Programa da cadeira Física I
Cursos: Matemática, Engenharia Informática, Engenharia de
Telecomunicações e Redes
Ano lectivo 2005-2006, 1º semestre
Docentes: Prof. Dr. Mikhail Benilov (aulas teóricas, regência da cadeira), Dr.ª Maria José Faria e
Dr. Nelson Almeida (aulas teórico-práticas)
Carga horária semanal: 2T + 2TP
1. Introdução
a. O que é a física?
b. Métodos de física: o método experimental, métodos teóricos de níveis diferentes
1ª parte: Mecânica
2. Introdução
a. O que é a mecânica?
b. Conceitos básicos
• Sistemas de referência
• Movimento de translação
• Corpos e partículas
3. Cinemática da partícula
a. Vectores de deslocamento e da velocidade
• Vector de deslocamento
• Vector de velocidade média
• Vector de velocidade instantânea
• Movimento uniforme
b. Velocidade de movimento rectilíneo
• Velocidades média e instantânea no caso de um movimento rectilíneo e
sua interpretação gráfica
• Cálculo da velocidade vx(t) a partir da posição x(t)
• Cálculo da posição x(t) a partir da velocidade vx(t)
c. Aceleração
• Vector de aceleração média
• Vector de aceleração instantânea
• Movimento uniformemente acelerado
• Aceleração num movimento rectilíneo. Movimento rectilíneo
uniformemente acelerado
d. Exemplos de movimentos com aceleração constante
• Queda livre
• Movimento de uma bola atirada para cima
• Movimento de um projéctil
e. Componentes tangencial e normal da aceleração
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• Aceleração num movimento circular uniforme
• Exemplo: 1ª velocidade cósmica
• Aceleração num movimento circular não-uniforme
• Aceleração num movimento não-circular
f. Velocidade e aceleração relativas
4. Dinâmica da partícula
a. Primeira lei de Newton
• Primeira lei de Newton
• Primeira lei como afirmação de existência de referenciais inerciais
b. Segunda lei de Newton
• Força
• Massa
• Segunda lei de Newton
• Sistemas de unidades mecânicas
c. Terceira lei de Newton
d. Leis de força
• Lei de Hooke
• Força de atracção gravitacional
• Forças de atrito de escorregamento e de rolamento
5. Trabalho e energia
a. Trabalho de uma força
• Trabalho de uma força constante
• Trabalho de uma força variável
• Potência
b. Energia cinética e teorema do trabalho-energia
c. Forças conservativas e energia potencial
• Forças conservativas e não conservativas
• Energia potencial
d. Conservação da energia
• Lei de conservação da energia mecânica
• Princípio de conservação da energia
6. Momento linear
a. Centro de massa
• Média ponderada
• Centro de massa de sistema de partículas
• Centro de massa de um corpo
• Movimento do centro de massa
b. Momento linear
• Definições do momento linear de uma partícula e de um sistema de
partículas
• 2ª lei de Newton em função do momento linear
c. Conservação do momento linear
d. Teoria de colisões binárias
• Colisões elásticas
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•
Colisões perfeitamente inelásticas
7. Movimento rotacional
a. Cinemática da rotação
• Velocidade angular média
• Velocidade angular instantânea
• Período e frequência do movimento circular uniforme
b. Dinâmica da rotação
• Momento da força
• Momento angular de uma partícula e de um sistema de partículas
• Conservação do momento angular
c. Rotação do corpo rígido em torno do eixo fixo
2ª parte: Termodinâmica
8. Introdução
a. O que é a termodinâmica?
• Termodinâmica e física molecular
• Áreas de utilização
b. Conceitos básicos
• Equilíbrio termodinâmico
• Equação de estado
9. Primeira lei da termodinâmica
a. Trabalho macroscópico
• Processos quase estáticos
• Trabalho macroscópico num processo elementar
• Trabalho macroscópico num processo finito
b. Primeira lei da termodinâmica
• Calor como forma da energia
• Primeira lei da termodinâmica: princípio da conservação da energia para
processos de calor
• Energia interna
• Primeira lei para alguns processos especiais
• Processo cíclico
• Processo adiabático
• Processo isocórico
• Processo isobárico
c. Capacidade térmica
• Unidade do calor
• Capacidade térmica
• Capacidades térmicas para alguns processos especiais
• Processo adiabático
• Processo isotérmico
• Processo isocórico
• Processo isobárico
• Calor específico
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• Capacidade térmica molar
• Quantidade do calor num processo finito
d. Energia interna e capacidade térmica de gás ideal
• Energia interna de gás ideal
• Capacidade térmica ao volume constante de gás ideal
• Equação de Mayer. Capacidade térmica à pressão constante de gás ideal
• Gás ideal num processo adiabático
10. Segunda lei da termodinâmica
a. Processos reversíveis e irreversíveis
• Definição
• Exemplo
• Processo quase estático não é necessariamente reversível
b. Ciclo de Carnot
• Ciclo
• Ciclo de Carnot
• Ciclo de Carnot para gás ideal
c. Segunda lei da termodinâmica
• Enunciado de Clausius
• Enunciado de Kelvin e Planck
d. Teorema de Carnot
• Teorema de Carnot
• Rendimento das máquinas térmicas
11. Entropia e outras funções termodinâmicas
a. Desigualdade de Clausius
• Desigualdade de Clausius para ciclo de Carnot
• Desigualdade de Clausius para caso geral
b. Entropia
• Entropia como função de estado
• Exemplo: entropia do gás ideal
• Variação da entropia em processos reversíveis finitos
• Processo adiabático
• Processo isotérmico
• Processo com capacidade térmica constante
• Variação da entropia em processos irreversíveis
c. Lei do aumento da entropia
• Lei do aumento da entropia
• Exemplo: expansão livre de gás ideal
• Exemplo: condução do calor
d. Funções termodinâmicas
• Funções termodinâmicas
• Método de funções termodinâmicas
Literatura
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1. R. Resnick e D. Halliday, Física 1, Física 2 (Livros Técnicos e Científicos, Rio de
Janeiro, 1990).
2. M. Alonso e E. J. Finn, Física (Addison-Wesley Iberoamericana España, S. A., 1999).
3. R. A. Serway, Física 1, Física 2 (LTC – Livros Técnicos e Científicos, Rio de Janeiro,
1996).
4. E. Fermi, Termodinâmica (Livraria Almendina, Coimbra, 1973).
Modo de Avaliação
A avaliação terá duas componentes:
•
Exame (sem consulta; as calculadoras gráficas e programáveis não são permitidas)
•
Testes (sem consulta; terão lugar de duas em duas aulas teórico-práticas a partir da 3ª; a
participação em testes não é obrigatória; as calculadoras gráficas e programáveis não são
permitidas)
A nota final da cadeira será lançada com base na nota do exame. Se a nota do exame não for
inferior a 7,5 valores, a nota final poderá ser lançada com base na nota do exame e na nota média
dos testes, as quais vão contar com pesos de 60% e 40%, respectivamente. (A nota média dos
testes será calculada como uma média aritmética de notas tiradas em todos os testes excluindo a
nota mais baixa.)
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