P L A N O D E E N S I N O. DISCIPLINA: Física Geral B SIGLA: FIS-B CARGA HORÁRIA TOTAL : 60 TEORIA: 60 PRÁTICA: 0

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1 P L A N O D E E N S I N O DEPARTAMENTO: Departamento de Física DISCIPLINA: Física Geral B SIGLA: FIS-B CARGA HORÁRIA TOTAL : 60 TEORIA: 60 PRÁTICA: 0 CURSO(S): Licenciatura em Física SEMESTRE/ANO: 02/2010 PRÉ-REQUISITOS - X - OBJETIVO GERAL DA DISCIPLINA: Estudar e aplicar os conceitos da ondulatória, fluidos, teoria cinética dos gases e termodinâmica clássicas e apresentar aplicações numéricas de interesse didático e ou prático. EMENTA: Oscilações mecânicas. Estática e dinâmica de fluidos. Ondas mecânicas e acústicas. Temperatura. Calor. Teoria cinética dos gases. Leis da termodinâmica. Máquinas térmicas. Refrigeradores. Entropia. OBJETIVOS ESPECÍFICOS DA DISCIPLINA: UNIDADE I: Estudar o movimento harmônico simples, a partir das leis de Newton e Hooke, sua descrição matemática e sua relação com o movimento circular uniforme. Definir e calcular a energia cinética e potencial associada a um oscilador simples. Estudar os diferentes tipos de pêndulos e osciladores. Definir os conceitos de pressão e densidade para um fluido ideal em equilíbrio hidrostático. Estudar os princípios básicos da Hidrostática, ou seja, de Pascal e de Arquimedes. Estudar o escoamento de um fluido ideal newtoniano, e a equação de Bernoulli. Definir e estudar o escoamento laminar e tubo de corrente. Obter noções de escoamento de fluidos reais. UNIDADE II: Estudar a propagação de ondas transversais em meios contínuos. Descrever uma onda progressiva na corda. Obter a velocidade, a energia e a potência de uma onda progressiva. Estabelecer o princípio de superposição e estudar a interferência de ondas. Definir e calcular a velocidade de propagação de ondas sonoras. Definir e calcular intensidade e nível sonoro. Comparar as sonoras musicais. Estudar o batimento e o efeito Doppler para ondas sonoras e para a luz. UNIDADE III: Definir temperatura, estudar as escalas térmicas e sua medição. Definir a lei zero da Termodinâmica e o equilíbrio térmico. Estudar a dilatação térmica, suas consequências e suas aplicações tecnológicas. Estudar e comparar a dilatação linear, superficial e volumétrica dos sólidos e líquidos. Definir o calor e o trabalho associados a um processo termodinâmico. Estabelecer e aplicar a primeira lei da Termodinâmica. Estudas os

2 casos especiais desta lei e suas aplicações. Modelar e estudar a condução do calor. Definir fluxo térmico estacionário. UNIDADE IV: Estudar a Teoria Cinética dos Gases e descrever microscopicamente a sua pressão e temperatura. Obter a energia cinética, o livre caminho médio e a distribuição de velocidades de um gás ideal. Definir e calcular os calores específicos molares a pressão e a volume constantes, para um gás ideal. Estudar o princípio de equipartição de energia e suas implicações. Estudar expansão adiabática de um gás e calcular o trabalho. Definir a eficiência de máquinas térmicas ideais e reais. Definir a performance de um refrigerador. Estabelecer e estudar a segunda lei da Termodinâmica e o ciclo de Carnot. Definir e calcular a Entropia. Estudar os processos reversíveis e irreversíveis. CRONOGRAMA DE ATIVIDADES: CARGA HOR. CONTEÚDOS PROGRAMATICOS CONTEÚDOS UNIDADE I Oscilações 16 horas-aula Movimento harmônico simples Movimento harmônico simples: a lei da força Movimento harmônico simples e movimento circular uniforme Movimento harmônico simples: considerações sobre energia Movimento harmônico simples angular Pêndulos Movimento harmônico simples amortecido Oscilações forçadas e ressonância Fluidos Fluidos e o mundo ao nosso redor O que é um fluido? Densidade e pressão Fluidos em repouso Medindo a pressão O princípio de Pascal O Princípio de Arquimedes Fluidos ideais em movimento Linhas de corrente e equação da continuidade A equação de Bernoulli Algumas aplicações da equação de Bernoulli O escoamento de fluidos Reais AVALIAÇÃO PROVA I UNIDADE II 14 horas-aula Ondas - I Ondas e partículas Ondas Ondas numa corda esticada Comprimento de onda e frequência A velocidade escalar de propagação de uma onda PROVA II

3 Velocidade escalar de uma onda numa carda esticada Velocidade da luz Energia e potência numa onda progressiva O princípio da superposição Dispersão Interferência de Ondas Ondas estacionárias Ondas estacionárias e ressonância Ondas - II Ondas sonoras A velocidade do som Propagação de ondas sonoras Intensidade e nível do som Fontes sonoras musicais Batimentos Efeito Doppler O efeito Doppler para a luz UNIDADE III 14 horas-aula Temperatura Termodinâmica: um novo conceito Temperatura A lei zero da Termodinâmica Medindo a temperatura A escala internacional de temperatura As escalas Celsius e Fahrenheit Expansão térmica Calor e a Primeira Lei da Termodinâmica Calor Medindo o calor: unidades Absorção de calor por sólidos e líquidos Uma observação mais detalhada de calor e trabalho A primeira lei da Termodinâmica Alguns casos especiais da primeira lei da Termodinâmica A transmissão de calor PROVA III

4 UNIDADE IV 16 horas-aula Teoria Cinética dos Gases Uma nova maneira de ver os gases Número de Avogadro Gases ideias Pressão e temperatura: uma visão molecular Energia cinética de translação Livre caminho médio Distribuição de velocidades moleculares Calores específicos molares de um gás ideal A equipartição da energia Uma sugestão da Teoria Quântica Expansão adiabática de um gás ideal Entropia e a Segunda Lei da Termodinâmica Algumas coisas que não acontecem Máquinas Refrigeradores A segunda lei da Termodinâmica Uma máquina ideal O ciclo de Carnot A eficiência das máquinas reais Entropia: uma nova variável Variações de entropia para processos irreversíveis Entropia e a segunda lei da Termodinâmica O que é entropia afinal de contas? A natureza das leis da Física: uma digressão PROVA IV CH TOTAL 60 horas-aula METODOLOGIA PROPOSTA: Nesta disciplina serão dadas aulas expositivas com o auxílio do quadro-negro para deduções onde se requer um aprofundamento do conteúdo fornecido. Exemplos numéricos e análise dos gráficos das expressões teóricas serão utilizados, enfatizando os aspectos de comportamentos físicos limites, de ordem de grandeza e dimensões físicas das grandezas estudadas. Aulas de exercícios e de revisão de conteúdos serão dadas antes de cada prova, e o atendimento extraclasse será feito para a discussão de questões propostas e exercícios do livro texto, bem como de conceitos fundamentais a serem Animações e simulações retiradas de sítios referendados também serão usadas em sala de aula e disponibilizadas aos estudantes. AVALIAÇÃO: Serão realizadas 4 provas divididas conforme apresentado acima, uma para cada unidade de conteúdo. A composição de nota para a avaliação final será dada pela média aritmética simples das notas das 4 provas, ou seja:

5 NFS = (P1+P2+P3+P4)/4 NFS: Nota Final do Semestre P1: Nota da Prova 1 P2: Nota da Prova 2 P3: Nota da Prova 3 P4: Nota da Prova 4 BIBLIOGRAFIA BÁSICA HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de Física. Vol. 2, 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, NUSSENZVEIG, H. M. Curso de Física Básica 2: fluidos, oscilações e ondas, calor. 3. ed., São Paulo: E. Blucher, TIPLER, Paul Allen; MOSCA, Gene. Física para cientistas e engenheiros. 6.ed. Rio de Janeiro: LTC, SEARS, F; ZEMANSKY, M. W.; YOUNG, H. D Física 2: Mecânica, Calor e Movimento Ondulatório. 2 ed., Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR ALONSO, Marcelo; FINN, Edward J. Física: um curso universitário. 2. ed. Rev., São Paulo: Edgard Blücher, SERWAY, Raymond A; JEWETT, John W. Princípios de física. São Paulo: Thomson, RESNICK, Robert; HALLIDAY, David; KRANE, Kenneth S. Física 2, 5 ed., Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, EISBERG, Robert Martin; LERNER, Lawrence S. Física: fundamentos e aplicações. São Paulo: MacGraw-Hill do Brasil, 1982.