Física I

Conhecimentos de Base Recomendados

Conhecimentos e competências fundamentais adquiridos durante o ensino secundário.

Métodos de Ensino

A unidade curricular é composta por 3 tipos de aulas:

  1. Aulas teóricas, nas quais se faz a exposição dos conteúdos que constam do programa da UC.
  2. Aulas teórico-práticas, nas quais se procede à resolução de exercícios aplicando os conhecimentos expostos nas aulas teóricas. 
  3. Aulas laboratoriais, nas quais se procede à realização de experiências no âmbito dos conteúdos programáticas da UC.

Regimento dos Trabalhos Práticos:

1. A inscrição dos alunos por grupos (de dois ou três alunos) é feita na primeira semana letiva de aulas,
dando-se conhecimento aos alunos do calendário para a realização dos trabalhos práticos.

2. Serão realizados 4 trabalhos práticos:
2.1. Determinação experimental da aceleração de um objeto num plano inclinado sem atrito, usando uma calha de ar;
2.2. Calibração de um dinamómetro e montagem experimental de um sistema de forças concorrentes em equilíbrio utilizando duas massas, um dinamómetro e uma escala graduada para medição de ângulo;
2.3. Determinação experimental da aceleração da gravidade utilizando um pêndulo gravítico;
2.4. Determinação experimental do momento de inércia de: um dispositivo rotacional, massas pontuais e de um cilindro.

3. A entrega de um pré-relatório, é condição necessária para o acesso à realização dos trabalhos
laboratoriais. (Nota: O pré-relatório encontra-se no material de apoio acessível na página da disciplina).

4. As dúvidas sobre os trabalhos práticos a realizar e em particular sobre a elaboração do pré-relatório
devem ser esclarecidas prévia e atempadamente com o docente da disciplina.

Resultados de Aprendizagem

Objetivos:

  • Compreensão das leis fundamentais da Natureza no domínio da Mecânica Clássica.
  • Assimilação dos conteúdos descritos no programa.
  • Aplicação dos conhecimentos adquiridos na resolução de problemas e na interpretação de resultados.

Competências:

  • Capacidade de apreender os conceitos teóricos de leis físicas e de os relacionar com situações práticas.
  • Resolução de problemas.
  • Análise crítica de resultados obtidos.
  • Aquisição autónoma de conhecimentos.
  • Interpretação de fenómenos físicos.
  • Na execução dos trabalhos laboratoriais, adquirem-se competências técnicas ao operar instrumentos de medida e interpessoais decorrentes da troca de ideias e das decisões tomadas em grupo.

 

Programa

1. Sistemas de Unidades, Algarismos Significativos e Erros
1.1. Grandezas e unidades de base do SI e unidades derivadas
1.2. Equação das dimensões e princípio de homogeneidade dimensional
1.3. Unidades SI usadas em engenharia
1.4. Mudança de sistemas de unidades
1.5. Algarismos significativos
1.6. Precisão e exatidão
1.7. Fórmula de propagação de erros para variáveis não correlacionadas

2. Cálculo Vetorial
2.1. Grandezas escalares e vetoriais
2.2. Representação gráfica de vetores
2.3. Vetores ligados, deslizantes e livres
2.4. Operações gráficas com vetores livres: multiplicação por um escalar, adição e subtração de vetores
2.5. Versores
2.6. Projeção de um vetor segundo uma direção arbitrária
2.7. Representação cartesiana de vetores: componentes de um vetor, vetor posição, módulo de um vetor,
cossenos diretores
2.8. Operações analíticas com vetores: multiplicação de um vetor por um escalar, adição e subtração de
vetores, produto escalar, produto vetorial, produto triplo composto e derivada de um vetor

3. Cinemática da Partícula
3.1. Referenciais
3.2. Noção de repouso e movimento
3.3. Vetores posição, velocidade e aceleração
3.4. Componentes tangencial e normal do vetor aceleração
3.5. Movimento unidimensional: leis do movimento
3.6. Movimento circular: ângulo ao centro, velocidade e aceleração angular
3.7. Relação entre os parâmetros angulares e lineares
3.8. Movimento bidimensional: projéteis
3.9. Movimento tridimensional

4. Dinâmica da Partícula
4.1. Leis de Newton
4.2. Princípio da independência das forças simultâneas
4.3. Forças diretamente aplicadas, de ligação e de atrito
4.4. Momento linear: princípio da conservação do momento linear
4.5. Impulso de uma força

5. Dinâmica de Rotação
5.1. Momento angular de uma partícula
5.2. Momento de uma força em relação a um ponto
5.3. Momento de uma força em relação a um eixo
5.4. Binário
5.5. Teorema da conservação do momento angular
5.6. Momento angular de um corpo rígido: momento de inércia
5.7. Equação da dinâmica de rotação do corpo rígido

6. Estática
6.1. Condição de equilíbrio de uma partícula
6.2. Condições de equilíbrio do corpo rígido
6.3. Diagramas de corpo livre

7. Trabalho e Energia
7.1. Definição de trabalho: caso geral e casos particulares
7.2. Definição de potência
7.3. Energia cinética
7.4. Teorema da energia cinética
7.5. Campos de forças conservativas: gravítico e elétrico
7.6. Energia potencial
7.7. Forças não conservativas

 

 

 

 

Docente(s) responsável(eis)

Estágio(s)

NAO

Bibliografia

Paul A. Tipler, Physics for Scientists and Engineers (qualquer edição).
• D. Halliday e R. Resnick, “Física”, Vol. 3, Livros Técnicos e Científicos, 1981.
• F. Sears, M. Zemansky e H. Young, “Física”, Vol. I e II, Livros Técnicos e Científicos, 1991.
• M. Alonso e E. Finn, “Física”, Addison Wesley, 1999.
• Documentos disponibilizados pelo docente na plataforma Moodle, que incluem entre outros: apresentações, folhas de problemas e resoluções.