DISCIPLINA: FÍSICA I - CÓDIGO: FIS-02619 Carga Horária Semanal: 05 (Teoria 03; Exercício 02; Laboratório 0) Carga Horária Semestral: 75 - Créditos: 04 EMENTA: Unidades físicas. Vetores. Movimento em uma dimensão. Movimento em um plano. Dinâmica da partícula. Trabalho e energia. Conservação de energia. Conservação do momento linear. Colisões. Cinemática da rotação. Dinâmica da rotação. MEDIÇÃO: Padrões e Unidades Físicas. O Sistema Internacional de Unidades. VETORES: Vetores e Escalares. Os Vetores e as Leis da Física. MOVIMENTO EM UMA E DUAS DIMENSÕES: Mecânica. Cinemática da Partícula. Velocidade Média. Velocidade Instantânea. Movimento em uma Dimensão - Velocidade Variável. Aceleração. Movimento Unidimensional - Aceleração Variável. Movimento Unidimensional - Aceleração Constante. Coerência de Unidades e Dimensões. Corpos em Queda Livre. Equações do Movimento de Queda Livre. MOVIMENTO EM UM PLANO: Deslocamento, Velocidade e Aceleração. Movimento em um Plano com Aceleração Constante. Movimento de um Projétil. Movimento Circular Uniforme. Aceleração Tangencial no Movimento Circular. Velocidade e Aceleração Relativas. DINÂMICA DA PARTÍCULA I: Mecânica Clássica. Primeira Lei de Newton. Força. Massa; Segunda Lei de Newton. A Terceira Lei de Newton. Sistemas de Unidades Mecânicas. As Leis da Força. Peso e Massa. Procedimento Estático para Medir Forças. Algumas Aplicações das Leis de Movimento de Newton. DINÂMICA DA PARTÍCULA II: Introdução. Forças de Atrito. Dinâmica do Movimento Circular Uniforme. Classificação das Forças; Forças Inerciais. Mecânica Clássica, Mecânica Relativística e Mecânica Quântica. TRABALHO E ENERGIA: Introdução. Trabalho realizado por uma Força Constante. Trabalho realizado por uma Força Variável - Unidimensional. Trabalho de uma Força Variável - Caso Bidimensional. Energia Cinética e o Teorema do Trabalho - Energia. Significado do Teorema do Trabalho - Energia. Potência. CONSERVAÇÃO DA ENERGIA: Introdução. Forças Conservativas. Energia Potencial. Sistema Conservativos Unidimensionais. Solução completa do Problema para Forças Unidimensionais dependentes apenas da Posição. Sistemas Conservativos Bi e Tridimensionais. Forças não Conservativas. A Conservação da Energia. Massa e energia. CONSERVAÇÃO DO MOMENTO LINEAR: Centro De Massa. Movimento do Centro de Massa. Momento Linear de uma Partícula. Momento Linear de um Sistema de Partículas. Conservação do Momento Linear. Algumas aplicações do princípio de Conservação do Momento Linear. Sistemas de Massa Variável. COLISÕES: Colisão. Impulso e Momento Linear. Conservação do Momento Linear durante as Colisões. Colisões em uma Dimensão. A Medida Verdadeira de uma Força. Colisões em Duas e Três Dimensões. Seção de Choque Eficaz. Reações e Processos de Desintegração. CINEMÁTICA DA ROTAÇÃO: Movimento de Rotação. Cinemática da Rotação. Rotação com Aceleração Angular Constante. Grandezas Vetoriais na Rotação. Relação entre a Cinemática Linear e a Cinemática Angular de uma Partícula em Movimento Circular Forma Escalar. DINÂMICA DA ROTAÇÃO I: Introdução. Torque sobre uma Partícula. Momento angular de uma Partícula. Sistemas de Partículas. Energia Cinética de Rotação e Momento de Inércia. Dinâmica de Rotação de um Corpo Rígido. Movimento Combinado de Translação e de Rotação de Corpo Rígido. DINÂMICA DA ROTAÇÃO II - E A CONSERVAÇÃO DO MOMENTO ANGULAR: Introdução. O Pião. Momento angular e Velocidade angular. Conservação do Momento Angular. Alguns Aspectos da Conservação do Momento Angular. Dinâmica da Rotação - Revisão. EQUILÍBRIO DE CORPOS RÍGIDOS: Corpos Rígidos. Equilíbrio de um Corpo Rígido. Centro de Gravidade. Exemplos de Equilíbrio. Equilíbrio Estável, Instável e Indiferente dos Corpos Rígidos em um Campo Gravitacional Halliday, D. & Resnick, R. Fundamentos de Física. RJ: Livros Técnicos e Científicos, 1991. v. 1. Sears, F. W., Zemansky, M. W., Young, H. D. Física. RJ: Livros Técnicos e Científicos, 1984. v. 1. Eisberg, R. M. & Lerner, L. S. Física. São Paulo: McGraw-Hill, 1982. v. 1.
DISCIPLINA: FÍSICA II - CÓDIGO: FIS-02625 Carga Horária Semanal: 05 (Teoria 03; Exercício 02; Laboratório 0) Carga Horária Semestral: 75 - Créditos: 04 EMENTA: Gravitação. Oscilações. Estática dos fluidos. Dinâmica dos fluidos. Ondas em meio elásticos. Ondas sonoras. Temperatura. Primeira lei da termodinâmica. Teoria cinética dos gases. Segunda Lei da Termodinâmica e entropia. OSCILAÇÕES: Oscilações. O Movimento Harmônico Simples. Energia no MHS. Aplicações do Movimento Harmônico Simples de um e dois Corpos. Superposição de Movimentos Harmônicos. Oscilações Forçadas Amortecidas e Ressonância. GRAVITAÇÃO: Introdução Histórica. A Lei de Gravitação Universal. Massa Inercial e Massa Gravitacional. Efeito Gravitacional de uma Distribuição de Massa. Os Movimentos dos Planetas e Satélites. O Campo Gravitacional. Energia Potencial Gravitacional. Energia Potencial para Sistemas de Muitas Partículas. Energia Total de Sistematizados. A Terra como Referencial Inercial. O Princípio de Equivalência. ESTÁTICA DOS FLUIDOS: Fluidos. Pressão. Variação de Pressão em um Fluido em Repouso. Princípios de Pascal e de Arquimedes. Medida de Pressão. DINÂMICA DOS FLUIDOS: Conceitos Gerais sobre o Escoamento dos Fluidos. Linhas de Corrente. Equação de Continuidade. Equação de Bernoulli. Aplicações das Equações de Bernoulli e da Continuidade. ONDAS EM MEIOS ELÁSTICOS: Ondas. Equação das Ondas. Propagação e Velocidade de Ondas Longitudinais e Transversais. Superposição Interferência. Potência Transmitida. Reflexão. Refração. Ondas Estacionárias. Fontes Sonoras. Batimentos. O Efeito Doppler. TEMPERATURA: Descrição Macroscópica e Microscópica. Equilíbrio Térmico - A Lei Zero da Termodinâmica. Medida da Temperatura. O Termômetro de Gás a Volume Constante. As Escalas Termométricas. Dilatação Térmica. CALOR E PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA: Calores Específicos e Capacidade Térmica. Condução do Calor. Calor e Trabalho. Primeira Lei da Termodinâmica. Transformações Termodinâmicas. TEORIA CINÉTICA DOS GASES I: Gás Ideal. Cálculo Cinético da Pressão. Interpretação Cinética da Temperatura. Forças Intermoleculares. Calor Específico de um Gás Ideal. Equipartição da Energia. TEORIA CINÉTICA DOS GASES II: Livre Percurso Médio. Distribuição de Velocidades. Movimento Brawniano. Equação de Van Der Waals ENTROPIA E SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA: Transformações Reversíveis e Irreversíveis. O ciclo de Carnot. A Segunda Lei da Termodinâmica. O Rendimento das Máquinas. A Escala Termodinâmica de Temperatura. Entropia. Entropia e Segunda Lei. Halliday, D. & Resnick, R. Fundamentos de Física. RJ: Livros Técnicos e Científicos, 1991. v. 2. Eisberg, R. M. & Lerner, L. S. Física. São Paulo: McGraw-Hill, 1982. v. 2. Moisés Nussenzveig. Física. São Paulo. Editora Blucher, 1997
DISCIPLINA: FÍSICA III - CÓDIGO: FIS-02713 CHorária Semanal: 05 (Teoria 03; Exercício 02; Laboratório 0) - CHorária Semestral: 75 - Créditos: 04 EMENTA: Carga elétrica. O campo elétrico. A lei de Gauss. Potencial elétrico. Capacitores e dielétricos. Corrente e resistência elétrica. Força eletromotriz e circuitos elétricos. O campo magnético. Lei de Ampére. Lei de Faraday. Indutância. Oscilações eletromagnéticas. Correntes alternadas. CARGA E MATÉRIA: Eletromagnetismo - Uma introdução. Carga Elétrica. Condutores e Isolantes. A Lei de Coulomb. A carga é Quantizada. Carga e Matéria. Carga e Matéria. A Carga é Conservada. CAMPO ELÉTRICO: Campo Elétrico. O Campo Elétrico E. Linhas de Força. O Cálculo de E. Uma Carga Puntiforme num Campo Elétrico. Um Dipolo num Campo elétrico A LEI DE GAUSS: Introdução. Fluxo. Fluxo do Campo Elétrico. A Lei de Gauss. A Lei de Gauss e a Lei de Coulomb. Um Condutor Isolado. Verificação Experimental das Leis de Gauss e Coulomb. Algumas Aplicações da Lei de Gauss. O Modelo Nuclear do Átomo. POTENCIAL ELÉT RICO: Potencial Elétrico. Potencial e Campo Elétrico. O Potencial criado por uma Carga Puntiforme. Várias Cargas Puntiformes. O Potencial produzido por um Dipolo. Energia Potencial Elétrica. O Cálculo de E a partir de V. Um Condutor Isolado. O Gerador Eletrostático. CAPACITORES E DIELÉTRICOS: Capacitância. O Cálculo da Capacitância. Acumulação de Energia num Campo Elétrico. Capacitor de Placas Paralelas com Isolamento Dielétrico. Uma Visão Microscópica dos Dielétricos. Os Dielétricos e a Lei de Gauss. Três Vetores Elétricos. CORRENTE E RESISTÊNCIA ELÉTRICA: Corrente e Densidade de Corrente. Resistência, Resistividade e Condutividade. A Lei de Ohm. Uma Visão Microscópica da Lei de Ohm. Transferência de Energia num Circuito Elétrico. FORÇA ELETROMOTRIZ E CIRCUITOS ELÉTRICOS: Força Eletromotriz. O Cálculo da Corrente. Outros Circuitos de uma Única Malha. Diferenças de Potencial. Circuitos de mais de uma Malha. Medidas das Correntes e Diferenças de Potencial. O Potenciômetro. Circuitos RC. CAMPO MAGNÉTICO: Campo Magnético. A definição de B. Força Magnética sobre uma Espira de Corrente. O Efeito Hall. Trajetória de uma Carga num Campo Magnético Uniforme. Ciclotrons e Síncrotons. A Descoberta do Elétron. A LEI DE AMPÉRE: A Lei de Ampère. O Valor de B. Interação entre Dois Condutores Paralelos. O Campo Magnético de um Solenóide. A Lei de Biot-Savart. A LEI DE FARADAY: A Lei de Faraday. A Lei de Indução de Faraday. A Lei de Lenz. Um Estudo quantitativo da Indução. Campos Magnéticos Dependentes do Tempo. O Bétatron. Indução e Movimento Relativo. INDUTÂNCIA: Indutância. O Cálculo da Indutância. Um circuito LR. Energia de um Campo Magnético. Indutância Mútua. PROPRIEDADES MAGNÉTICAS DA MATÉRIA: Pólos e Dipólos. A Lei de Gauss do Magnetismo. O Magnetismo da Terra. Paramagnetismo. Diamagnetismo. Ferromagnetismo. Magnetismo Nuclear. Os Vetores B, M e H. Halliday, D. & Resnick, R. Fundamentos de Física. RJ: Livros Técnicos e Científicos, 1991. v. 3. Eisberg, R. M. & Lerner, L. S. Física. São Paulo: McGraw-Hill, 1982. Sears, F. W., Zemansky, M. W., Young, H. D. Física. RJ: Livros Técnicos e Científicos, 1984.
DISCIPLINA: FÍSICA IV - CÓDIGO: FIS-02719 Carga Horária Semanal: 05 (Teoria 03; Exercício 02; Laboratório 0) Carga Horária Semestral: 75 - Créditos: 04 EMENTA: Equações de Maxwell. Ondas eletromagnéticas. Natureza e propagação da luz. Ondas planas. Interferência. Difração. Redes de difração. Polarização. Física Quântica. Ondas e partículas. OSCILAÇÕES ELETROMAGNÉTICAS: Oscilações do Circuito LC. Analogia com o Movimento Harmônico Simples. Oscilações Eletromagnéticas - Estudo Quantitativo. Elementos Localizados e Distribuídos. Cavidade Ressonante Eletromagnética. CORRENTES ALTERNADAS: Introdução. Elementos LCR de uma única Malha. Potência em Circuitos de Corrente Alternada. Ressonância em Circuitos de Corrente Alternada. Retificadores e Filtros de Correntes Alternada. O transformador. AS EQUAÇÕES DE MAXWELL: As Equações Básicas do eletromagnetismo. Campos Magnéticos Induzidos. Corrente de Deslocamento. As Equações de Maxwell. As Equações de Maxwell e as Oscilações em Cavidades. ONDAS ELETROMAGNÉTICAS: Introdução. O Espectro Eletromagnético. Ondas Eletromagnéticas do Espaço. Linhas de Transmissão. Cabo Coaxial - Campos e Correntes. Guias de Ondas. Radiação. As Ondas Progressivas e as Equações de Maxwell. O Vetor de Poynting. NATUREZA E PROPAGAÇÃO DA LUZ: Introdução. Energia e Momento Linear. A Velocidade da Luz. Fontes e Observadores em Movimento. Efeito Doppler. REFLEXÃO E REFRAÇÃO - ONDAS E SUPERFÍCIES PLANAS: Reflexão e Refração. Princípio de Huygens. O princípio de Huygens e a Lei da Refração. Reflexão Interna Total. Princípio de Fermat. REFLEXÃO E REFRAÇÃO - ONDAS ESFÉRICAS E SUPERFÍCIES ESFÉRICAS: Ótica Geométrica e Ótica Física. Ondas Esféricas - Espelho Plano. Ondas Esféricas - Espelho Esférico. Superfície Refringente Esférica. Lentes Delgadas. Instrumentos Óticos. INTERFERÊNCIA: A Experiência de Young. Coerência. Intensidade na Experiência de Young. Composição de Perturbações Ondulatórias. Interferência em Películas Delgadas. Mudanças de Fases na Reflexão. Interferômetro de Michelson. Interferômetro de Michelson e Propagação da Luz. DIFRAÇÃO: Introdução. Fenda Única - Estudo Qualitativo. Fenda Única - Estudo Quantitativo. Difração em Orifícios Circulares. Fenda Dupla. REDES DE DIFRAÇÃO E ESPECTROS: Introdução. Fendas Múltiplas. Redes de Difração. Poder de Resolução de uma Rede de Difração. Difração de Raios X. Lei de Bragg. POLARIZAÇÃO: Polarização. Placas Polarizadas. Polarização por Reflexão. Dupla Refração. Polarização Circular. Momento Angular da Luz. Espalhamento da Luz. Duplo Espalhamento. A LUZ E A FÍSICA QUÂNTICA: Fontes de Luz. Irradiadores de Cavidade. A Fórmula de Plank da Radiação. O Efeito fotoelétrico. A Teoria de Einstein sobre o Fóton. E Efeito Compton. Espectros de Raias. O Átomo de Hidrogênio. O Princípio da Correspondência. ONDAS E PARTÍCULAS: Ondas de Matéria. Estrutura Atômica e Ondas Estacionárias. Mecânica Ondulatória. O significado de Ψ. O Princípio de Incerteza. Halliday, D. & Resnick, R. Fundamentos de Física. RJ:Livros Técnicos e Científicos,1991,v.4. Sears, F. W., Zemansky, M. W., Young, H. D. Física. RJ:Livros Técnicos e Científicos, 1984. Eisberg, R. M. & Lerner, L. S. Física. São Paulo: McGraw-Hill, 1982. v. 4
DISCIPLINA: FÍSICA EXPERIMENTAL I - CÓDIGO: FIS-02626 Carga Horária Semanal: 03 (Teoria 0; Exercício 0; Laboratório 03) Carga Horária Semestral: 45 - Créditos: 01 EMENTA: Grandezas físicas, erros, desvios e incertezas. Construção de gráficos e sua interpretação. Composição de forças. Movimento com aceleração constante. Segunda lei de Newton. Colisões. Dinâmica da rotação, momento de inércia. Lei de Hooke. Movimento harmônico simples. Dilatação térmica. Equivalente mecânico do calor. Ondas estacionárias. Escoamento de fluidos. Termômetro a gás. Leis dos gases perfeitos. Calor latente de fusão e de vaporização. INTRODUÇÃO AO TRATAMENTO DE DADOS EM FÍSICA EXPERIMENTAL Erros, desvios e incertezas nas medidas. Propagação de incertezas. Construção de gráficos e sua interpretação. Gráficos em papel milimetrado e papel mono-log. TEMAS ABORDADOS NAS EXPERIÊNCIAS Composição de forças. Movimento uniforme. Movimento com aceleração constante. Segunda Lei de Newton. Colisões. Conservação do momento linear. Balanço energético. Dinâmica da rotação. Momento de inércia. Lei de Hooke. Movimento harmônico simples. Movimento harmônico amortecido. EXPERIÊNCIAS SUPLEMENTARES Dilatação térmica. Condutividade térmica. Equivalente mecânico do calor. Capacidade térmica e calor específico. Apostila da disciplina, contendo uma introdução ao tratamento de dados e os roteiros das experiências Livro texto adotado no ciclo básico: Halliday, D. & Resnick, R. Fundamentos de Física. RJ, Livros Técnicos e Científicos, 1991. v. 1 e 2. Sugestão em nível mais avançado: Helene, O. A. M. & Vanin, V. R. Tratamento Estatístico de Dados em Física Experimental. São Paulo, Editora Edgard Blücher Ltda, 1981.
DISCIPLINA: FÍSICA EXPERIMENTAL II - CÓDIGO: FIS-02720 Carga Horária Semanal: 03 (Teoria 0; Exercício 0; Laboratório 03) Carga Horária Semestral: 45 - Créditos: 01 EMENTA: Tratamento de dados experimentais. Circuitos elétricos (uso do voltímetro e amperímetro). Resistências ohmicas. Medidas de resistência. Circuitos capacitativos e resistivos (constante de tempo). Interação entre campo magnético e corrente. Capacitores em CA. Indutores em CA. Ressonância no circuito RLC. Reflexão e refração (lei de Snell). Polarização (lei de Malus e Brewster). Interferência e difração. Desenvolvimento do Curso: Experiência semanal, em grupo de alunos, com apresentação de relatório; Apresentação em aula de assuntos relacionados ao programa com abordagem da teoria e demonstração experimental. Programa do Curso: O Curso está relacionado aos programas da Eletricidade e Ótica do ciclo básico universitário. As apresentações em aula cobrem outros itens do programa ou complementam a experiência da semana. As e xperiências atualmente realizadas são: 1. Resistividade, Lei de Ohm, elementos de circuitos Uso de multímetros analógicos, medidas de corrente e voltagem; Resistência em função da temperatura; Resistividade, diodo, ponte de diodos, LDR 2. Carga e Descarga de Capacitores. Fonte Retificadora 3. Indução e transformadores Experiência de Oerted; Dipolos magnéticos e sua interação com campo magnético; Variação de fluxo magnético em bobinas; Transformadores, corrente alternada 4. Circuitos RL, RC, LC, RLC. Uso de osciloscópio, gerador de função 5. Balança Magnética Medida do campo magnético de um imã; Medida da constante de permeabilidade magnética do ar 6. Ótica Reflexão, refração, interferência, difração Apostila do Curso elaborada pelo Departamento. Livro texto adotado : Halliday, D. & Resnick, R. Fundamentos de Física. RJ, Livros Técnicos e Científicos, 1991. v. 3 e 4.