Universidade Do Estado De Santa Catarina Centro De Ciências Tecnológicas CCT Departamento de Física Professor Luciano Camargo Martins PLANO DE ENSINO

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1 UDESC Joinville Universidade Do Estado De Santa Catarina Centro De Ciências Tecnológicas CCT Departamento de Física Professor Luciano Camargo Martins PLANO DE ENSINO 1 Identificação Curso Licenciatura Plena em Física Ano 2010 Disciplina Física B Sigla FIS-B Semestre letivo 2010/01 Carga horária total 60 hora-aula Aulas teóricas 60 hora-aula Aulas práticas 00 hora-aula 2 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. 3 Objetivo Geral Estudar e aplicar conceitos e métodos básicos de Ondas e da Termodinâmica Clássica, através do uso dos métodos algébricos, do cálculo vetorial, diferencial e integral em aplicações físicas de interesse didático e ou prático. 4 Objetivos Específicos 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.

2 5 CALENDÁRIO DE PROVAS E EXAMES 2 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 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. 5 Calendário de Provas e Exames Unidade Conteúdo Programático 1 Carga Horária Data da Prova Dia da Semana I Capítulos 14 e hora-aula 23/03/2010 ter II Capítulos 17 e hora-aula 20/04/2010 ter III Capítulos 19 e hora-aula 14/05/2010 sex IV Capítulos 21 e hora-aula 15/06/2010 ter EXAME Todos os capítulos 29/06/2010 ter 1 Conforme o livro texto adotado na disciplina, referência bibliográfica [1]. 6 Sistema de Aulas Sendo um curso teórico, a metodologia utilizada será a da aula expositiva e, eventualmente, a da demonstração prática feita através de experimentos ilustrativos realizados pelo professor em sala de aula. Durante as aulas, o alunos terão total liberdade para fazer perguntas e levantar questões pertinentes aos conteúdos programáticos, ou correlatos, a serem abordados em cada aula, conforme o cronograma de atividades acima. A presença pontual e participação do aluno às aulas e horários de atendimento extra-classe é de fundamental importância para o cumprimento dos objetivos da disciplina. 7 Atendimento aos Alunos Fora da sala de aula, o aluno terá à sua disposição a assistência individual do professor para elucidar suas eventuais dúvidas e também para conferência das suas soluções para os problemas e exercícios do livro texto. Para esta atividade extra-classe específica serão destinadas várias horas semanais de atividade do professor, e o atendimento ao aluno será feito no Departamento de Física, na sala do professor.

3 8 SISTEMA DE AVALIAÇÃO 3 Como forma complementar de atendimento aos alunos, o Departamento de Física conta, em geral, com o apoio de um(a) monitor(a) de Física B. Informe-se sobre isso no departamento de Física. 8 Sistema de Avaliação A avaliação do aluno será feita através da sua média semestral (MS), que é a média aritmética das notas obtidas nas avaliações escritas, individuais e sem consulta, a serem realizadas em sala de aula, e em horários de aula, conforme o calendário de atividades. As condições para a aprovação ou reprovação do aluno são as previstas no regimento desta Universidade. 9 Observações Importantes 1. Não será permitido o uso de calculadoras com memória alfa-numérica e ou programáveis do tipo HP48xx, CASIO, etc., durante as provas e exames, podendo o aluno fazer uso apenas de calculadoras simples (com as operações elementares) ou científicas (com funções trigonométricas e transcendentes); 2. Não será permitida a troca, o empréstimo ou o uso compartilhado de materiais ou calculadoras, entre os alunos, durante as provas e exames; 3. Não será permitida a ausência do aluno, por qualquer motivo, da sala de prova ou exames antes da entrega de todo o material recebido; bem como o uso de telefones celulares, sem-fio ou similares. 4. Pedidos de Revisão de Prova só pode ser requeridos sobre questões feitas à tinta (caneta, nanquim, etc.), e dentro do prazo regimental; 5. Pedidos de Segunda Chamada de provas e exames só podem ser requeridos em casos comprovados de doença, e dentro do prazo regimental. Tendo sido deferido pelo coordenador do curso, a prova requerida será realizada logo a seguir, em data, sala e horário e local indicado com antecedência pelo professor. 10 Lista de Exercícios? Sugerimos ao aluno que, durante o curso, escolha por si próprio algumas questões, exercícios e problemas de cada capítulo estudado para que possa praticar e testar os conceitos e métodos estudados, quantos julgar necessário. Muitos dos exercícios e problemas do final de cada capítulo do livro texto do curso (ref. [1]), são bastante similares, de modo que o aluno deve escolher apenas um de cada tipo para atividade de casa. Sugerimos ao aluno, ler sempre a parte teórica e os exemplos feitos no livro texto, antes de tentar resolver os problemas escolhidos, relativos a uma determinada seção do livro texto, ou capítulo. A discussão e estudo em grupo de alunos pode ser feita, porém cada aluno deve finalmente ser capaz de responder por escrito a cada um dos problemas estudados, com suas próprias palavras. Para a completa e correta solução dos problemas propostos, o aluno deverá formular as hipóteses necessárias e suficientes para desenvolver seus cálculos a partir de primeiros princípios, ou seja, dos princípios fundamentais e das leis físicas básicas envolvidas em cada tipo de problema. No de desenvolvimento e solução de problemas, é imprescindível que o aluno observe as unidades das medidas e grandezas a serem determinadas/utilizadas, a sua correta representação em um sistema de medidas, preferencialmente

4 11 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 4 o Sistema Internacional de medidas (SI), as dimensões destas grandezas e a sua representação com o número correto de algarismos significativos, isto quando tratar-se de problemas com resultados numéricos a serem obtidos. A fim de minimizar a propagação de erros numéricos sugerimos que o aluno use, sempre que possível, pelo menos três algarismos significativos para as grandezas medidas e resultados obtidos nos problemas que envolvam cálculos numéricos. Nos problemas cuja solução é puramente algébrica analítica, o aluno deve fazer uso da análise dimensional para verificar a homogeneidade dimensional das expressões e resultados obtidos, testando sempre que possível os limites conhecidos destas expressões, e comparando seus resultados com outros resultados gerais já estudados. Observação: Os livros de Física, em geral, fazem o uso de letras em negrito para representar grandezas vetorias. Por exemplo, a segunda lei de Newton é escrita na forma F = ma, que é completamente equivalente à forma clássica F = m a, preferida por alguns autores. Quando alguma fórmula vetorial for manuscrita, devemos fazer uso da segunda forma, para que fique claro o carácter vetorial ou escalar de cada grandeza, já que normalmente não escrevemos em negrito. 11 Referências Bibliográficas [1] HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de Física: Gravitação, Ondas e Termodinâmica vols. 1 e 2, ed. 4, Rio de Janeiro: LTC, [2] MCKELVEY, J.; GROTCH, H. Física v. 2, São Paulo: Harper & Row do Brasil, [3] EISBERG, R.; LERNER, L. Física: fundamentos e aplicações v. 2, São Paulo: McGraw-Hill, [4] SEARS, F.; ZEMANSKI, M. W.; YOUNG, H. D. Física v. 2, São Paulo: LTC, [4] NUSSENSZVEIG, H. M. Curso de Física Básica 2 v. 2, São Paulo: Edigard Blücher, 19??. Joinville-SC, 1 de março de 2010 Professor Luciano Camargo Martins dfi2lcm@joinville.udesc.br home page: Arquivo: fis-b-pe.tex Vers~ao: #1.8 (01/03/2010)

5 12 CRONOGRAMA DAS AULAS DE FIS-B PARA 2010/ Cronograma das Aulas de FIS-B para 2010/01 Aula Data Tópicos / Seções do Livro Texto [1] Cap. Un. 1 23/02 ter Apesentação do Plano de Ensino de FIS-B Revisão Básica 2 26/02 sex 14-1 Oscilações 14-2 Movimento harmônico simples 14-3 Movimento harmônico simples: a lei da força 14-7 Movimento harmônico simples e movimento circular uniforme 3 02/03 ter 14-4 Movimento harmônico simples: considerações sobre energia 14-5 Movimento harmônico simples angular 14-6 Pêndulos 4 05/03 sex 14-8 Movimento harmônico simples amortecido 14-9 Oscilações forçadas e ressonância 09/03 ter *** Feriado. Não haverá aula! *** 5 12/03 sex 16-1 Fluidos e o mundo ao nosso redor 16-2 O que é um fluido? 16-3 Densidade e pressão 16-4 Fluidos em repouso 16-5 Medindo a pressão 16-6 O princípio de Pascal 16-7 O Princípio de Arquimedes 6 16/03 ter 16-8 Fluidos ideais em movimento 16-9 Linhas de corrente e equação da continuidade A equação de Bernoulli Algumas aplicações da equação de Bernoulli O escoamento de fluidos Reais 7 19/03 sex Aula de revisão e exercícios 8 23/03 ter PROVA I 9 26/03 sex 17-1 Ondas e partículas 17-2 Ondas 17-3 Ondas numa corda esticada 17-4 Comprimento de onda e frequência 17-5 A velocidade escalar de propagação de uma onda 17-6 Velocidade escalar de uma onda numa carda esticada 10 30/03 ter 17-7 Velocidade da luz 17-8 Energia e potência numa onda progressiva 17-9 O princípio da superposição Dispersão Interferência de Ondas 02/04 sex *** Feriado. Não haverá aula! *** 11 06/04 ter Ondas estacionárias Ondas estacionárias e ressonância 12 09/04 sex 18-1 Ondas sonoras 18-2 A velocidade do som 18-3 Propagação de ondas sonoras 18-4 Intensidade e nível do som 13 13/04 ter 18-5 Fontes sonoras musicais 18-6 Batimentos 18-7 Efeito Doppler 18-8 O efeito Doppler para a luz 14 16/04 sex Aula de revisão e exercícios 15 20/04 ter PROVA II

6 12 CRONOGRAMA DAS AULAS DE FIS-B PARA 2010/01 6 Aula Data Tópicos / Seções do Livro Texto [1] Cap. Un /04 sex 19-1 Termodinâmica: um novo conceito 19-2 Temperatura 19-3 A lei zero da Termodinâmica 19-4 Medindo a temperatura 19-5 A escala internacional de temperatura 19-6 As escalas Celsius e Fahrenheit 17 27/04 ter 19-7 Expansão térmica 18 30/04 sex 20-1 Calor 20-2 Medindo o calor: unidades 20-3 Absorção de calor por sólidos e líquidos 19 04/05 ter 20-4 Uma observação mais detalhada de calor e trabalho 20-5 A primeira lei da Termodinâmica 20-6 Alguns casos especiais da primeira lei da Termodinâmica 20 07/05 sex 20-7 A transmissão de calor 21 11/05 ter Aula de revisão e exercícios 22 14/05 sex PROVA III 23 18/05 ter 21-1 Uma nova maneira de ver os gases 21-2 Número de Avogadro 21-3 Gases ideias 24 21/05 sex 21-4 Pressão e temperatura: uma visão molecular 21-5 Energia cinética de translação 21-6 Livre caminho médio 25 25/05 ter 21-7 Distribuição de velocidades moleculares 21-8 Calores específicos molares de um gás ideal 21-9 A equipartição da energia Uma sugestão da Teoria Quântica Expansão adiabática de um gás ideal 26 28/05 sex 22-1 Algumas coisas que não acontecem 22-2 Máquinas 22-3 Refrigeradores 22-4 A segunda lei da Termodinâmica 27 01/06 ter 22-5 Uma máquina ideal 22-6 O ciclo de Carnot 22-7 A eficiência das máquinas reais 04/06 sex *** Feriado. Não haverá aula! *** 28 08/06 ter 22-8 Entropia: uma nova variável 22-9 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 29 11/06 sex Aula de revisão e exercícios 30 15/06 ter PROVA IV 31 29/06 ter EXAME