Física

Código:

EC0017

Sigla:

FISI

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Física

Ocorrência: 2011/2012 - 2S

Ativa?	Sim
Página Web:	https://moodle.fe.up.pt/1112/course/view.php?id=2835
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	251	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 das cinco áreas fundamentais da Física: Ondas; Termodinâmica e Eletromagnetismo.

OBJETIVOS:
São objetivos desta unidade curricular
- Transmitir conhecimentos das leis e fenómenos básicos de Ondas, Termodinâmica e Eletromagnetismo.
- 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 atuação.
- 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 Eletromagnetismo, 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 refração.

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.

Eletricidade: estrutura atómica; eletrização; propriedades da carga elétrica; força entre cargas; condutores e isoladores; indução eletrostática; pilhas; força eletromotriz; condutores e semicondutores; corrente elétrica; potencial elétrico; potência elétrica; lei de Ohm; resistividade e resistência; supercondutividade; capacidade elétrica; condensadores; dielétricos; campo elétrico; linhas de campo elétrico; fluxo elétrico.

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

Magnetostática.

Conteúdo Científico: 90%
Conteúdo Tecnológico: 10%

DEMONSTRAÇÃO DA COERÊNCIA DOS CONTEÚDOS PROGRAMÁTICOS COM OS OBJETIVOS DA UNIDADE CURRICULAR:

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 das cinco áreas fundamentais da Física: Ondas; Termodinâmica e Eletromagnetismo.

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 aspetos 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, projeção de slides e animações/simulações de computador.
Os estudantes, durante a aula, respondem a perguntas de escolha múltipla, e usa-se o método de instrução por pares.

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, duas das aulas teórico-práticas serão dedicadas à realização de experiências, uma de Ondas e outra de Eletricidade. Como preparação para a aula, cada grupo de 2 a 3 estudantes entrega, no início da aula, um questionário, ('pre-lab'), que consiste de perguntas relacionadas com os conceitos envolvidos no trabalho experimental e onde se pedem previsões do que observarão na experiência.

No final da aula de laboratório, cada grupo de 3 alunos entrega a folha de registos e discussão dos resultados que, juntamente com o 'pre-lab', será avaliado.

Todo o apoio à cadeira, desde a publicação eletrónica de sumários, apontamentos, material a usar nas aulas teórico-práticas, nos trabalhos práticos, correções/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.

DEMONSTRAÇÃO DA COERÊNCIA DAS METODOLOGIAS DE ENSINO COM OS OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM DA UNIDADE CURRICULAR:

Os estudantes são incentivados a calcular grandezas físicas relevantes em situações novas, 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.

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	48,00
	Total:	-	0,00

Obtenção de frequência

Obtém frequência todo o estudante 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 estudantes nas condições previstas no número 3 do Art 4º  das Normas Gerais de Avaliação, nomeadamente os estudantes militares, trabalhadores-estudantes e os estudantes que tenham obtido frequência à UC no ano letivo de 2010/2011.

Os estudantes sem frequência, mas que realizaram os DOIS trabalhos de laboratório no ano letivo de 2010/2011, podem manter as notas desses trabalhos.

Fórmula de cálculo da classificação final

Estudantes regularmente inscritos, sem frequência:

Avaliação distribuída (AD)
Os elementos da avaliação distribuída:
são os dois (2) relatórios de trabalhos de laboratório, acompanhados da 'pre-lab'. São realizados em grupo, e são entregues na aula TP.

A nota final da avaliação distribuída é dada pela média aritmética simples dos dois (2) 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=0,15 AD +0,85*EF.


Os estudantes que faltem a uma aula de laboratório com justificação conveniente têm a possibilidade de realizar a experiência no decorrer da semana de 4 a 8 de Junho.

Estudantes com frequência em 2010/2011 :
Os estudantes inscritos que possuam frequência em 2010/2011 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 2011/2012, com a classificação final dada pela fórmula acima indicada.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Relembra-se que segundo as Normas Gerais de Avaliação:
a) os estudantes TE/MIL estão dispensados da frequência podendo se o assim entenderem fazer apenas exames:
b) os estudantes 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 letivo ou no exame da época normal do próximo ano letivo. 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 estudantes assistam às aulas teóricas.

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

Os estudantes 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.