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 primeiro semestre de 2020 ao curso de Ciencia da Computacao, 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 (8-10h) e quarta (8-10h)-feiras, no bloco do de salas de aulas da FT (Faculdade de tecnologia). 

Todos os conteudos abordados nesta disciplinas, estarao disponiveis em videos-aulas neste site. Aconselhamos fortemente que os estudantes visitem esta parte do site, assistam as aulas antes e depois para um melhor apreendizado. 

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 1, 2, 3 e 4 (dia 30/3/2020), Capítulos 2 e 4 do Livro-Texto

                Prova 2 (P2): Tópico 5 e 6  (dia 22/4/2020), Capítulos 5, 6 e 7 do Livro-Rexto

                Prova 3 (P3): Tópicos 7 e 8 (dia 18/5/2020), Capítulos 8 e 9 do LIvro-Texto

                Prova 4 (P4): Tópicos 9, 10 e 11 (29/6/2020, Capítulos 10 e 11 do Livro-Texto

               Prova Substitutiva (PS): (6/7/2020)            

                Prova Final (PF): Todos os tópicos (dia 8/7/2020).

•  Colocamos no site  propostas de nove (09) 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

• 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
• Tópico 12: Gravitação (**)