Fisica
Física I Disciplina Física I (Informática) T 0-03 P (H) 1,5 ECTS Área Cient. Física Sector DF Regras Funcionamento da disciplina Aulas Teóricas em 2 blocos de 1,5 h cada . com resolução de problemas) Aulas Laboratoriais (Práticas) em blocos de 3h, sala 101 — edificio I Bibliografia (também para Fisica II e III): Halliday, Resnick & Walker, Fundamentals of Physics (6th ed) Halliday, Resnick & Walker, Fundamentos de Física, vol. 1, 2 (6a ed) Guiões, Manual e Problemas (enunciados) disponíveis no arquivo de www. df. fct. unl. t Resoluções de alguns problemas e enunciados resoluções de exa Site: Fisica IA, Carlos Dias /docencia/FlSl/fisica1 Física, Avaliação orsg to view nut*ge m wvm. df. fct. unl. pt t. unl. pt/u/dias Meios de avaliação • Relatórios de 5 trabalhos práticos, realizados nas aulas práticas, a que corresponderá uma nota, NL , dada pela média das notas de todos os relatórios (os relatórios não efectuados ficarão com nota igual a zero); Dois testes de avaliação a que corresponderá as notas NTI e NT2 e a sua média aritmética NT. . TI a 20Abr05 2. T2 a IJun05 • • Exame de Recurso, a que corresponderá uma nota, NE A Nota Final é NF Fisica IA, Carlos Dias 04-05, http://sme. dcm. fct. unl. pt/u/dias al. htm 2 Regras de Avaliação Critério de Frequência: NL 210 Nota: É reconhecida a frequência (i. e. NC – nota dos laboratórios positiva) obtida em anos anteriores.
Critério de Aprovação: Para os alunos que obtêm frequência em 2004/2005 NL 210 e NT 28 (desde que NTI e NT2 com NF NL+O,5 NT , com NF NE para os alunos que obtiveram frequência de anos anteriores NI_ e NT (desde que NTI e NT2 e NF com NF , oU NI e com NF Cálculo das Notas; a nota NL será dada em unidades da escala (1 a 20); as outras notas poderão ser dadas com aproximação às écimas ou centésimas; o arredondamento será feito apenas na nota final. Idocencia/FlSl/fisica1 . htm 3 Programa Conceitos Gerais: Grandezas, medidas, incertezas, dimensões e unidades.
O espaço e o tempo. Referenciais. Os modelos da mecânica. Cinemática: Os conceitos de velocidade e aceleração. Determinação da velocidade e do vector posicional a partir da aceleração. Movimento relativo de translação uniforme, transformação de Galileu. Din¿mlca da partícula: Referenciais de inércia. Conservação do momento linear, do momento angular e da energia de uma partícula. Referenciais não inerciais. Interacção Gravitacional: Forças centrais. Leis de Kepler. Lei da gravitação universa PAGF sg não inerciais.
Interacção Gravitacional: Forças centrais. Leis de Kepler. Lei da gravitação universal. Campo gravítico. Energia potencial gravítica. A terra como referencial não inercial: efeito centrifugo e de Coriolis. Dinâmica de Sistemas de partículas: Centro de massa e referencial do centro de massa. Conservação do momento linear, do momento angular e da energia. Colisões. Sistemas de massa variável. Introdução à Mecânica Estatística: Lei de distribuição de Maxwell goltzman. Noções estatísticas e temperatura e de entropia.
Dinâmica de Fluidos: Fluidos em repouso; leis de Pascal e Arquimedes. Fluidos em movimento; equações de continuidade e de Bernoulli. Movimentos Oscilatórios: Movimento oscilatório harmónico, amortecido e forçado (ressonância). Idocencia/FlSl/fisica1. htm 4 Coordenadora de Física l: ProF. Adelaide Pedro de Jesus, ajesus@fct. unl. pt Teóricas: prof. Carlos J. Dias, Gab 104-1, dias@dcm. fct. unl. pt Secretaria do Departamento de Física l, sala 202, edificio Inscrições nos testes e exames obrigatória. Site Física IA vu”v’. nn. df. fct. unl. t Informática: http://sme. dcm. fct . unl. VWdias/docencia/FISI/fisica 1 . htm Inscrições manual nos turnos práticos: para todos aqueles que por algum motivo não se tenham inscrito. Quarta-feira, 2Mar05 á tarde 14H-1 6H, sala 101, edificio l. Aulas prát PAGF 3 OF sg motivo não se tenham inscrito. Quarta-feira, 2Mar05 á tarde 14H-1 6H, sala 101, edificio l. Aulas práticas começam a 07Mar05 Na aula prática preencher a ficha de aluno. É necessário uma fotografia. Não é facultativo. Idocencia/FlSl/fisica 1. htm Leis da Física O que é uma Lei Física?
Relação quantitativa entre grandezas fisicas. por exemplo a relação entre a força e a aceleração. F ma Natureza da lei física A lei física é a melhor aproximação possível aos dados experimentais. Quando existem dados os quais não são correctamente descritos por uma lei fisica esta deve ser modificada de forma a incluir também os novos dados. Este método, chamado científico, depende da medição de grandezas físicas. Em que consiste uma medição? Consiste na comparação de uma grandeza com uma unidade padrão. /docencia/FlSl/fisica 1. tm 6 Sistema Internacional de Unidades Compreende sete grandezas fundamentais: Comprmento Tempo Massa Temperatura Intensidade de corrente eléctrica Quantidade e matéria Intensidade luminosa (metro [ml) (segundo (quilo [kg]) (kelvin [K]) (ampere [A]) (mole [mol]) (candela [cd]) Termómetro de gás PAGF OF sg (entre parênteses estão as unidades e respectivas abreviaturas utilizadas no sistema SI) Todas as outras grandezas fisicas são derivadas destas grandezas fundamentais As grandezas a itálico são aquelas que serão abordadas nesta cadeira. docencia/FlSl/fisica1. htm 7 Unidades e Padrões Porque é que precisamos de unidades de medida? Inicialmente, para fins socials, pois facilitava a troca de bens. Hoje em da, a forma de interagirmos com o mundo depende em larga medida a exactidão com que determinadas teorias explicam o mundo e predizem o seu comportamento futuro.
Definições das unidades fundamentais O metro é o comprimento da trajectória percorrida pela luz no vacuo durante um intervalo de tempo de 1/299 792,458 de um segundo Um segundo é o tempo gasto para que ocorram 9 192 631, 770 oscilações da luz (de um comprimento de onda especifico) emitldas por um átomo de Césio-133 0 padrão SI de massa é um cilindro de Platina/lridio mantido na Agência Internacional de pesos e Medidas. prefixos para expressar grandezas físicas muito grandes ou muito pequenas, empregam-se prefixos ás unidades.
Estes prefixos encontram-se tabelados Por exem lo um (milOmetro é 10-3m Factor 1012 109 106 103 1 PAGF s OF sg encontram-se tabelados Por exemplo um (milí)metro é 10-3m Factor 1012 109 106 103 10-3 10-6 10-9 10-12 10-15 prefixo TeraGigaMegaQuilocentiMilimicronanopicofemtoSimbolo T G M k cm p n pf Dimensões As dimensões das grandezas derivadas podem ser expressas em função das dimensões das grandezas fundamentais. Por exemplo, Exemplo A força de atracção gravitacional entre duas massas separadas da distância d é dada por, F -G M IM 2 d2 Grandeza Comprimento Tempo Massa Frequência Velocidade Força Pressão Energia
Unidades SI m s kg Hz m/s N N/m2J Dimensões [LI [TI [Ml [T 1] [L T-11 [ML T-2] [ML-I T-21 [ML2T 2] Quais as dimensões da constante universal de gravitação G? E as suas unidades no sistema SI? 10 Algarismos significativos 3 km é muito diferente de PAGF 6 OF sg uê? O número de 5, ou maior, conta por dois. Numa soma ou subtracção retém- se o valor até à casa decimal sobre a qual existem dúvidas Num produto ou divisão o resultado deve ter um número de algarismos significativos igual ao menos preciso dos factores Unidades e Medidas. Problemas 8P.
Nos Estados Unidos uma casa de bonecas está na escala e 1:12 em relação a uma casa real (ou seja cada comprimento é WI 2 do correspondente numa casa real) enquanto que uma casa-miniatura é construída numa escala 1:144. Suponha que uma casa real (ver figura) possui uma largura de fachada de 20 m, uma profundidade de 12 m, uma altura de m e um telhado tradicional de duas águas (faces triangulares verticais nas extremidades) com 3,0 m de altura. Em metros cúbicos, quais os volumes (a) da casa de boneca e (b) da casa-miniatura? (R: 1,042 mg; 6,03×10-4 rn3) 12 13P. Cinco relógios estão sendo testados num laboratório.
Exactamente ao meio-dia, determinado pelo sinal WWV, as eituras dos relógios em dias seguidos de uma semana são tabelados com se mostra a seguir. Classifique os relógios de acordo com o seu valor relativo como bons cronómetros, do melhor para o pior. Justifique a PAGF 7 sg de acordo com o seu valor relativo como bons cronómetros, do melhor para o pior. Justifique a sua escolha. (R: C, D, A. B, E) 13 1 5P. Uma unidade astronómica (UA) é a distância média do Sol á Terra, aproximadamente 1,5×108 km. A velocidade da luz é aproximadamente 3,0×108 m/s. Expresse a velocidade da luz em termos das unidades astronómicas por minuto. (R. ,12 UA/min) 19E. A Terra possui uma massa de 5,98x1024kg. A massa média dos átomos que compõem a Terra é de 40 uma (1 uma = 1/12 da massa de um átomo de carbono 1 ,6605402×10-27 kg). Quantos átomos existem na Terra? (R: 9,0×1049 átomos) 21 P. (a) Supondo que cada centímetro cúbico de água possui uma massa de exactamente 1 g, determine a massa de um metro cúbico de água em quilogramas. (b) Suponha que demora 10,0h para esvaziar um recipiente com 5700 m3 de água. Qual a taxa de escoamento mássico da água em quilogramas por segundo? (R: 103kg; 158 kg/ s) Qual a velocidade em m/s de um carro cujo velocímetro indica 0 km/h?
E em mph (i. e. milhas por hora; 1 km)? (R: 25 m/s; 55,9 mph) 14 Cinemática a uma dimensão. Velocidade média A velocidade média é, vmed = deslocamento x – PAGF 8 OF sg vmed = deslocamento x — xAx=2 intervalo de tempo t2 — tl Atenção que, fisicamente, o corpo está sempre sobre o eixo do x. Gráfico da posição de um corpo no eixo x em função do tempo ti t2 Q: Quando é que a velocidade é negativa? R: Quando, no intervalo de tempo At considerado, o valor algébrico do deslocamento Ax, fôr negativo. NOTA: A velocidade NÃO DEPENDE da posição. /docencia/FlSl/fisica1. htm 15
Velocidade Instantânea A velocidade instantânea é o limite da velocidade média quando o intervalo de tempo tende para zero. v = limx-xl Oxdx = lim = Ot —Ot-tl Ot —OAt dt xl tl t (instantânea) a= dv dt Av A aceleração é pois a derivada da velocidade em ordem ao tempo. Queda dos graves Q: Quando é que a aceleração é negativa? R: Quando há uma variação algébrica negativa (LV) da velocidade, no intervalo de tempo considerado. Q: O que é que se entende po desaceleração na linguagem corrente? Av=-gflt 17 Determinação da Aceleração e da Velocidade Se tivermos x = x(t ) A velocidade é dada por, dx dt