Ciências e Educação. : Aula -01- Física Geral e Experimental I- 2023.1-Vetor e Suas Componentes Cartesianas-UFCG-Professor Rafael, nesta quarta, 26

OBA-Olimpíada Brasileira de Astronomia, a edição 20223 aconteceu no mês de maio.

OBFEP-Olimpíada Brasileira de Física para as escola públicas, a primeira fase será no dia 16 de agosto e a segunda fase acontecerá no dia 18 de novembro.

Professor Rafael com o seu cavalete de experimentos de Física.

Hoje, 26 de Julho, acontecerá a primeira aula da disciplina de Física Geral Experimental I, ministrada pelo professor Rafael Rodrigues. O vídeo dessa aula será adicionado a partir das 23h.

O tema de hoje será uma discussão da teoria de Vetor em matemática e Física. Iniciaremos pela análise do conteúdo programático do período 2023.1

A turma é composta por 31 estudantes dos cursos de Licenciaturas em matemática e química do CES-UFCG. Iremos criar o grupo de whatsapp de cada disciplina. O meu número é 83996151111.

UFCG-CES-2023.1

UAFM

Disciplina: Física Geral e Experimental I

Carga Horária/ Créditos: 60 horas/ 04 créditos.

Professor Rafael de Lima Rodrigues

Ementa

1.Grandezas Físicas e Sistemas de Unidades;
2. Grandezas Escalares e Grandezas Vetoriais;
3. Cinemática da Partícula: Movimento em Uma Dimensão;
4. Cinemática da Partícula: Movimento em Duas Dimensões;
5. Dinâmica da Partícula: Leis de Newton do Movimento;
6. Dinâmica da Partícula: Aplicações das Leis de Newton;
7. Trabalho e Energia Cinética;
8. Energia Potencial e Conservação da Energia.
9- Rotação. Torque e Momento Angular

Pré-requisito: cálculo diferencial e integral I

1. Justificativa da oferta: Uma disciplina do período 2023.1 dos cursos de Licenciatura em Matemática e Química

OBJETIVO GERAL

Analisar os conteúdos de Física relacionados ao movimento de corpos visíveis (sistemas macroscópicos).

OBJETIVOS: Identificar as grandezas Físicas escalares e vetoriais; Interpretar as leis do movimento; descrever o movimento de translação ao de uma partícula em várias dimensões; estudar a rotação em torno de um eixo; distinguir o formalismo newtoniano que governa a dinâmica de uma partícula não relativística; realizar experiências de Física com materiais de baixo custo e equipamentos do Laboratório Didático do CES. Aprender a resolver problemas em mecânica clássica, para sistemas macroscópicos.

PRELIMINARES
Discussão sobre o conteúdo programático e a avaliação. Ensinar Física para que? Para quem? Qual Física? Revisão: potência de dez, notação científica, trigonometria e medida de uma grandeza Física.

II - Conteúdo Programático

I. VETOR
I.1) definição de vetor em matemática
I.2) representação geométrica: segmento de reta orientado
I.3) propriedades: soma de dois vetores e produto de um escalar por um vetor resultam em outros vetores
I.4) representação analítica: vetor em duas dimensões (2D)
I.5) vetor 3D em termos de vetores unitários
I.6) produto escalar
I.7) aplicações em Física
I.8) definição de grandezas Físicas escalar e vetorial
ListaI I
II.CINEMATICA ESCALAR: MOVIMENTO EM UMA DIMENSÃO
II.1) Repouso e Movimento
II.2) deslocamento e velocidade média
II.3) derivada: velocidade instantânea
II.4) aceleração
II.5) determinação de x(t) a partir de v (t): o problema da condição inicial
II.6) integral de uma função na reta
II.7) movimento uniformemente acelerado
II.8) a evolução histórica da cinemática
ListaI II
I Experiência: verificação experimental do Movimento Retilíneo Uniformemente Variado (MRUV).
Medir a aceleração, usando o trilho de cortina, através do coeficiente angular da reta do gráfico de x versus t².

Leia mais

Ementa

1.Grandezas Físicas e Sistemas de Unidades;

2. Grandezas Escalares e Grandezas Vetoriais;

3. Cinemática da Partícula: Movimento em Uma Dimensão;

4. Cinemática da Partícula: Movimento em Duas Dimensões;

5. Dinâmica da Partícula: Leis de Newton do Movimento;

6. Dinâmica da Partícula: Aplicações das Leis de Newton;

7. Trabalho e Energia Cinética;

8. Energia Potencial e Conservação da Energia.

9- Rotação. Torque e Momento Angular

Primeira Avaliação (P1) sem consulta.
III.CINEMATICA VETORIAL: MOVIMENTO EM 2D E 3D
III.1) o vetor deslocamento e a trajetória
III.2) componentes do vetor posição no sistema de coordenadas cartesianas tridimensional (3D).
III.3) invariância da posição sob uma rotação
III.4) a velocidade e seu significado físico
III.5) o vetor aceleração
III.6) lançamento de um projétil
Lista III
III.7) movimento circular: velocidade e aceleração em termos de vetores unitários radial e tangencial, via as coordenadas polares.
III.8) relatividade em física clássica: transformações de Galileo e Relatividade especial de Einstein
Lista IV
Segunda Experiência: lançamento horizontal, medida da velocidade de lançamento através do coeficiente angular do gráfico, y versus x2.
Segunda Avaliação (P2), sem consulta.

IV. DINÂMICA: AS LEIS DE NEWTON
IV.1) força: variação de velocidade
IV.2) massa
IV.3) a primeira e a Segunda leis de Newton
IV.4) peso, unidades de força e de massa
IV.5) a terceira lei de Newton e a conservação do momento linear
IV.6) referenciais em Física
IV.7) o conceito de força: da idade antiga até Newton
V. APLICAÇÕES DAS LEIS DE NEWTON
V.1) movimento linear com forças constantes
V.2) movimento circular: cinemática da rotação
Lista V
Terceira Experiência: Verificação experimental do princípio fundamental da
Dinâmica, utilizando um carrinho sobre uma mesa puxado pelo peso de um porta-massa conectado através de uma polia, desprezando o atrito.
V.4) força de atrito: movimento com força retardadora proporcional a velocidade
V.5) Empuxo e o peso aparente.
V.6) Leis Físicas.
Lista VI
III Avaliação (P3).

VI.TRABALHO E ENERGIA
VI.1) trabalho em uma dimensão: integral, área abaixo da curva. Trabalho como produto escalar do vetor Força aplicada com o vetor deslocamento..
VI.2) trabalho realizado pela força resultante; teorema trabalho-energia, definição de energia cinética
VI.3) trabalho e energia em três dimensões
Exemplos.
VI.4) definição de força conservativa, elementos de análise: gradiente, divergente, rotacional.
VI.5) teorema do trabalho-energia potencial e o princípio de conservação da energia.
Lista VII
IV Experiência: Período do pêndulo simples.
V Experiência: medida do coeficiente de atrito.
VII. LEIS DE CONSERVAÇÃO
VII.1) definição e propriedades de produto vetorial
VII.2) o torque como um produto vetorial
VII.3) rotação e o momento angular
VII.4) torque e o momento angular num sistema
VII.5) conservação da energia mecânica
VII.6) conservação do momento angular
VII.7) conservação do momento linear
VI Experiência: verificação experimental da conservação do momento linear, para-choque elástico. verificação experimental da conservação dos momentos linear e Angular
verificação experimental da conservação dos momentos linear e Angular
Lista VIII
IV Avaliação (P4).

III - Metodologia

1) Práticas Pedagógicas e como relatar um experimento.
2) Análise crítica do livro didático.
3) Consulta a artigos da Revista Brasileira de Ensino de Física e Física na Escola, em www.sbfisica.org.br.
4) Avaliação de processo ensino-aprendizagem, função e modalidade.
5) Análise e preparação de Material didático. Exposição dialogada.

IV - Avaliação

As provas serão baseadas nas listas de exercícios parcialmente resolvidas em sala de aula. Para ser aprovado o aluno deve obter média final maior do que cinco, ou seja, MF =(6MA+4PF)/10> 5,0, onde MF é a média final, MA é a média aritmética das três maiores notas N_i., PF é a prova final, N_i (i = 1,2,3,4) é a i-ésima nota a ser colocada no diário de classe, na qual é considerado a média aritmética dos relatórios das experiências associados a i-ésima prova (resolução de problemas com pesquisa).Será aprovado por média quem obter MA = 7,0. Teremos seis experiências com relatórios individuais. Cada nota N_i será uma média ponderada do relatório com a prova correspondente, sendo que eliminaremos a menor nota N_i, ficando MA a média aritmética das três maiores notas.

V - Referências Bibliográficas

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

R. de Lima Rodrigues, Introdução a Mecânica Clássica (Notas de aula, em extensão pdf).

NUSSENZVEIG H. M. Curso de física básica: mecânica. São Paulo: Edgard Blücher, 2002. v. 01. (17)

RESNICK, R.; HALLIDAY, D.; WALKER, J. Fundamentos de física: mecânica. Rio de Janeiro: LTC - Livros Técnicos e Científicos, 2003. v. 01.

YOUNG, H. D. et al. Sears e Zemansky Física I: mecânica. São Paulo: Addison Wesley, 2004.

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR
TIPLER, P. A. Física para cientistas e engenheiros: mecânica. Rio de Janeiro: LTC - Livros Técnicos e Científicos, 1995. v. 01.

KELLER, F. J.; GETTYS, W. E.; SKOVE, M. J. Física. São Paulo: Makron Books, 1997. v. 01.

Alonso & Finn, Física vol.I; o Curso de Física do Berkeley, vol. I.