UNIVERSIDADE DO ALGARVE
FCT / DEPARTAMENTO DE FÍSICA
4º MÓDULO DO ANO LETIVO 2011/2012
FÍSICA II
CURSOS: Mestrado Integrado de Engenharia Biológica, Mestrado Integrado em
Engenharia do Ambiente e Licenciatura em Ciências do Mar.
CONTEÚDOS PROGRAMÁTICOS
TERMODINÂMICA ELETROMAGNETISMO
1. Temperatura. Temperatura e a lei zero da termodinâmica, termómetros e escalas
de temperatura, expansão térmica de sólidos e líquidos, descrição macroscópica de
um gás ideal.
2. Energia em Processos Térmicos: o Primeiro Princípio da Termodinâmica.
Calor e energia interna, calor específico e calorimetria, calor latente, trabalho e
calor no processo termodinâmico, primeiro princípio da termodinâmica, algumas
aplicações do primeiro princípio da termodinâmica, mecanismos de transferência
de energia em processos térmicos.
3. Teoria Cinética dos Gases. Modelo molecular de um gás ideal, calor específico
molar de um gás ideal, processos adiabáticos para um gás ideal, distribuição da
energia, lei de distribuição de Boltzmann, distribuição das velocidades
moleculares, livre percurso médio.
4. Máquinas Térmicas, Entropia e o Segundo Princípio da Termodinâmica.
Máquinas térmicas e o segundo princípio da termodinâmica, processos reversíveis
e irreversíveis, máquina de Carnot, máquinas de gasolina e diesel, bombas de calor
e refrigeradores, entropia, variações de entropia em processos irreversíveis,
entropia numa escala microscópica.
5. Força Elétrica e Campo Elétrico. Propriedades das cargas elétricas, isolantes e
condutores, lei de Coulomb, campo elétrico, linhas do campo elétrico, movimento
de partículas carregadas num campo elétrico uniforme.
6. Lei de Gauss. Fluxo elétrico, lei de Gauss, aplicações da lei de Gauss, condutores
em equilíbrio eletrostático.
7. Potencial Elétrico. Diferença de potencial e potencial elétrico, diferenças de
potencial num campo elétrico uniforme, potencial elétrico e energia potencial
elétrica de cargas pontuais, obtenção do campo elétrico pelo potencial elétrico,
potencial elétrico devido a distribuições contínuas de carga, potencial elétrico dum
condutor carregado.
1
8. Capacidade e Dielétricos. Definição de capacidade, combinações de
condensadores, energia acumulada num condensador carregado, condensadores e
dielétricos.
9. Corrente Elétrica e Resistência. Corrente Elétrica, resistência e lei de ohm, um
modelo estrutural para a condução elétrica, supercondutores, energia elétrica e
potência.
10. Circuitos de Corrente Contínua. Fontes de força eletromotriz, resistores em série
e em paralelo, regras de Kirchhoff e circuitos simples de corrente contínua,
circuito RC.
11. Força Magnética e Campo Magnético. Campo magnético, força magnética sobre
um condutor de corrente, torque sobre uma espira de corrente num campo
magnético uniforme, movimento de uma partícula carregada num campo
magnético, aplicações do movimento de partículas carregadas num campo
magnético.
12. Fontes de Campo Magnético. Lei de Biot-Savart, força magnética entre dois
condutores paralelos, lei de Ampère, campo magnético dum solenoide, fluxo
magnético, lei de Gauss no magnetismo, magnetismo na matéria.
13. Lei de Faraday e Indutância. Lei de Faraday da indução, a força eletromotriz de
movimento, lei de Lenz, forças eletromotrizes induzidas e campos elétricos,
autoindutância, circuitos RL.
EXPERIÊNCIAS
1. Equivalente elétrico do calor.
2. Calorimetria.
3. Campo elétrico num condutor extenso a duas dimensões percorrido por corrente
elétrica estacionária.
4. Campo magnético no exterior de um condutor.
5. Indução magnética.
BIBLIOGRAFIA
[1] Princípios de Física, Volume 2 e Volume 3, Raymond A. Serway, John W.
Jewet, Thomson, 3ª edição, 2004.
[2] Física, Marcelo Alonso, Edward Finn, Addison-Wesley, 1ª edição, 1999.
[3] Física 2 e Física 3, David Halliday, Robert Resnick, Kenneth S. Krane, John
Wiley & Sons, 4ª edição, 1996.
[4] Física Conceitual, Paul G. Hewitt, Addison Wesley, 9ª edição, 2002.
[5] Física, Volume 1b, Volume 2ª, Paul. A. Tipler, Worth Publishers, 2ª edição,
1982.
[6] Introdução à Física, Jorge Dias et al, Mc Graw-Hill, 1992.
[7] Physics for Scientists and Engineers, Raymond A. Serway, John W. Jewet,
Thomson , 6ª edição, 2004.
[8] General Physics with Bioscience Essays, Jerry B. Marion e William F. Hornyak,
2ª edição, John Wiley & Sons, 1985.
2
Os apontamentos das aulas teóricas, a ficha de problemas, os protocolos das
experiências, a planificação das aulas teóricas e das aulas práticas, as sebentas sobre
Análise dos Erros dos Resultados Experimentais, Análise Gráfica dos Resultados
Experimentais, Tratamento de Dados e Análise de Erros, Modelo de Relatório, e os
sumários
das
aulas
podem
ser
encontrados
na
minha
página:
http://w3.ualg.pt/~arodrig/Ensino.htm ou na Tutoria Eletrónica.
OBJETIVOS PEDAGÓGICOS
O objetivo da disciplina é ensinar aos alunos os conceitos básicos mais importantes da
Termodinâmica e do Eletromagnetismo, e prepará-los para que consigam aplicar os
conhecimentos teóricos na resolução de problemas simples. Ao longo da cadeira serão
apresentados exemplos de aplicação prática dos fenómenos estudados, no sentido de
motivar os alunos e de demonstrar a importância (e necessidade) do estudo destes
temas. O objetivo da parte prática da disciplina é contactar com os fenómenos físicos
através da observação e experimentação no laboratório, obter e analisar os dados
experimentais, efetuar o cálculo de erros, e elaborar de forma clara e concisa, relatórios
relativos às experiências feitas no Laboratório. Dessa forma os alunos desenvolverão
competências para o estudo de disciplinas que requeiram conhecimentos gerais de
Física tais como: Fundamentos de Fenómenos de Transporte, Transferência de Massa
em Sistemas Biológicos, Fundamentos de Ciências da Terra Fenómenos de
Transferência, Hidráulica, Meteorologia e Climatologia, etc.
ESTRATÉGIAS/MÉTODOS DE ENSINO-APRENDIZAGEM
As aulas teóricas assentarão essencialmente no método expositivo com recurso a
projeções de PowerPoint. Os alunos serão incentivados a discutir os conceitos dos
conteúdos ministrados. Nas aulas teórico-práticas proceder-se-á, à resolução de
exercícios de aplicação. Protocolos das aulas laboratoriais serão previamente fornecidos
aos alunos, sendo a realização de cada trabalho precedida da discussão dos objetivos e
metodologia indicada no protocolo.
MÉTODOS DE AVALIAÇÃO, RESPETIVA PONDERAÇÃO E CÁLCULO DA
CLASSIFICAÇÃO FINAL
A avaliação será contínua e consistirá de 5 trabalhos práticos, indispensáveis para obter
aprovação na disciplina, e um exame. As aulas práticas, teóricas e teórico-práticas são
de frequência obrigatória. Só poderão fazer o exame os alunos com nota de laboratório
igual ou superior a 10 valores. O exame (normal, melhoria de nota, recurso, época
especial) consistirá de uma prova escrita e sem consulta. A nota final da disciplina
corresponderá a 70% da nota do exame e 30% da nota de laboratório.
A docente responsável pela disciplina
Professora Doutora Ana Rodrigues
3