Universidade Federal da Bahia Instituto de Fı́sica FIS121 – Fı́sica Geral e Experimental I - E (Teoria) – 2/2013 Turma T11 (SEG 15:00/17:00 — SEX 15:00/17:00) – PAF I - Sala 101 Prof. Angelo Marconi Maniero — e-mail: [email protected] PLANO DE ENSINO A disciplina Fı́sica I compreende os estudos teóricos relacionados com a Mecânica Newtoniana. Objetivo • Capacitar o estudante a entender os princı́pios básicos e os fundamentos da fı́sica para a compreensão da Natureza, assim como capacitá-lo a resolver situações e problemas apresentados ao nı́vel do livro-texto adotado. Ementa • Conceitos e operações básicas relativas à cinemática e à dinâmica dos movimentos de translação e rotação. Leis de Newton. Energia e potência. Equilı́brio de corpos rı́gidos. Colisões. Programa 1. UNIDADES, GRANDEZAS FÍSICAS E VETORES Padrões e unidade. Incertezas e algarismos significativos. Estimativas e ordens de grandeza. Vetores e Soma vetorial. Componentes de vetores. Produto escalar. 2. MOVIMENTO UNIDIMENSIONAL Velocidade média. Velocidade instantânea. O problema inverso. Aceleração. Movimento retilı́neo uniformemente acelerado. 3. MOVIMENTO BIDIMENSIONAL Descrição em termos de coordenadas. Vetores. Componentes de um vetor. Velocidade e aceleração vetoriais. Movimento uniformemente acelerado. Movimento dos projéteis. Movimento circular uniforme. Acelerações tangencial e normal. Velocidade relativa. 4. OS PRINCÍPIOS DA DINÂMICA Forças em equilı́brio. A lei da inércia. A segunda lei de Newton. Discussão da segunda lei. Conservação do momento e a terceira lei de Newton. 5. APLICAÇÕES DAS LEIS DE NEWTON As forças básicas da natureza. Forças derivadas. Exemplos de aplicação. Movimento de partı́culas carregadas em campos elétricos ou magnéticos uniformes. 6. TRABALHO E ENERGIA MECÂNICA Conservação da energia mecânica num campo gravitacional uniforme. Trabalho e energia. Trabalho de uma força variável. Conservação de energia mecânica no movimento unidimensional. Discussão qualitativa do movimento unidimensional sob a ação de forças conservativas. Aplicação ao oscilador harmônico. 7. CONSERVAÇÃO DA ENERGIA NO MOVIMENTO GERAL Trabalho de uma força constante de direção qualquer. Trabalho de uma força no caso geral. Forças conservativas. Força e gradiente da energia potencial. Aplicações: campos gravitacional e elétrico. Potência. Forças nãoconservativas. 8. CONSERVAÇÃO DO MOMENTO LINEAR Sistemas de duas partı́culas. Centro de massa. Extensão a sistemas de muitas partı́culas. Discussão dos resultados. Determinação do centro de massa. Massa variável. Aplicação ao movimento de um foguete. 9. COLISÕES Impulso de uma força. Colisões elásticas e inelásticas. Colisões elásticas unidimensionais. Colisões unidimensionais totalmente inelásticas. Colisões elásticas bidimensionais. Colisões inelásticas bidimensionais. 10. ROTAÇÕES E MOMENTO ANGULAR Cinemática do corpo rı́gido. Representação vetorial das rotações. Torque. Momento angular. Momento angular de um sistema de partı́culas. Conservação do momento angular. Simetrias e leis de conservação. 11. DINÂMICA DE CORPOS RÍGIDOS Rotação em torno de um eixo fixo. Cálculo de momentos de inércia. Movimento plano de um corpo rı́gido. Exemplos de aplicação. Momento angular e velocidade angular. Giroscópios e precessão. 12. EQUILÍBRIO E ELASTICIDADE Condições de equilı́brio. Centro de gravidade. Tensão, deformação e módulos de elasticidade. Elasticidade e Plasticidade. Bibliografia • Fundamentos de Fı́sica, Mecânica, vol. 1 − D. Halliday, R. Resnick e J. Walker, Editora LTC • Fı́sica para Cientistas e Engenheiros: Mecânica, vol. 1 − Paul A. Tipler, Editora LTC • Sears e Zemansky Fı́sica: Mecânica, vol. 1 − Hugh D. Young & Roger A. Freedman, Editora Addison Wesley • Fı́sica: um curso universitário, vol. 1 − Mecânica Marcelo Alonso & Edward J. Finn, Editora Edgard Blücher • Curso de Fı́sica Básica: Mecânica, vol. 1 − H. Moysés Nussenzveig, Editora Edgard Blücher • The Feynman Lectures on Physics, vol. 1 − Richard P. Feynman, Robert B. Leighton, Matthew Sands. Editora Addison Wesley. Metodologia de Ensino • O programa, dividido em unidades, será apresentado em aulas expositivas com discussão dos tópicos mais importantes das unidades assim como de exercı́cios. Uma relação mı́nima de exercı́cios e problemas de cada unidade será fornecida ao inı́cio de cada aula. Aprendizagem • Sugere-se que os estudantes dediquem, pelo menos, dez horas semanais às atividades extra-classe. Espera-se que os estudantes tenham, pelo menos, lido com antecedência o conteúdo da aula que irão assistir. Os problemas e exercı́cios fornecidos devem ser utilizados pelo estudante como controle do seu entendimento dos princı́pios básicos apresentados nas unidades. Avaliação • A avaliação principal da parte teórica será realizada por meio de três provas parciais individuais e sem consulta distribuı́das a saber (datas prováveis): • 1a. Prova (PI ) : 11/11/2013. Conteúdo: unidades 2, 3, 4 e 5 • 2a. Prova (PII ) : 16/12/2013. Conteúdo: unidades 6, 7, 8 e 9 • 3a. Prova (PIII ) : 10/02/2014. Conteúdo: unidades 10, 11 e 12 • Prova substitutiva: não há. • Todas as provas de reposição serão realizadas no dia 14/02/2014. • Não será permitida a realização de provas em outra turma. • É proibido o uso de calculadoras ou similares para a realização das provas. • Não serão toleradas fraudes, “colas”, etc. Os estudantes que as praticarem serão sumariamente reprovados. • Nota Final: 2 Nota = 3 PI + PII + PIII 3 + 1 (NE) 3 onde NE é nota referente à parte experimental. Para aprovação, é necessário que Nota ≥ 5, 0. • Maiores informações, notas das provas, listas de problemas e provas antigas: http://www.fis.ufba.br/˜angelo
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