-estática e adiabática de um gás perfeito;
máquinas térmicas e frigoríficas; a 2ª lei da termodinâmica; expansão térmica; transferência de calor: condução e radiação.

Electricidade: estrutura atómica; electrização; propriedades da carga eléctrica; força entre cargas; condutores e isoladores; indução elecrostática; pilhas; força electromotriz; condutores e semicondutores; corrente eléctrica; potencial eléctrico; potência eléctrica; lei de Ohm; resistividade e resistência; supercondutividade; capacidade eléctrica; condensadores; dieléctricos; campo eléctrico;
linhas de campo eléctrico; fluxo eléctrico.

Circuitos: associação de resistências; associação de condensadores; leis dos circuitos; díodos; circuitos RC.

Magnetismo: Campo magnético; indução magnética; circuitos de corrente alternada.

Conteúdo Científico: 90%
Conteúdo Tecnológico: 10%

Bibliografia Obrigatória

Tipler, Paul A.; Física para cientistas e engenheiros. ISBN: 85-216-1462-4 ((Capítulos 16 a 20))

Bibliografia Complementar

Diana Urbano; Notas de Ondas , 2009
Diana Urbano; Notas de Termodinâmica, 2010
Jaime E. Villate; Física II, 2009. ISBN: 978-972-99396-2-4 (Capítulos 1 a 6 )

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas teóricas de exposição da matéria, partindo dos aspectos fenomenológicos para os modelos físicos que os explicam e para as principais leis da física a eles associados. O conteúdo demonstrativo formal é preterido, sempre que possível, em favor da resolução de exemplos de aplicação, de demonstrações experimentais simples, projecção de slides e animações/simulações de computador.
Os estudantes, durante a aula, respondem a perguntas de escolha múltipla

Nas aulas teórico-práticas, o professor resolve, ou discute, alguns problemas importantes para a consolidação da matéria (cerca de 30 min). Os alunos resolvem outros problemas ou questões de escolha múltipla. Encoraja-se o trabalho em grupo, e a discussão entre pares e com o professor.

No contexto da avaliação distribuída, no decorrer de duas das aulas teórico-práticas serão realizados individualmente mini-testes de uma hora cada. Duas das aulas teórico-práticas serão dedicadas à realização de experiências, uma de Ondas e outra de Electricidade. No final da aula de laboratório, cada grupo de 3 alunos entrega a folha de registos e discussão dos resultados que será uma das componentes da avaliação distribuida.

Todo o apoio à cadeira, desde a publicação electrónica de sumários, apontamentos, material  a usar nas aulas teórico-práticas, nos trabalhos práticos, correcções/resoluções dos trabalhos  da avaliação distribuída, lançamento de classificações das componentes da avaliação distribuída, etc, até ao contacto com os docentes, através de fóruns, será feito através do serviço de e-learning do DEF na área referente à cadeira (http://moodle.fe.up.pt/0910/course/view.php?id=748), na qual os alunos serão inscritos.

Palavras Chave

Ciências Físicas > Física > Termodinâmica
Ciências Físicas > Física > Electromagnetismo
Ciências Físicas > Física

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Descrição	Tipo	Tempo (Horas)	Peso (%)	Data Conclusão
Participação presencial (estimativa)	Participação presencial	0,00
	Total:	-	0,00

Obtenção de frequência

Obtém frequência todo o aluno regularmente inscrito que:
1- Não ultrapasse o máximo permitido de faltas às aulas teórico-práticas- 3 (três) (Normas Gerais de Avaliação, Art 4º, Nº 1);

Estão dispensados de frequência os alunos nas condições previstas no número 3 do Art 4º  das Normas Gerais de Avaliação, nomeadamente os alunos militares, trabalhadores-estudantes e os alunos que tenham obtido frequência à cadeira no ano lectivo de 2009/2010.

Os alunos sem frequência, mas que realizaram os DOIS trabalhos de laboratório no ano lectivo de 2009/2010, podem manter as notas desses trabalhos e realizar apenas os testes intercalares.

Fórmula de cálculo da classificação final

Alunos regularmente inscritos, sem frequência:

Avaliação distribuída (AD)
Elementos da avaliação distribuída:
1- dois (2) relatórios de trabalhos de laboratório, realizados em grupo, a entregar na aula (2h cada);
2- dois (2) minitestes individuais (1 hora cada), sobre a matéria dada até à aula TP anterior. Podem misturar escolha múltipla com resolução de problemas, ou ser só de escolha múltipla ou só resolução de problemas.
3- Exame final (EF) de 2h30; dois problemas + 20 perguntas de escolha múltipla

As actividades da avaliação distribuída, à excepção dos dois trabalhos de laboratório, não terão calendarização, dado decorrerem nas aulas teórico-práticas e incidirem sobre a matéria corrente.

A nota final da avaliação distribuída é dada pela média aritmética simples dos quatro (4) elementos possíveis desta avaliação.

Só são admitidos a exame final os alunos que tiverem obtido frequência (Normas Gerais de Avaliação, Art 7º, Nº 1).

Classificação final à cadeira: CFN=0,35 AD +0,65*EF


Os alunos que faltem, com justificação conveniente, a uma das aulas teórico-práticas no decorrer da qual se realizou um teste, têm a possibilidade de realizar um teste de 1 hora, na semana de 08 de Junho, que consistirá de um problema + 5 perguntas de escolha múltipla ou de 10 perguntas de escolha múltipla e que abrange a matéria toda!
Os alunos que faltem a uma aula de laboratório com justificação conveniente têm a possibilidade de realizar a experiência no período de 07 a 11 de Junho.

Alunos com frequência em 2009/2010 :
Os alunos inscritos que possuam frequência em 2009/2010 podem optar, ou por manter a sua classificação de frequência de 2009/2010 (Normas Gerais de Avaliação, Art 5º, Nº 5), fazendo apenas o exame final, com classificação final dada pela fórmula acima indicada, ou por fazer uma nova avaliação  distribuída (AD) em 2000/2010, tendo de cumprir, neste caso, os requisitos para obtenção de frequência em 2010/2011, com a classificação final dada pela fórmula acima indicada.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Relembra-se que segundo as Normas Gerais de Avaliação:
a) os alunos TE/MIL estão dispensados da frequência podendo se o assim entenderem fazer apenas exames:
b) os alunos DA não estão dispensados de frequência.

REGRAS ESPECIAIS PARA ESTUDANTES EM MOBILIDADE:
Domínio da Língua Portuguesa e/ou Inglesa;
Frequência de disciplinas de graduação introdutórias à temática científica versada na presente disciplina;
Avaliação através de exame e/ou trabalho(s) especialmente definidos em face do perfil do estudante.

Melhoria de classificação

A melhoria da classificação final pode ser feita no exame de recurso do corrente ano lectivo ou no exame da época normal do próximo ano lectivo. No primeiro caso é baseada na seguinte fórmula: CF = MAX (CFN, R) onde CFN é a classificação final na época normal (de 0 a 20 valores e que inclui a AD), e R a classificação do exame de recurso (de 0 a 20 valores).
No segundo caso, a fórmula é CF=MAX(CFN, EN), onde CFN é a classificação final do corrente ano (de 0 a 20 valores), e que inclui a AD e EN é a classificação do exame da época normal do próximo ano lectivo (de 0 a 20 valores).

Observações

Os estudantes devem ter conhecimentos prévios de Matemática, nomeadamente em cáculo integral, diferencial e operações com vectores que são adquiridos nas unidades curriculares de Análise Matemática I, Análise Matemática II e Álgebra. Deverão também ter conhecimentos das leis de Newton da Mecânica Clássica, que se adquirem nas unidades curriculares de Mecãnica I e Mecânica II.

Aconselha-se, para conveniente acompanhamento da matéria, um tempo de trabalho fora das aulas de aproximadamente 3 horas. Espera-se que todos os os alunos assistam às aulas teóricas.

Aconselha-se a consulta regular da página da unidade curricular, onde serão colocados todos os elementos de estudo.

Os alunos devem trazer para todas as aulas os elementos de estudo disponibilizados na página da unidade curricular,o que inclui o formulário, bem como a máquina de calcular.

Em todas as provas é permitido o uso de formulário e máquina calculadora.