Física I

Código:

L.EMAT003

Sigla:

F I

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Física

Ocorrência: 2023/2024 - 1S

Ativa?	Sim
Página Web:	https://moodle2324.up.pt/course/view.php?id=5853#section-0
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Física
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Engenharia de Materiais

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
L.EMAT	39	Plano Oficial do ano letivo 2021	1	-	6	52	162

Língua de trabalho

Português

Objetivos

A unidade curricular Física I visa dotar os estudantes com conhecimento operacional em transferência de calor, eletrostática, eletricidade, materiais e dispositivos elétricos que são áreas do conhecimento absolutamente fundamentais para a engenharia contemporânea. O comportamento térmico e eletromagnético dos materiais têm uma crescente utilidade tecnológica.

Durante esta unidade curricular os estudantes irão:

1. desenvolver intuição física discutindo e analisando situações de caráter elétrico observadas na natureza e utilizadas em dispositivos, identificando as leis físicas que os regem;
2. Identificar essas situações, fazendo uso de aproximações.
3. medir no laboratório grandezas elétricas, numa variedade de situações, com sentido crítico, comparando com previsões dos modelos.
4. Desenvolver as capacidades de trabalho em grupo e de comunicação escrita de resultados.

Resultados de aprendizagem e competências

Concretamente no final da unidade curricular espera-se que os estudantes:

a) Descrevam, com rigor matemático, as grandezas, conceitos e leis físicas que regem as transferências de calor, eletrostática, materiais e dispositivos com propriedades elétrica especiais. 

b) Construam circuitos e meçam grandezas elétricas e propriedades térmicas e elétricas dos materiais em laboratório, fazendo uso de multímetros, osciloscópios e outros sensores, estimando erros associados às medições, sendo críticos em relação aos resultados obtidos e respeitando regras de segurança laboratorial.

c) Reconheçam o campo elétrico criado por distribuições de carga em situações estáticas ou quase-estáticas, identificando as simetrias presentes. Apliquem esses conhecimentos a situações e dispositivos reais.

d) Modelizem em situações simples o campo elétrico em materiais dielétricos identificando cargas de polarização. Descrevam fenómenos elétricos na matéria.

e) Trabalhem em grupo,organizando e repartindo tarefas.

f) Assumam um postura de trabalho respeitando valores cívicos e desenvolvendo um estudo continuado ao longo do semestre.

Modo de trabalho

Presencial

Programa

1- Dimensões e unidades em Física;

2- A estrutura elétrica do átomo e a teoria das bandas;

3- Transferência de calor (condução ou difusão, convecção e radiação);

4- A carga e a corrente elétrica;

5- Eletrostática: força entre cargas, campo eletrostático, potencial eletrostático, equações de Maxwell da eletrostática, energia eletrostática, eletrostática dos condutores.

6- Resistência, resistividade e condutividade;

7- Suscetibilidade elétrica, polarização dielétrica;

8- Propriedades elétricas dos materiais:

- condutores;

- isoladores (dieletricos, piezoelétricos, piroelétricos, paraelétricos, ferroelétricos e antiferroelétricos);

- semicondutores;

9 - Condensadores, baterias, fotovoltaicos, díodos e transistores;

10 - Efeito Termoelétrico (efeito de Seebeck, Peltier e Thomson) e o termopar.

 

Bibliografia Obrigatória

Jaime Enrique Villate Matiz; Eletricidade, magnetismo e circuitos (https://web.fe.up.pt/~villate/publications/Villate_2019_Eletricidade.pdf)
Paul A. Tipler; Fisica para cientistas e engenheiros. ISBN: 978-85-216-1711-2
William D. Callister, Jr; Materials science and engineering. ISBN: 0-471-32013-7

Observações Bibliográficas

Além dos livros recomendados, existem na Biblioteca da FEUP vários outros livros de Física que abordam os assuntos lecionados nesta UC. O estudante tem a liberdade de escolher qual deles prefere como elemento de apoio ao estudo.

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

As metodologias utilizadas visam a aprendizagem o mais eficiente e criativa possível. Uma vez que se pretende que o aluno adquira conhecimentos básicos sobre o comportamento térmico e elétrico dos materiais, pensamos que através de exercícios e pequenas experiências, materiais ou virtuais, consigamos atingir os objetivos propostos.

Aulas teórico-práticas/práticas: exposição de conceitos pelo docente e sua ilustração com exemplos de aplicação. Sempre que oportuno serão realizadas no decorrer da aula algumas demonstrações experimentais simples e/ou simulações de computador. 

Aulas práticas laboratoriais: dedicadas à resolução de problemas pelos estudantes, individualmente ou em grupo, com o apoio dos docentes. Em duas das aulas práticas do semestre, os estudantes irão ao Laboratório de Física realizar, em grupos, trabalhos práticos. O relatório de cada trabalho prático será realizado na própria aula e entregue no final da aula. 

Apoio às aulas: Todos os elementos de apoio à unidade curricular estarão disponíveis através do serviço de e-learning Moodle da UP. Esses elementos incluem informações gerais e regras de funcionamento da UC, apontamentos, folhas de exercícios, material a usar nas aulas práticas, recursos multimédia, lançamento de classificações e contacto com o docente e com os colegas em fóruns online.

Atendimento aos estudantes: acompanhamento personalizado esclarecendo dúvidas sobre a teoria e aplicações.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Teste	70,00
Trabalho laboratorial	30,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	106,00
Frequência das aulas	52,00
Trabalho laboratorial	4,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

► Os estudantes não podem exceder o limite de faltas previstas nas normas gerais de avaliação.

► Os dois trabalhos práticos de laboratório, a realizar durante o semestre, são obrigatórios. Para obtenção de frequência é necessário ter uma média superior a dez (10) valores nos trabalhos de laboratório.
Os estudantes com o estatuto de trabalhor estudante (TE) estão dispensados de fazer os trabalhos laboratoriais. A avaliação destes estudantes será feita tendo apenas em conta a média dos dois testes ou a classificação no exame de recurso. Contudo, caso o pretendam, os trabalhadores estudantes poderão optar por frequentar a unidade curricular e submeter-se à avaliação da componente laboratorial, sendo essa opção irreversível.

Os alunos que obtiveram uma classificação superior a 10 valores nesta componente da avaliação no ano letivo anterior estão também dispensados de fazer os trabalhos laboratoriais, a menos que pretendam melhorar a classificação obtida. No entanto, se o aluno optar por repetir os trabalhos, a classificação obtida em 2022/2023 será a classificação final do aluno na componente laboratorial, sendo essa opção irreversível. 

► As datas dos dois trabalhos de laboratório e dos dois testes escritos serão publicitadas no Moodle UP no início do semestre assim que aprovadas pela Direção do curso.

► As aulas de trabalhos práticos de laboratório decorrerão nos Laboratórios de Física (sala B234 e salas vizinhas)

Fórmula de cálculo da classificação final

►  A classificação final por avaliação distribuída será calculada através de:

CFAD=70% MT + 30% TL

sendo: 
CFAD (0-20 valores) - classificação final por avaliação distribuída;
MT (0-20 valores) - média dos dois testes;
TL (0-20 valores) - média dos dois trabalhos de laboratório.

PARA APROVAÇÃO À UC É NECESSÁRIO:
- obter uma classificação mínima de 5,0 (cinco) valores em cada um dos dois testes e uma média dos dois testes (MT) superior a 7,5 (sete e meio) valores.
- ter feito os dois trabalhos de laboratório e ter obtido uma média (TL) igual ou superior a 10 valores.

► O aluno que não puder comparecer a um, ou aos dois testes de avaliação distribuida, seja qual for o motivo, poderá obter aprovação à UC no exame de recurso. A classificação final à UC será, nesse caso, a nota obtida nesse exame ponderada com a componente de laboratório, i.e.:

CFER= 70% NER + 30% TL 

sendo: 
CFER (0-20 valores) - classificação final na época de recurso;
NER (0-20 valores) - classificação no exame de recurso;
TL (0-20 valores) - média dos dois trabalhos de laboratório.

Nesta época de exames o aluno só obterá aprovação se:
- a classificação TL for superior a 10 valores e
- a nota do exame (NER) for superior a 7,5 valores.
- a classificação final (CFER) for superior a 10 valores.

Provas e trabalhos especiais

Não estão previstos.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

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

Melhoria de classificação

Através de exame na Época de Recurso.

A classificação de melhoria (CM) será calculada do seguinte modo:

CM = MAX (CFAD, NER, NERTL)

sendo:
CFAD (0-20 valores) - classificação final por avaliação distribuída;
NER (0-20 valores) - classificação no exame de recurso (de 0 a 20 valores, sem incluir a classificação dos trabalhos de laboratório);
NERTL (0-20 valores) - classificação na época de recurso ponderando a nota do exame (NER) com a classificação dos trabalhos de laboratório (TL), i.e., NERTL = 70% NER + 30% TL.

Observações

► Horário de atendimento: preferencialmente às 3.ª feiras, das 11:00h às 13:00h, no gabinete H114. 

► Para esclarecimento de qualquer assunto, os alunos podem contactar o docente por email e pelo moodle ou presencialmente na aula e no gabinete H114.

► Os estudantes poderão utilizar nos testes e exames o formulário disponível no moodle.