E S C O L A S U P E R I O R A G R Á R I A

Transcrição

1 Licenciatura em Engenharia Alimentar Ref.ª : Ano lectivo: DESCRITOR DA UNIDADE CURRICULAR FÍSICA PHYSICS 1. Unidade Curricular: 1.1 Área científica: Tipo (Duração): Anual 1.3 Ano/Semestre: 1º Ano 1.4 Tempo de trabalho (horas) (1): Horas de Contacto (2) T TP PL TC S E OT O Projectos Trabalhos no terreno Estudo Avaliação Total 108,0 36,0 173, ,0 (1) O número total de horas do estudante, incluindo todas as formas de trabalho previstas, designadamente as horas de contacto e as horas dedicadas a estágios, projectos, trabalhos no terreno, estudo e avaliação (2) Indicar para cada actividade [usando a codificação constante na alínea e) do nº 3.4 das normas) o número de horas totais; o número de horas de contacto totais distribuídas segundo o tipo de actividade adoptada [ensino teórico (T), teórico-prático (TP) prático e laboratorial (PL), trabalho de campo (TC), seminário (S), estágio (E), orientação tutorial (OT), outra (O)] 1.5 Créditos ECTS: Requisitos e Precedências Sendo uma unidade curricular do 1º ano, considera-se suficiente o definido para acesso à respectiva licenciatura na ESAC. 3. Contexto A organização dos programas de Física do ensino secundário aliada ao facto da disciplina de Física não constar da lista de provas obrigatórias à entrada dos alunos na ESAC, leva consequentemente à admissão de alunos com conhecimentos muito deficientes ou praticamente nulos nesta disciplina de base. Neste sentido, é necessário nivelar o conhecimento assimétrico dos alunos, transmitindo os conceitos da Física clássica que constituem essencialmente o programa do 12º ano, acrescidos dos conteúdos Dinâmica de fluidos, Termodinâmica, Electromagnetismo, Óptica e Radiação; bem como ainda alguns conceitos de carácter mais específico com elevada componente física, considerados indispensáveis à compreensão e estudo das disciplinas de especialidade em licenciaturas com carácter tecnológico, como é o caso das engenharias e biotecnologias. 4. Competências Com a presente UC pretende-se fazer a ligação com as disciplinas da especialidade que recorram a conceitos de Física, demonstrando a sua aplicabilidade nas ciências naturais e de engenharia, habilitando o aluno a utilizar com destreza tais conceitos e princípios na resolução de problemas- Bencanta COIMBRA - Telef Fax [ Física ] Pág.1 de 6

2 objectivo colocados não só na disciplina de Física como nas demais disciplinas que constituem a licenciatura. Neste sentido, pretende-se o aluno deverá adquirir competências que são transversais aos três módulos propostos, tais como: a) enquadrar os problemas dentro dos princípios da Física, b) equacionar os problemas e resolvê-los matematicamente, c) relacionar e aplicar com destreza os princípios e ferramentas da Física nas futuras disciplinas de especialidade, interpretando objectivamente problemas de engenharia. Mais especificamente e fazendo a ligação com os respectivos resultados de aprendizagem esperados para os diferentes módulos, um aluno que realize com sucesso a UC Física terá adquirido as seguintes competências: 1. Converte unidades entre os sistemas absolutos de unidades mecânicas (LMT), realiza análises dimensionais simples e distingue o tratamento de grandezas vectorias das grandezas escalares; 2. Identifica as forças de diferente natureza aplicadas a um corpo, as suas implicações na produção da aceleração, no tipo de movimento provocado e nas diferentes formas de energia mecânica; 3. Percebe como evoluem as forças de pressão dentro de um líquido, a utilidade da impulsão (Princípio de Arquimedes) e do princípio da prensa hidráulica (Princípio de Pascal), o papel da tensão superficial exercida por líquidos e a que se deve a capilaridade; 4. Distingue as definições de caudais, pressões e velocidades de escoamento de um líquido ideal, bem como identifica as diferenças nas características de escoamento quando é considerada a viscosidade; 5. Reconhece a natureza de uma carga eléctrica e as implicações do movimento ordenado das mesmas num condutor, bem como o papel dos campos e forças eléctricas. Aplica a lei de Ohm a um circuito de corrente contínua (c.c.) e a um circuito de corrente alternada (c.a.). Identifica o papel de dispositivos eléctricos num circuito. Resolve circuitos de maior complexidade de malhas pela aplicação das Leis de Kirchhoff; 6. Reconhece a natureza dos campos magnéticos e a implicação destes sobre a intensidade da corrente eléctrica num circuito. Como é induzida uma força electromotriz (fem) que por sua vez, resultará numa nova corrente eléctrica. Identifica os princípios de base da produção de energia eléctrica e o papel dos transformadores no transporte e adequação da mesma aos dispositivos eléctricos; 7. Identifica a constituição de uma onda electromagnética, como pode ser produzida e captada, quantifica a energia transportada por uma onda electromagnética. Identifica os diferentes fenómenos luminosos e respectivos sistemas ópticos associados; 8. Calcula as trocas de calor num sistema isolado e avalia quanto à possibilidade de mudanças de fase. Distingue os conceitos das propriedades térmicas da matéria relacionados aos gases perfeitos e às propriedades higroscópicas do ar. Identifica os diferentes processos termodinâmicos, podendo descrever o funcionamento básico de uma máquina térmica e respectivas eficiências limitadas pela impossibilidade de conversão completa do calor em trabalho mecânico; 9. Descreve a estrutura da matéria até aos quarks, percebendo porque as partículas podem ter cargas positivas, negativas ou nulas. Determina a energia de ligação nuclear, de que consiste a radioactividade Bencanta COIMBRA - Telef Fax [ Física ] Pág.2 de 6

3 dos nuclídeos, identicando as formas de decaimento radioactivo (alfa, beta e gama), calculando as taxas de decaimento e a vida média dos isótopos. Descreve as aplicações e perigos da radiação. 4. Skills The purpose of the discipline is to provide the Physics concepts needed to disciplines throughout the course, showing the interrelationships and the applicability of Physics to the natural sciences and to the engineering sciences. The student will be able to use such physical concepts to solve target-problems in the Physics and in others disciplines. The student should get common skills among to three modules, such as: a) identify the main physical principles involved in the problem, b) equate and solving Physics problems, c) establish the relationship between the principles and tools of Physics and the others disciplines in the course, being able to make the objective interpretation of engineering problems. 5. Conteúdos e Metodologias de Ensino Conteúdos: Mecânica de Sólidos, Mecânica de Fluidos, Electrostática, Electrocinética, Electromagnetismo, Termodinâmica, Óptica, Radiação. Metodologias de ensino: aulas teórico-práticas nas quais os conceitos são inicialmente expostos, seguidos de aplicação prática que consistirá na resolução de problemas-tipo. Nesta sequência, em sala de aula o aluno resolverá exemplos seleccionados no âmbito dos conceitos transmitidos, demonstrando a sua compreensão e destreza através da resolução dos mesmos. A ocupação tutorial deverá ser logo após cada aula, tendo o aluno a oportunidade de expôr as dificuldades encontradas na compreensão e aplicação dos temas desenvolvidos, consolidando os conceitos e a prática na resolução dos problermas propostos. 6. Resultados de Aprendizagem Interpretando resultados de aprendizagem como os resultados obtidos por um aluno que atinge a nota mínima para aprovação à UC, listam-se os seguintes de acordo com as competências definidas: Competências 1 e 2 (Mecânica de Sólidos) O aluno distingue grandezas vectoriais de escalares, afectando-as das respectivas unidades e convertendo-as para os diferentes sistemas de unidades. Identifica e aplica as forças a um corpo rígido ou partícula indicando e equacionando as condições de equilíbrio/movimento do mesmo. Identica e equaciona o movimento a que está sujeito o corpo sendo capaz de resolver situações simples de movimentos com trajectórias lineares (aceleração nula-mru, aceleração constante- MRUV ou aceleração variável-mhs) ou no plano (circulares e parabólicas), com um ou dois corpos. Relaciona a variação das diferentes formas de energia mecânica com o trabalho realizado por forças de natureza diferente. Caracteriza uma onda mecânica e a sua propagação e determina valores característicos das ondas sonoras. Competências 3 e 4 (Mecânica de Fluidos) O aluno distingue conceitos de densidade absoluta e relativa, pesos específicos, pressão absoluta e manométrica. Identifica as forças aplicadas a um corpo num líquido e determina o valor da impulsão em situações simples, bem como aplica o Princípio de Pascal a sistemas hidráulicos e pneumáticos simples. Determina a tensão superficial numa superfície líquida plana, numa gota, numa bolha, bem como a subida ou descida de uma coluna líquida num capilar. Determina caudais, velocidades e pressões de escoamento de um líquido ideal. Bencanta COIMBRA - Telef Fax [ Física ] Pág.3 de 6

4 Competências 5 e 6 (Electrostática, Electrocinética e Electromagnetismo) O aluno determina o módulo e direcciona as linhas de campo eléctrico produzido por uma carga positiva ou negativa bem como a força eléctrica resultante sobre uma carga mergulhada num campo eléctrico. Identifica o movimento ordenado de cargas como corrente eléctrica e que para tal acontecer é necessário haver um ddp. Aplica a Lei de Ohm em circuitos simples de c.c. e de c.a.. Resolve circuitos de duas a três malhas pela aplicação das Leis de Kirchhoff. Determina grandezas características de elementos simples num circuito eléctrico, tais como resistências, condensadores, indutores, geradores de c.c. e c.a., motores de c.c. Determina a potência consumida devido ao efeito Joule (aquecimento provocado no circuito pela resistência à passagem da corrente). Identifica o significado de campo magnético, determina o seu módulo e direcção, reconhecendo a implicação deste ao longo do tempo, sobre uma corrente eléctrica. Distingue a diferença essencial entre circuitos de c.c. e circuitos de c.a.. Quantifica a fem induzida num circuito secundário e aplica este princípio de indução electromagnética ao funcionamento dos transformadores. Competência 7 (Óptica) O aluno identifica a constituição de uma onda electromagnética e quantifica a energia transportada pela mesma. Reconhece as situações em que a luz deverá sofrer polarização e calcula a intensidade da luz depois de atravessar um polarizador/analisador. Identifica fenómenos luminosos como reflexão, refracção, difusão e difracção através da resolução de problemas simples com espelhos e lentes. Competência 8 (Termodinâmica) O aluno converte temperaturas entre as escalas Celsius, Farenheit, Rankine e Kelvin. Calcula as trocas de calor entre massas que constituam um sistema isolado, sendo capaz de avaliar quanto à mudança de fases e quantificar o calor envolvido. Identifica e determina as variáveis pvt na equação dos gases. Determina as propriedades higroscópicas do ar mais utilizadas (pressão de vapor à saturação e actual, humidade relativa e absoluta, temperatura do ponto de orvalho). Aplica a 1ª Lei da Termodinâmica na resolução de processos termodinâmicos simples (isométricos, isobáricos, adiabáticos ou isotérmicos). Determina a eficiência de uma máquina térmica ou refrigerador. Competência 9 (Radiação) O aluno determina a energia de ligação nuclear, caracteriza as diferentes formas de decaimento radioactivo e calcula as taxas de decaimento e vida média dos isótopos. Descreve os possíveis meios de detecção da radiação, identifica as principais aplicações e perigos da radiação. 7. Organização Modular de Avaliação Módulo 1: são transmitidos os conceitos introdutórios do Cálculo Vectorial, Grandezas e Unidades Físicas, seguidos dos conceitos relativos à Mecânica de Sólidos (Leis de Newton, Cinemática, Princípios de Conservação, Ondas e Som) e Mecânica de Fluidos (Hidrostática, Tensão Superficial e Capilaridade, Hidrodinâmica). Objectivos: com o referido módulo o aluno deverá adquirir as competências 1, 2, 3 e 4; as quais serão conseguidas se o aluno obtiver pelo menos os referidos resultados de aprendizagem. Peso: 37% Avaliação: Para que o aluno se obrigue a rever os conceitos transmitidos, pense sobre eles e compreenda a sua aplicação na resolução de problemas-objectivo, propõe-se Bencanta COIMBRA - Telef Fax [ Física ] Pág.4 de 6

5 como instrumentos de avaliação (IA) um total de 2 fichas de múltipla escolha a serem resolvidas nas horas de contacto. Durante o tempo de contacto é avaliado qualitativamente (+ ou -) o desempenho do aluno na resolução dos problemas propostos em sala de aula (interpretar, equacionar e resolver). A participação e interesse do aluno serão estimulados através de chamadas ao quadro para exposição de um determinado tema ou dúvida, resolução de problemas ou partes de problemas juntamente com outros colegas, reflexão e discussão conjunta sobre os conceitos transmitidos através da análise de situações simples, etc. à conclusão de cada módulo será realizada uma prova final escrita. Deste modo, para cada módulo prevê-se atribuir os seguintes pesos aos diferentes IA: 30 % fichas + 70% prova final. As 3 horas previstas na coluna avaliação são as necessárias para a realização da reavaliação ou do exame. As 4 provas finais (2 h para cada prova) serão realizadas durante o tempo de contacto, logo que concluído o respectivo módulo. Prova final: semana 15. Módulo 2: são transmitidos os conceitos de Electrostática e Electrocinética (Carga, Campo e Potencial Eléctrico, Condensadores, Corrente Eléctrica e Intensidade, Resistências Lei de Ohm, Geradores de Corrente Contínua, Potência Eléctrica e Efeito Joule, Circuitos Eléctricos Leis de Kirchhoff), Electromagnetismo (Campo Magnético e Indução Electromagnética, Corrente Alternada), Óptica (Ondas Electromagnéticas, Luz e Fenómenos Luminosos, Sistemas Ópticos Centrados). Objectivos: com o presente módulo o aluno deverá adquirir as competências 5, 6 e 7. Peso: 33% Avaliação: idem Módulo 1 Prova final: semana 27 Módulo 3: são transmitidos os conceitos de Termodinâmica (Temperatura e Calor, Propriedades Térmicas da Matéria, Leis 0 1 e 2 da Termodinâmica) e Radiação (Emissão de Radiações, Leis de Decaimento, Detecção das Radiações, Aplicações e Perigos da Radiação). Objectivos: o módulo deverá conferir ao aluno as competências 8 e 9. Peso: 30% Avaliação: idem Módulo 1 Prova final: semana 36 Módulo 4: Objectivos: Peso: Avaliação: 8. Avaliação em Exame: Bencanta COIMBRA - Telef Fax [ Física ] Pág.5 de 6

6 Consiste numa prova escrita, estando prevista uma prova oral para classificações iguais ou superiores a 16 valores na prova escrita. 9. Condições para aproveitamento na UC: Um aluno fica aprovado quando tenha cumprido o valor mínimo de presenças nas aulas (75% para cada tipo de aula), obtido uma média ponderada das classificações dos módulos igual ou superior a 9,5 valores e uma classificação em cada um dos módulos igual ou superior a 7,5 valores. Em cada ano lectivo, um aluno que não obtenha aprovação durante o período de leccionação pode ter acesso a uma reavaliação, por módulo, havendo duas chamadas, em época prevista no calendário académico. Um aluno tem acesso a reavaliação quando tenha obtido uma classificação superior ou igual a 7,5 valores num qualquer dos módulos e tenha cumprido o valor mínimo de presenças nas aulas. A avaliação em exame, em época normal ou de recurso, contempla os alunos a quem, por força de lei, não possa ser exigida a presença nas aulas e a melhoria de classificação. 10. Bibliografia: Bibliografia de base: CUTNELL, J. e K. JOHNSON Physics. 4th edition. New York, John Wiley & Sons Inc YOUNG, H. e R. FREEDMAN Física. 1ª edição, Vol I, II, III, IV. São Paulo, Pearson/Wesley Vol I Mecânica Vol II Termodinâmica e Ondas Vol III Electromagnetismo Vol IV Óptica e Física Moderna TIPLER, P. Física. 3ª edição, Vol. 1, 2 e 3. Rio de Janeiro, Livros Técnicos e Científicos Editora S.A Bibliografia complementar: DEUS, J.; M. PIMENTA, A. NORONHA, T. PENA, P. BROGUEIRA Introdução à Física. Lisboa, McGrawHill ÍNDIAS, M. Curso de Física. Vol I e II. Lisboa, McGrawHill RAMALHO, F.; G. F. NICOLAU, P.A. TOLEDO Os Fundamentos da Física. 6ª edição, Vol. 2 e 3. São Paulo, Editora Moderna O Regente: Daniela Santos O Director de Curso (João Noronha) Bencanta COIMBRA - Telef Fax [ Física ] Pág.6 de 6