Aula 01-2025.2- Instrumentação I, Cinemática ministrada pelo professor Rafael, nesta sexta, 17/10

 

Os estudantes medindo o tempo em sala de aula do carrinho percorre na pista do cavalete do professor Rafael.

Início do período letivo atrasado da UFCG, 2025.2. Vamos iniciar agora a primeira aula remota desta disciplina e Instrumentação em Ciência da Natureza e suas Tecnologias I (Instrumentação I). Dentro da programação do curso de licenciatura em Física da UFCG, campus Cuité, a 1a. aula dessa disciplina, é exatamente o primeiro assunto do conteúdo programático de Física do ensino médio: a cinemática escalar em mecânica clássica.

Veremos no primeiro vídeo desta disciplina de Instrumentação I, o projeto para determinar a aceleração experimental de um carrinho em movimento retilíneo uniformemente acelerado(MRUV), usando o artifício do coeficiente angular da reta. Nos vídeos dessa primeira aula, nesta sexta-feira, 17/10, explicamos o procedimento para o estudante fazer o seu kit e realizar a experiência em casa, podendo usar uma esfera deslizando em um trilho de cortina.

Deixe o ok, no blog ciências e educação e nos vídeos. Na próxima aula, o professor Rafael passará a primeira lista de exercícios e o estudante pode consultar a inteligência artificial(IA). Porém, ele deve fazer suas soluções manuscritas. Na próxima aula será visto um resumo da teoria cinemática escalar. 

Na próxima semana irei participar da III escola Baiana de Física, serei um dos professores convidados para ministrar um minicurso. Quem quiser participar ainda está em tempo. 

Veja os dois vídeos.

Fazendo a medida do tempo, no MRUV

 Nesta aula de revisão sobre cinemática escalar, gravada no IQUANTA da UFCG, campus sede, vimos a definição das grandezas cinemáticas de coordenada de posição, velocidade média e aceleração.

Revisão de cinemática, a equação de Torricelli no MRUV. Ele estudou com Galileu e aprendeu pela primeira vez o conceito de velocidade inventado por Galileu. Este usou as batidas do coração para medir o tempo e definiu a velocidade como sendo a distância percorrida dividido pelas batidas do coração. Ele conseguia fazer a previsão do tempo gasto de chegada de um local a outro. Isso surpreendeu muita gente da época. Para melhorar a precisão, Galileu inventou o relógio de pêndulo.

Projeto 1: Determinando a aceleração a partir de dados experimentais de objeto em movimento na reta: verificação experimental do MRUV.

Kits de cinemática

https://youtu.be/TbjCK2s6Lak

Nessa experiência de cinemática, usando material de baixo custo, para determinar a aceleração a partir dos dados experimentais. O experimento pode ser um carrinho se deslocando em linha reta ou uma esfera rolando sobre um triplo de cortina.

Após construir a tabela com os valores das distâncias e os tempos, fazemos um um gráfico em um papel milimetrado, x versus t², no caso do MRUV será uma reta que passa mais próxima possíveis dos pontos experimentais. O ponto experimental que ficar mais distante da reta, significa que foi cometido um erro maior naquela medida.

Em seguida, esquecemos os pontos experimentais e marcamos dois pontos em cima da reta, para calcularmos o coeficiente angular: neste experimento, será a variação da vertical ∆x dividido pela variação da horizontal ∆t². Como neste caso, o coeficiente angular tem dimensões de distância dividido pelo tempo ao quadrado, o que estamos encontrando é a aceleração experimental. Lembre-se que em todo experimento temos os erros experimentais e valor encontrado para a aceleração será um valor aproximado do valor teórico.

Segue o conteúdo programático da disciplina

CONTEÚDO PROGRAMÁTICO

1. Discussões do conteúdo programático e Avaliação. Ensinar física para que? Para quem? Qual Física? Revisão: potência de dez, notação científica, equação do segundo grau, trigonometria e medida de uma grandeza Física.

2. Elaboração de mini-projeto para construção de kit experimental: capa, objetivos, materiais de baixo custo, Fundamentação teórica, metodoloogia, cronograma, orçamento, bibliografia. Lista I.

3. Instruções para se construir um laboratório de mecânica com materiais alternativos. Velocidade instantânea.

4. Vários aspectos do formalismo matemático da cinemática.

5. Planejamento e montagem de kits de cinemática em uma dimensão. Lista de exercícios II.

7. Verificação experimental do movimento retilíneo unidimensional, usando o trilho de cortina. 8. Planejamento e montagem de kits de cinemática em duas dimensões.

9. Medida da velocidade de lançamento em um plano horizontal. Lista de exercícios III.

10.  Vários aspectos do formalismo matemático da mecânica newtoniana

11. Planejamento e montagem de kits de dinâmica.  Verificação experimental das leis de Newton. Veremos que a força centrípeta não existe, o aquexiste é acelração centrípeta e, consequentemente, existe a força resultante dirigida par o centro.

12. Planejamento e montagem de kits para medir o coeficiente de atrito.

13. Planejamento e montagem de kit para medir a aceleração da gravidade local. Lista IV.

14. Vários aspectos do formalismo matemático do teorema Trabalho-Energia.  Energia mecânica(adição da energia Cinética e energia Potencial).   Dois tipos de energia potencial: gravitacional e  elástica.

15. Planejamento e montagem de kits sobre a conservação de energia Mecânica. Oscilações: o oscilador massa-mola e o pêndulo simples

16. Planejamento e montagem de kits para verificar a conservação do momento linear, o caso do choque elástico. 

17.  Movimento de Rotação.  Vários aspectos do formalismo matemático do Torque e momento angular. Teorema do momento angular. Lista V

18. Planejamento e montagem de kits sobre o torque.

19. Vários aspectos do formalismo matemático da teoria de Ondas Mecânica.

20. O Som. Efeito Doppler. Lista VI

21. Hidrostática. Lei de Stevin e o Princípio de Arquimedes. Quinto experimento: medir a densidade de um sólido usando o princípio de Arquimedes

22. Física Térmica. Temperatura e as Escalas Termométricas 

23. Dilatação térmica.  

24. A primeira da termodinâmica. Física Térmica.  Trabalho  e calor. Lista VII

25. Segunda lei da Termodinâmica.

 26.  Planejamento e montagem de kits sobre Física Térmica.

27. Entropia e a Segunda Lei da Termodinâmica. Lista VIII

28.  Máquinas Térmicas a Vapor

29.  Mostra Lúdica de Física da disciplina de Instrumentação I

30. Avaliação Final

Veja mais imagens.

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