DEPARTAMENTO DE FÍSICA

 

Mecânica e Ondas - EEC

Ano letivo: 2010-2011
Specification sheet

Specific details
course codecycle os studiesacademic semestercredits ECTSteaching language
1003065127.5pt


Learning goals

- Reconhecer e utilizar conceitos e princípios básicos da Física, estimulando a sua ligação ao estudo dos sistemas com interesse para a engenharia electrotécnica e de computadores. Analisar, sintetizar e processar informação.

- Saber utilizar as metodologias e as técnicas adequadas em Física, aplicando-as em situações e em sistemas com interesse para a engenharia electrotécnica e de computadores.

- Reconhecer a importância da física na interpretação e explicação de fenómenos da área das ciências da engenharia, em particular, e da ciência e da tecnologia, em geral.

- Preparar, processar, interpretar e comunicar informação física, utilizando fontes bibliográficas pertinentes, discurso adequado e as ferramentas apropriadas.
Syllabus
Mecânica
1.Breve revisão da cinemática de uma partícula. Os vectores posição, velocidade e aceleração. Força. Princípio de inércia.
2.Resultante de um sistema de forças. Lei de acção-reacção. Estática e condição de equilíbrio estático. Segunda Lei de Newton. Exemplo de aplicação: partícula que se move com aceleração constante.
3.Derivada de um vector de grandeza constante. Partícula em trajectória circular e velocidade angular. Aceleração tangencial e centrípeta. Movimento circular uniforme. Movimento não circular.
4.Forças de atrito. Origem do atrito. A lei do atrito cinético e estático. Outras forças de resistência ao movimento.
5.Energia cinética de uma partícula. Conceito físico de trabalho. Trabalho de forças constantes. Trabalho da força gravítica.
6.Trabalho de forças variáveis. Produto escalar de dois vectores. Definição geral de trabalho. Teorema da energia cinética (ou energia-trabalho)
7.Forças conservativas. Energia potencial.
8.Relação entre a força e o potencial. Nota matemática sobre integrais definidos.
9.Aplicação da conservação da energia mecânica a movimentos em campos gravíticos. Energia potencial elástica. Forças não conservativas e variação da energia mecânica.
10.Momento linear. Conservação do momento linear
11.Impulso de uma força. Choques elásticos e inelásticos. Sistemas de partículas e centro de massa
12.Centro de massa e seu significado físico. Localização do centro de massa de um objecto de espessura uniforme. Centro de massa de um sistema de partículas. Corpos extensos.
13.Momento angular de uma partícula. Nota matemática sobre o produto vectorial. Momento de uma força e conservação do momento angular.
14.Momento angular de partícula em movimento rectilíneo e uniforme. Momento angular de partícula em movimento circular uniforme. Forças centrais e conservação do momento angular.
15.Potenciais associados a campos de forças centrais. As leis de Kepler. O modelo atómico de Bohr.
16.Momento angular de sistemas de partículas. Condição de equilíbrio estático para sistemas de partículas. Cinemática de rotação de corpos rígidos
17.Vector velocidade angular. Energia cinética de um corpo rígido em rotação e momento de inércia. Relação do momento angular com a velocidade angular
18.Equações do movimento para um sistema com movimento de rotação e de translação. Energia cinética de um sistema com movimento de translação e de rotação.
19.Rolamento sem escorregamento. Exemplo de movimento de rotação e de translação em sólido de revolução
Fluidos
20.Fluidos. Densidade e pressão. Equação fundamental da hidrostática.
21.Princípio de Pascal. Princípio de Arquimedes. Dinâmica de fluidos: fluxo laminar e fluidos não viscosos. Equação de continuidade.
22.Equação de Bernoulli. Exemplos de aplicação.
23.Caudal volumétrico. Viscosidade de um fluido e coeficiente de viscosidade. Fluidos newtoninanos e não-newtonianos. Escoamento viscoso em tubos de secção cilíndrica.
Vibrações
24.Oscilações e força elástica. Solução da equação de Newton. Movimento harmónico simples. Exemplos
25.Considerações energéticas relativamente ao movimento harmónico simples (MHS). Sobreposição de dois MHS na mesma direcção. O movimento circular uniforme como sobreposição de dois MHS.
26.Sobreposição de MHS e figuras de Lissajous. Movimento harmónico amortecido.
27.Oscilações forçadas. Ressonâncias
Ondas
28.Introdução ao estudo das ondas. Ondas em meios materiais e ondas electromagnéticas. Descrição matemática de um pulso unidimensional
29.Ondas progressivas. Ondas longitudinais e transversais e polarização. Ondas sinusoidais e características gerais das ondas
30.Sobreposição de ondas. Ondas estacionárias. Batimentos
31.O som e sua intensidade. Sons e ultrasons. Aplicações: sonar e ecografia. A voz humana. Nível de intensidade do som e audibilidade.
32.Efeito Doppler. Fonte em movimento. Receptor em movimento. Velocidades supersónicas. Aplicações do efeito Doppler.
Óptica
33.Princípios da óptica geométrica e leis da reflexão e da refracção. Espelhos planos. Espelhos esféricos e aberrações.
34.Espelhos esféricos de grande raio de curvatura. Imagens dadas por espelhos esféricos
35.Lentes reais e aberrações. Lentes delgadas e imagens dadas por lentes delgadas. Potência de uma lente
36.Instrumentos ópticos
37.O olho humano. Alguns problemas de visão e sua correcção. Natureza ondulatória da luz. Espectro electromagnético
Prerequisites
Generic skills to reach
. Competence in analysis and synthesis;
. Competence to solve problems;
. Critical thinking;
. Competence in autonomous learning;
. Competence in applying theoretical knowledge in practice;
. Competence in organization and planning;
. Competence in oral and written communication;
. Competence in information management;
. Adaptability to new situations;
. Creativity;
(by decreasing order of importance)
Teaching hours per semester
lectures45
theory-practical classes45
total of teaching hours90

Assessment
Exam100 %

Bibliography of reference

H. Benson, University Physics, John Wiley & Sons, Revised edition, New York (1995)
D. C. Giancoli, Physics for Scientists and Engineers, 3rd ed., Prentice Hall, New York (2000)
D. Halliday e R. Resnick, Fundamentos de Física, Livros Técnicos e Científicos, Rio de Janeiro (1985)
D. Halliday, R. Resnick e K.S. Krane, Physics, 5th Ed.
J.W. Kane, M.M. Sternheim, Physics, 3rd ed. John Wiley & Sons, New York (1988)
J.B. Marion e W.F. Hornyak, General Physics with Bioscience Essays, John Wiley & Sons, 2nd Ed., New York (1985)
F. Sears, M.W. Zemansky e H.D. Young, Física, 2ª ed., Livros Técnicos e Científicos, Rio de Janeiro (1985)
P.A. Tipler, Física para cientistas e engenheiros, 3ª ed., Editora Guanabara Koogan Rio de Janeiro (1994)

Teaching method

Ensino expositivo com referências constantes aos sistemas físicos cuja descrição mais possa interessar aos alunos de engenharia electrotécnica e de computadores. Será enfatizada a referência a situações do dia a dia que podem ser explicadas recorrendo aos conceitos da física que se aprendem na disciplina. Procurar-se-á desta forma ilustrar a utilidade e a importância da física como disciplina estruturante em cursos de ciências e de tecnologias.

Resources used