Conteúdo Programático

 

A Fisica é uma atividade essencialmente experimental. Desde a gênese do método científico e o surgimento da ciência moderna com Galileu Galilei no século XVI, a dinâmica quotidiana do Fisico consiste num diálogo franco com a realidade, no confronto entre hipótese e verificação experimental, onde a liberdade criativa do gênio científico é convidada a submeter-se e realizar-se plenamente na descoberta da realidade.

 

O modo no entanto como a Física é normalmente apresentada no currículo das escolas do Ensino Médio, frequentemente leva os estudantes a terem a impressão de que o progresso científico seja um processo autônomo, teórico e em certa medida auto-referencial, onde os resultados são obtidos de maneira mecânica dentro da inevitabilidade das derivações matemáticas. Muito pelo contrário, o método científico existe exatamente para investigar e revelar a maravilhosa e imprevista contingência do mundo.

 

As disciplinas de física básica, em particular a disciplina de Física 1E (Mecânica), que é ministrada no primeiro ano dos Cursos de Engenharias e ciências exatas (fisica, quimica, matemática)  é uma das mais importante das disciplinas de física ministradas na universidade. Para a formação de químicos, matemáticos, engenheiros, geólogos e outros profissionais, representa possivelmente o único contato que terão com os conceitos fundamentais da física e como é a forma de pensar e de abordar problemas dos físicos.

 

A disciplina de Física 1E será ministrada neste segundo semestre de 2016 ao curso de Engenharia de Gas e Petroleo, mas o material é genérico podendo ser usado por qualquer aluno que curse uma disciplina equivalente (física 1, fisica A, física para computação, física geral e experimental A, física geral 1). As aulas serão ministradas nas segunda (18-20h) e quarta (18-20h)-feiras, no bloco do de salas de aulas da FT. Nesta disciplina  estudarmos os fundamentos da mecânica, que tem o objetivo de entender os princípios físicos envolvidos no movimento dos coprpos na natureza, restringindo a velocidades pequenas (muito menor do que a velocidade da luz c=300.000.000 m/s) e corpos macroscópicos (muito maior do que as massas dos corpos atômicos, da ordem de m=0,00000000000000000000000000000091kg), e será distribuído em doze (12) tópicos detalhados a seguir:

 

 

1. Introdução: Medição na Física

 

  • O que é a física? para que serve? por que estudá-la?
  • Relação da física e outras ciências. Ramos da física
  • Galileu e o método científico
  • Os domínios da física
  • Medindo grandezas

            i) Comprimento

            ii) Tempo

            iii) Massa

  • Análise dimensional

 

2. Cinemática Unidimensional

 

  • Mecânica
  • Referencial. Posição e deslocamento
  • Velocidade média
  • Velocidade instantânea
  • Diferenciação
  • Aceleração
  • Movimento retilíneo uniforme (MRU)
  • Movimento retilíneo uniformemente variado
  • Movimento relativo. Transformação de Galileu
  • Galileu e a queda dos corpos

 

3. Análise Vetorial

 

  • Definições. Escalar e vetor
  • Adição de vetores

            i) Método geométrico

            ii) Método analítico

  • Multiplicação de vetores

            i) Produto escalar

            ii) Produto vetorial

  • Derivadas de vetores
  • Transformações de Galileu (mudança de referencial)

 

4. Movimento em Duas e Três Dimensões

 

  • Referencial
  • Vetor deslocamento
  • Velocidade vetorial
  • Aceleração vetorial
  • Movimento uniformemente variado
  • Movimento de projéteis
  • Movimento circular

            i) Aceleração radial

            ii) Aceleração tangencial

  • Aplicações

 

5. Dinâmica da Partícula

 

  • Introdução. Definição de força
  • Leis do movimento (Newton)

            i) Primeira lei (Inércia)

            ii) Segunda lei (momento linear)

            iii) Terceira lei (ação e reação)

  • Leis de força

            i) Força gravitacional (peso)

            ii) Forças de contato (normal e atrito)

            iii) Forças moleculares (elástica e cabos)

            iv) Resistência do ar

  • Movimento relativo (referencial inercial)
  • Movimento circular ("força" centrípta)
  • Forças inerciais
  • Forças não-inerciais

            i) Força centrífuga

            ii) Força de coriolis

  • Limites da mecânica Newtoniana (clássica)
  • Aplicações

 

6.  Trabalho e Energia Cinética

 

  • O que é energia
  • Trabalho de uma força constante unidimensional

            i) Gravitacional

            ii) Força de contato

  • Trabalho de uma força variável unidimensional (integração)

            i) Força elástica

            ii) Força genérica F(x)

  • Teorema trabalho e energia cinética
  • Trabalho e energia cinética em três dimensões
  • Potência
  • Aplicações

 

7. Energia Potencial e Conservação da Energia Mecânica

 

  • Trabalho e energia potencial

            i) Energia potencial graviatacional

            ii) Energia potencial elástica

  • Forças conservativas e não-conservativas
  • Cálculo da força conservativa a partir da energia potencial
  • Conservação da energia mecânica
  • Energia potencial e condição de equilíbrio mecânico
  • Massa e energia (relatividade especial)
  • Aplicações

 

8. Centro de Massa e Momento Linear

 

  • Definição de centro de massa e gravidade

            i) Sistema discreto de partículas

            ii) Sistema contínuo de partículas

  • Simetria
  • Momento linear de sistemas de partículas
  • O referencial do centro de massa
  • Sistema de partículas e a segunda lei de Newton
  • Conservação do momento linear
  • Energia de um sistema de partículas
  • Sistemas com massa variável: Movimento dos foquetes
  • Aplicações

 

9. Colisões

 

  • O que é colisão
  • Impulso de uma força
  • Leis de conservação e colisões
  • Colisões elásticas e inelásticas
  • Colisões elásticas unidimensionais
  • Colisões unidimensionais totalmente inelásticas
  • Colisões elásticas bidimensionais
  • Aplicações

 

10. Rotação de Corpos Rígidos

 

  • Graus de liberdade de um corpo rígido
  • Descrição vetorial das rotações

            i) 'Vetor" deslocamento angular

            ii) Vetor velocidade angular

            iii) Vetor aceleração vetorial

  • Momento de inércia

            i) Teorema dos três eixos (Steiner)

            ii) Teorema dos eixos paralelos

            iii) Cálculos de momento de inércia

                a) Sistemas discretos

                b) Sistemas contínuos

  • Relações entre variáveis lineares e angulares
  • Energia cinética de rotação
  • Torque: A segunda lei de Newton para rotação
  • Trabalho e energia cinética de rotação
  • Equilíbrio de corpos rígidos
  • Aplicações

 

11. Rolamento, Torque e Momento Angular

 

  • Torque como produto vetorial
  • Definição de momento angular e velocidade angular

            i) Uma partícula
            ii) Sistemas de partículas

  • Momento angular e a segunda lei de Newton para rotação
  • Conservação do momento angular e a segunda lei de Kepler
  • Rotação em torno de um eixo fixo
  • Rolamento como uma combinação de translação e rotação
  • As forças do rolamento
  • Generalização da lei da conservação da energia mecânica (translação e rotação)
  • Movimento de um giroscópio
  • Aplicações

12. Gravitação

  •     Introdução Histórica
  •  A lei de Gravitação Universal
  • A constante de Atração  Gravitacional
  • Massa inercial e Massa Gravitacional
  • Variações de Aceleração da Gravidade
  •  Efeito Gravitacional de uma Distribuição Esférica de Massa
  •  Os movimentos dos Planetas e Satélites
  • O Campo Gravitacional
  • Energia Potencial Gravitacional
  •  Energia Potencial  para sistemas de muitas particulas
  •  A Terra com Referencial Inercial
  • Considerações de Energia no Movimento de Planetas e Satélites
  • O Príncipio de Equivalência

 

BIBLIOGRAFIA

 

  • Livro-Texto: Fundamentos de Física, Mecânica, Halliday & Resnick, Jearl Walker,  9a edição, Volume 1, Editora LTC, 2012

 

  • Livros auxiliares:

 

1) Física, Paul A. Tipler, Volume 1, segunda edição, Editora Guanabara Dois, 1982

2) Física, Mecânica, Alaor Chaves, Volume 1, primeira edição, Editora Reichmann & Affonso Editores, 2001

3) Curso de Física Básica 1-Mecânica, primeira edição, Editora Edgard Blücher LTDA, 1981

4)  Física: Fundamentos e Aplicações, Robert M. Eisberg e Lawrence S. Lerner, Volume 1, Editora McGRaw-Hill, 1982.

5) Física I, Mecânica, Sears & Zemansky, Young & Freedman, 12a edição, Editora Pearson, 2008.

6) Física 1. John P. McKelvey e Howard Grotch, Editora Harper & Row do Brasil LTDA, 1979

 

METODOLOGIA DE AVALIAÇÃO

 

  • Serão realizadas quatro (4) provas parciais (P1, P2, P3, P4), uma prova substitutiva  e uma prova final (PF), com nota máxima cada dez pontos (10,0)

                Prova 1 (P1): Tópicos 2 e 4 (dia 9/11/2016), Capítulos 2 e 4 do Livro-Texto

                Prova 2 (P2): Tópico 5  (dia 28/11/2016), Capítulos 5 e 6 do Livro-Rexto

                Prova 3 (P3): Tópicos 6, 7 e 8 (dia 25/01/2017), Capítulos 7 e 8 do LIvro-Texto

                Prova 4 (P4): Tópicos 9, 10 e 11 (13/02/2017), Capítulos 9, 10 e 11 do Livro-Texto

               Prova Substitutiva (PS): (20/02/2017)              

                Prova Final (PF): Todos os tópicos (dia 22/02/2017).

  •  Colocamos no site  propostas de nove (06) listas de exercícios (L1, L2, .....L9) associadas a cada tópico exposto acima. Para cada unidade (prova), teremos: duas (2) listas (L1 e L2) associadas a prova 1, duas (2) listas (L3 e L4) associadas a prova 2, duas (2) listas (L5 e L6) associadas a prova 3 e tres (3) listas (L7, L8 e L9) associadas a prova 4.
  • No decorrer de cada prova aplicaremos, antecipadamente e virtualmente, diversos simulados com o objetivo de ver a performance dos alunos. Este simulado deve ser feito individualmente por cada aluno, como se fosse a realização de uma prova real, sem consulta, num tempo de duas (02) horas. Serão colocadas as respectivas soluções dos simulados para que possa ser feita as devidas correções  e isto sirva de preparativo da prova.
  •  Para cada prova parcial será retirada duas (2) questões (um verdadeiro CRTL C... CTRL V) dos respectivos conjuntos de listas associadas as provas parciais. Portanto, caso o estudante faça estas listas com sucesso, terá garantido uma nota cinco (5,0) no mínimo. Desta maneira, não deixe de exercitar, pois parte do seu sucesso está diretamente associado a realização destas tarefas
  • O aluno que tiver menos do que 75% de presença em sala de aula, será automaticamente reprovado, conforme o regimento da UFAM
  •  Eliminaremos as menores notas das provas parciais+substitutiva e calcularemos a média artimética das três (03) maiores notas (MP)
  • Caso o estudante obtenha MP<7,0 terá que fazer a prova final (PF), e com isto computado a média final MF=(2*MP+PF)/3. Caso contrário, o estudante estará facultado a fazer  com a média final MF=MP. Se MF<5,0, o estudante será reprovado por nota.

 

CRONOGRAMA DO CONTEÚDO PROGRAMÁTICO

 

No Semana Segunda   Quarta   Sábado
1   de 17 a 21/10/2016 Tópico 2 Tópico 2
2 de 24 a 29/10/2016 Tópico 3 Tópico 4  
3 de  31/10 a 04/11/2016  Tópico 4 Feriado  
4 de 12 a 04/11/2016 Tópico 5 Tópico 5 Aula 1
5 de 7 a 11/11/2016 Tópico 5

Prova 1

 
6 de 14 a 18/11/2016 Tópico 6 Viagem  
7 de 21 a 25/11/2016 Tópico 6 Viagem  
8 de 28/11 a 02/12/2016 Prova 2 topico 7 aula 2
9 de 05 a 09/12/2016 Tópico 7 Tópico 7  
10 de 19/12/2016 a 06/01/2017 recesso recesso  
11 de 09 a 13/01/2017 recesso Tópico 8 aula 3
12 de 16 a 20/01/2017 Topico 9 Tópico 9  
13 de 23 a 28/01/2017 Tópico 10 Prova 3 aula 4
14 de 30/01 a 03/02/2017 Tópico 10 Tópico 11        
15 de 06 a 10/02/2017 Tópico 11 Tópico 11        
16 de 13 a 17/02/2017 Prova 4 Revisão  
17 de 20 a 24/02/2017 Prova substitutiva Prova Final  

                                    # Carga horaria 28 aulas

 

  • Tópico 1: Introdução: Medição na Física
  • Tópico 2: Cinemática Unidimensional
  • Tópico 3: Análise Vetorial
  • Tópico 4: Movimento em Duas e Três Dimensões
  • Tópico 5: Dinâmica da Partícula
  • Tópico 6: Trabalho e Energia Cinética
  • Tópico 7: Energia Potencial e Conservação da Energia Mecânica
  • Tópico 8: Centro de Massa e Momento Linear
  • Tópico 9: Colisões
  • Tópico 10: Rotação de Corpos Rígidos
  • Tópico 11: Rolamento, Torque e Momento Angular