Física

Código:

EC0017

Sigla:

FISI

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Física

Ocorrência: 2014/2015 - 2S

Ativa?	Sim
Página Web:	https://moodle.up.pt/login/index.php
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	188	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 duas áreas fundamentais da Física: Eletromagnetismo e Ondas.

OBJETIVOS:

 

   São objetivos desta unidade curricular:

• Transmitir conhecimentos das leis e fenómenos básicos de  Eletromagnetismo e Ondas.
• Mostrar como as leis que regem os fenómenos dessas áreas se usam para calcular grandezas físicas relevantes.
• Desenvolver a capacidade de aplicar a matemática a problemas do mundo real da física e da engenharia.
• Introduzir as ferramentas matemáticas necessárias sempre com motivação física.
• Mostrar como os conceitos referidos explicam fenómenos observados no dia-a-dia, e como se aplicam a problemas da engenharia.
• Incluir exemplos de aplicação não triviais para ilustrar o alcance dos resultados obtidos e fazendo referência, sempre que possível, a tópicos de interesse atual.
• 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.
• Desenvolver a curiosidade e o espírito crítico.
• Desenvolver a capacidade de trabalhar em grupo.

 

 

Resultados de aprendizagem e competências

 

• Conhecimento: descrever os principais conceitos e fenómenos físicos básicos de 2 áreas distintas da Física: Eletromagnetismo e Ondas, usando o vocabulário apropriado.

 

• 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: Hierarquizar 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.

 

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

Os estudantes devem ter conhecimentos prévios de Matemática, nomeadamente em cálculo integral, diferencial e operações com vectores que são adquiridos nas unidades curriculares de Análise Matemática 1, Análise Matemática 2,  Análise Matemática 3 e Álgebra. Deverão também ter conhecimentos das leis de Newton da Mecânica Clássica, que se adquirem nas unidades curriculares de Mecânica 1 e Mecânica 2. 

Programa

Eletricidade e magnetismo: carga e força electostática; campo elétrico e potencial eléctrico,  capacidade elétrica e condensadores; força eletromotriz; corrente elétrica; potencial elétrico; energia e potência elétricas;  resistividade e resistência; circuitos de corrente contínua; carga e descarga de condensadores: circuitos RC; campo magnético; força magnética e movimento de partículas carregadas em campos elétricos e magnéticos; circuitos RL e CL.

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; efeito de Doppler; interferência de ondas; batimentos; ondas estacionárias numa corda e num tubo de ar; interferência; reflexão e refração de ondas mecânicas unidimensionais.



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 duas áreas fundamentais da Física: eletromagnetismo e ondas.

Bibliografia Obrigatória

Hugh D. Young, Roger A. Freedman; Física (Volume III): Eletromagnetismo, Addison Wesley (Brasil), 2009. ISBN: 9788588639348
Hugh D. Young, Roger A. Freedman; Física (Volume II): Termodinâmica e Ondas, Addison Wesley (Brasil)

Bibliografia Complementar

Diana Urbano; Ondas, 2014
Jaime Villate; Eletricidade, magnetismo e circuitos, 2013
Tipler, Paul A.; Física para cientistas e engenheiros. ISBN: 85-216-1462-4 ((Capítulos 16 a 20))

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas teóricas de exposição da matéria Partindo dos aspeto 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 animações  de computador. Sempre que possível usa-se o método de instrução por pares.

Aulas teórico-práticas O professor resolve, ou discute, alguns problemas importantes para a consolidação da matéria (cerca de 30 min).

Aulas de laboratório No contexto da avaliação distribuída, duas das aulas teórico-práticas serão dedicadas à realização de experiências, uma de Circuitos e outra de Ondas.   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.

Material de apoio 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

Designação	Peso (%)
Exame	75,00
Trabalho laboratorial	25,00
Total:	100,00

Obtenção de frequência

“A obtenção de classificação final exige o cumprimento de assiduidade à unidade curricular. Considera‐se que um estudante cumpre a assiduidade a uma unidade curricular se, tendo estado regularmente inscrito, não exceder o número limite de faltas correspondente a 25% de cada um dos tipos de aulas previstos. Estão dispensados da verificação das condições de assiduidade: i) os casos previstos na lei, nomeadamente os trabalhadores estudantes; ii) os estudantes que foram admitidos a exame no ano letivo anterior.”

Não é concedida frequência a quem não realizar os três trabalhos de laboratório.

Fórmula de cálculo da classificação final

CF=EF*0,75+TPL*0,25

EF=Exame final, da época normal ou de recurso, de 2h30 com 4 perguntas de escolha múltipla de "desenvolvimento", 8 valores em vinte,  e 20 perguntas  de escolha múltipla "simples", 12 valores em vinte.

TPL= trabalhos práticos de laboratório: componente constituída por 3 trabalhos de laboratório em grupo, cuja classificação é assim atribuída (escala 0-20 valores):
1º TPL(aparelhos de medida elétrica): 1,5 valores;
2º TPL(circuitos elétricos): 1,5 valores;
3º TPL(ondas): 2 valores.

■ o Exame Final (EF) tem um valor correspondente a 75% da classificação final (no máximo 15 valores), contribuindo a Avaliação Distribuída (TPL) com os restantes 25% (no máximo 5 valores)

Melhoria de classificação

A melhoria da classificação pode ser feita no exame de recuros, ou no exame da época normal do ano letivo seguinte. No caso de haver melhoria da classificação, esta será dada pela fórmula

CF=MAX(0,75×EF+0,25×TPL;0,75×ER+0,25×TPL)

em que EF represnta a classificação no exame de recurso ou do exame da época normal do ano seguinte.

Observações

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.