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