Física I

Código:

EA0019

Sigla:

FI

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Capacid. e atit. pessoais, interp. e profissionais
OFICIAL	Ciências Básicas

Ocorrência: 2009/2010 - 1S

Ativa?	Sim
Página Web:	http://moodle.fe.up.pt/0910/course/view.php?id=4
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Física
Curso/CE Responsável:	Mestrado Integrado em Engenharia do Ambiente

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
MIEA	54	Plano de estudos oficial a partir de 2006/07	2	-	6	56	162

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 conceitos, as leis e fenómenos básicos da Mecânica Newtoniana e de Ondas.

OBJECTIVOS: São objectivos desta unidade curricular
- Transmitir conhecimentos das leis e fenómenos básicos da Mecânica Clássica de de Ondas.
- 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.

CONHECIMENTOS PRÉVIOS:

Os estudantes devem dominar as ferramentas básicas de cálculo diferencial e integral adquiridas nas disciplinas de Análise Matemática I e Análise Matemática II.

DISTRIBUIÇÂO PERCENTUAL:

90% conhecimentos científicos, 10% aplicações tecnológicas.

COMPETÊNCIAS E RESULTADOS DA APRENDIZAGEM
1. Aquisição de conhecimentos técnicos em ciências básicas (CDIO 1.1,1.2):

No final desta unidade curricular os estudantes devem ser capazes de

-Descrever os principais conceitos e fenómenos físicos básicos da Mecânica Clássica e de Ondas, usando o vocabulário apropriado.
-Enunciar as leis de Newton, e leis de conservação de: quantidade de movimento, energia e momento angular.
-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.
-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.
-Descrever uma onda e relacionar as grandezas Físicas envolvidas na definição de Onda.
-Descrever alguns fenómenos ondulatório e identificá-los na Natureza e em aplicações tecnológicas.
-Desenvolver a atitude de respeito pelas leis da natureza.


2. Desenvolvimento de competências e atitudes pessoais e profissionais (CDIO 2.1,2.3,2.4,2.5):

Ao longo desta unidade curricular os estudantes devem:

-Desenvolver competências na resolução autónoma de problemas.
-Desenvolver o espírito crítico, testando as soluções através de ferramentas como a análise
dimensional, previsões das ordens de grandeza e estimativas, e comparação com casos limite.
-Desenvolver o sentido de responsabilização na própria aprendizagem.
-Desenvolver o sentido de ética através da prática da experimentação.
-Desenvolver competências de comunicação oral e de escrita.

3. Competências interpessoais (CDIO 3.1,3.2)

Ao longo desta unidade curricular os estudantes devem

-Adquirir capacidades de trabalho em grupo.
-Desenvolver competências na comunicação oral.

Programa

1. Mecânica. Medidas e unidades. Vectores. Cinemática. Leis de Newton do movimento. Trabalho e energia. Leis de conservação. Sistemas de partículas. Colisões. Dinâmica da rotação de um corpo rígido em torno de um eixo fixo. Equilíbrio estático. Sistemas de muitas partículas.
2. Hidrostática. Densidade de um fluído. Pressão. Lei fundamental da hidrostática. Impulsão e princípio de Arquimedes.
3. Ondas progressivas. Ondas harmónicas. Energia no movimento ondulatório. Ondas sonoras. Efeito Doppler. Ondas estacionárias. Interferência e Difracção.

Bibliografia Obrigatória

Tipler, Paul A.; Física para cientistas e engenheiros. ISBN: 85-216-1462-4 ((Vol. 1))
Diana Urbano; Apontamentos das aulas teóricas

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas teórico-práticas (TP): (3 aulas de 1h00 por semana)

Nas aulas teórico-práticas introduzem-se os conceitos e fenómenos físicos mais relevantes recorrendo a perguntas conceptuais, projectadas no quadro, às quais os alunos devem responder sem usar fórmulas, e que não contarão para a a avaliação final. Sempre que haja necessidade recorrer-se-á a demonstrações no quadro e a simulações no computador. É fundamental que os estudantes leiam com antecedência as matérias previstas para cada aula. No início das aulas, sempre que possivel, e sem aviso prévio, será realizado um questionário leitura, que conta para a avaliação, e que serve para avaliar o trabalho de leitura. O calendário de leitura é disponibilizado na página da unidade curricular.

Não será dada a matéria toda nas aulas, tal como aparece nos apontamentos ou no livro. No entanto, os estudantes podem ser avaliados sobre qualquer assunto, desde que este conste quer dos apontamentos, quer do livro.



Os estudantes são responsáveis pela preperação prévia de cada aula: teórico-prática, prática e de laboratório.


Aulas práticas (P): (1 aula de 1h00 por semana)

Para cada aula prática os estudantes devem preparar com antecedência um conjunto de problemas que será analisado e discutido no decorrer da aula. Os problemas as abordar em cada semana serão
indicados na página da disciplina.

Duas das aulas práticas serão dedicadas à realização de uma experiência de laboratório, em data a anunciar, e cujo guião será disponibilizado com antecedência na página Moodle.

Apoio: Todos os elementos de apoio à cadeira estarão disponíveis através do serviço de e-learning Moodle@FEUP, na área referente à cadeira, na qual os alunos se deverão inscrever (http://moodle.fe.up.pt/0910). Esses elementos vão desde a publicação electrónica de sumários, funcionamento da disciplina, apontamentos, guias de estudo, calendarização de actividades, material a usar nas aulas teórico-práticas e nos trabalhos práticos, correcções/resoluções dos trabalhos da avaliação distribuída, lançamento de classificações das componentes da avaliação distribuída, sugestões para o estudo fora das aulas, até ao contacto com os docentes.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Descrição	Tipo	Tempo (Horas)	Peso (%)	Data Conclusão
Aulas da disciplina (estimativa)	Participação presencial	54,00
Exame Final	Exame	2,50		2009-02-21
Preparação para o exame final	Exame	9,00
Preparação para as aulas de laboratório	Trabalho laboratorial	2,00
Trabalhos de casa em grupo	Trabalho escrito	10,00
Preparação dos testes intercalares para avaliação distribuída	Exame	10,00
	Total:	-	0,00

Componentes de Ocupação

Descrição	Tipo	Tempo (Horas)	Data Conclusão
Preparação para os testes	Estudo autónomo	8
Estudo ao longo do semestre	Estudo autónomo	55
	Total:	63,00

Obtenção de frequência

Obtém frequência todo o aluno regularmente inscrito que:
• Não ultrapasse o máximo permitido de faltas (25% - Normas Gerais de Avaliação, Art 4º, Nº 1), quer às aulas teórico-práticas quer às aulas práticas;
• Obtiver classificação de 10 (dez) valores na componente da avaliação distribuída (AD).

Estão dispensados de frequência os alunos militares, trabalhadores-estudantes e os alunos que tenham obtido frequência à disciplina no ano lectivo de 2008/2009 (Art 4º, Nº 3, Normas Gerais de Avaliação).

Fórmula de cálculo da classificação final

Alunos regularmente inscritos, sem frequência:
Avaliação distribuída (AD) - 45%: testes de leitura (5%) três (3) minitestes individuais (45 min) (5% cada); 2 trabalhos de casa (5% cada ) e 2 de laboratório (7.5% cada), em grupo.
Exame final (EF) (2h30) - 55%.

• Só são admitidos a exame final os alunos que tiverem obtido frequência (Normas Gerais de Avaliação, Art 7º, Nº 1).
• Para obter aprovação, a nota do exame final não pode ser inferior a 10 (dez) valores em vinte.

Classificação final à disciplina : 0,45 AD + 0,55 EF.

Alunos com frequência de 2007/2008:
Os alunos inscritos que possuam frequência de 2008/2009 podem optar, ou por manter a sua classificação de frequência de 2008/2009 (CF), fazendo apenas o exame final (EF) e sendo a sua classificação final dada pela regra do ano lectivo de 2008/2009, 0,5 CF + 0,5 EF, ou por fazer uma nova avaliação distribuída (AD) em 2008/2009, nos moldes antes indicados, sendo a classificação final dada por 0,45 AD + 0,55 EF.
Só obtêm aprovação à disciplina alunos com classificação de 10 (dez) no exame final.

Provas e trabalhos especiais

Não estão previstos.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Por exame, nas épocas previstas (Normas Gerais de Avaliação).

Melhoria de classificação

Por exame, nas épocas previstas (Normas Gerais de Avaliação).

Observações

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