Física I/PhysicsI
6.2.1.2. Docente responsável e respectivas horas de contacto na unidade curricular (preencher o nome completo): Paulo Manuel de Araújo Sá (35 h T – 1 turma/class; 21 h PL – 1 turma/class)
6.2.1.3. Outros docentes e respectivas horas de contacto na unidade curricular: Luís Miguel Fortuna Rodrigues Martelo (21 h PL – 1 turma/class),
João Manuel Viana Parente Lopes (42h PL – 2 turmas/classes).
6.2.1.4. Objectivos de aprendizagem (conhecimentos, aptidões e competências a desenvolver pelos estudantes): O objetivo é o de adquirir conhecimentos técnicos baseados nos princípios físicos fundamentais necessários à análise de problemas mecânicos, usando a simplificação e a lógica e a utilização de ferramentas matemáticas adequadas.
No final desta unidade curricular, o estudante deve ser capaz de: - Usar corretamente as leis que regem os fenómenos estudados;
- Usar vocabulário técnico apropriado para explicar os conceitos e os fenómenos estudados, bem como descrever algumas das suas aplicações práticas;
- Ter uma atitude crítica perante os resultados finais obtidos, recorrendo à análise dimensional, a estimativas das ordens de grandeza esperadas, ao estudo da interdependência entre as grandezas envolvidas e ao estudo do comportamento da solução em casos-limite.
As competências que são objeto do processo de avaliação (teste de avaliação distribuída e exame final) são as seguintes:
- Uso correto das leis que regem os fenómenos estudados. - Atitude critica perante os resultados finais
6.2.1.4. Learning outcomes of the curricular unit:
The aim is to acquire technical knowledge based on fundamental physical principles necessary to analyse mechanical problems, using simplification and logic, as well as the appropriate mathematical tools. By the end of this course unit, the student should be able to:
- Properly use the laws governing the phenomena studied;
- Use appropriate vocabulary to explain technical concepts and phenomena studied, as well as describe some of their practical applications;
- Have a critical attitude towards the final results obtained resorting to dimensional analysis, estimates of expected orders of magnitude, study of the interdependence between the quantities involved and the study of the behaviour of the solution in borderline cases.
The skills subject to an assessment process (distributed evaluation test and final exam) are as follows: - Correct use of the laws governing the phenomena studied.
- Critical attitude towards the final results.
6.2.1.5. Conteúdos programáticos:
1. – Apresentação e introdução à Física. Unidades e grandezas físicas 2. – Vetores 3. – Movimento retilíneo 4. - O movimento em duas e três dimensões 5. - As leis de Newton do movimento 6. - Equilíbrio 7. – Aplicações das leis de Newton 8. - Trabalho e energia cinética 9. - Energia potencial e conservação da energia 10. - Quantidade de movimento, impulso e colisões 11. - Rotação de corpos rígidos 12. - Dinâmica do movimento de rotação
6.2.1.5. Syllabus:
1 – Presentation and introduction to Physics. Unities and physical quantities. 2- Vectors. 3 - Motion along a straight line. 4 - Motion in two and three dimensions. 5 - Newton's laws of motion. 6 – Equilibrium. 7 - Applications of Newton´s laws. 8 - Work and kinetic energy. 9 - Potencial energy and energy conservation. 10 - Momentum, impulse, and collisions. 11 - Rotation of rigid bodies. 12 - Dynamics of rotational motion
6.2.1.6. Demonstração da coerência dos conteúdos programáticos com os objectivos da unidade curricular.
Na UC é feito o estudo da mecânica física básica usando cálculo diferencial e integral.Os objetivos (uso correto das leis fundamentais dos fenómenos físicos-mec.newtoniana-e sentido crítico na análise dos resultados obtidos)estão vertidos nos Cap.1-12.
Procura-se:a) apresentar discussão detalhada dos conceitos básicos da Mecânica Clássica,com ênfase nos aspetos essenciais,procurando desenvolver a intuição e a capacidade de pensar em termos físicos;b)introduzir as ferramentas matemáticas necessárias sempre com motivação física;c)desenvolver a capacidade de aplicar
matemática. a problemas do mundo real da física e da engenharia;d)incluir exemplos de aplicação não triviais para ilustrar o alcance dos resultados obtidos e fazendo referência, sempre que possível, a tópicos de interesse atual;e)realizar algumas experiências simples de Mec. para desenvolver a destreza experimental,a atitude no laboratório e o contacto com algumas técnicas e instrumentos utilizados no Lab. de Física.
6.2.1.6. Demonstration of the syllabus coherence with the curricular unit's objectives.
In the UC students study basic mechanical physics,using differential and integral calculus. The goals (correct use of the fundamental laws of physical phenomena - Newtonian mech.-and critical thinking in the analysis of
results)are in Ch.1-12.Aims at: a) provide a detailed discussion of the basic concepts of classical
mechanics,emphasising essential aspects, seeking to develop intuition and ability to think in physical terms, b ) introduce the mathematical tools necessary always motivated by physics,c) develop the ability to apply
mathematics to real-world problems of physics and engineering, d) include non-trivial application examples to illustrate the range of results obtained with reference, when possible, to the current topics of interest, and ) perform some simple mechanical experiments to develop experimental skill, the attitude in the lab and contact with some techniques and tools used in Physics Laboratory .
6.2.1.7. Metodologias de ensino (avaliação incluída):
-TEÓRICO-PRÁTICAS: incluem a apresentação e discussão da matéria, e resolução problemas.
-PRÁTICAS: incluem 2 partes: 1ª parte- exposição e discussão de problemasresolvidos,realizada pelo docente da turma; 2ª parte-resolução pelos estudantes de problemas. 3 aulas são no Laboratório de Física (B234), 3 trabalhos práticos. NOTA: Numa (1) das aulas práticas um miniteste é feito para avaliação distribuída.
Avaliação distribuída com exame final
Frequência: i) avaliação distribuída uma classificação superior a : 3; ii) não exceder o número limite de faltas às aulas de tipo P (25 % do total)
Fórmula: CF = EF + AD CF(0 -20): Classificação Final; EF(0 -13):Exame Final;
AD(0–7):Avaliação Distribuída, sendo: AD = TPL + MT , onde TPL (0 – 4,5 valores) – Trabalhos Práticos de Laboratório, MT = [Q (0 - 1,5 valores) – Questionário de escolha múltipla] + [P (0 - 1,0 valores) - Problema já anteriormente sugerido numa aula TP] - miniteste
6.2.1.7. Teaching methodologies (including evaluation):
- Theoretical-practical:include the presentation and discussion of topics and problem solving.
- Lab includes 2 parts:1st part- presentation and discussion of problems solved, done by the teacher; 2nd part- Problem solving by students. 3 classes are in the Physics Laboratory(B234),3 practical assignments. Obs.: In one (1) of the practical classes a mini-test is taken for distributed evaluation.
Distributed evaluation with final exam
Attendance:i) distributed evaluation with classification higher than: 3; ii) not exceed the maximum number of absences to lab classes(25 % of total)
Formula : CF = EF + AD CF (0-20):Final Mark EF (0-13):Final Exam
AD ( 0-7): Distributed Evaluation , where: AD = TPL MT + , where TPL ( 0 to 4.5 points) - Practical Work Laboratory , MT = [ Q (0 - 1,5 points ) - multiple Choice Quiz ] + [ P ( 0 to 1.0 points) - Problem previously suggested a TP class ] - mini-test
6.2.1.8. Demonstração da coerência das metodologias de ensino com os objectivos de aprendizagem da unidade curricular.
A Física é uma ciência experimental e assim, apesar da sua natureza abstrata, todas as equações da Física estão baseadas em observações experimentais. Por isso, é importante a observação direta dos fenómenos descritos nas aulas expositivas e de exercícios. A unidade curricular contempla a realização de algumas experiências simples por forma a desenvolver nos estudantes a destreza experimental, a atitude no laboratório e o contato com algumas técnicas e instrumentos utilizados no laboratório.
São as contingências de ordem prática – tempo e salas de laboratório disponíveis, custos associados, número de estudantes envolvidos e a premente necessidade de que os estudantes resolvam problemas com acompanhamento (porque a Física não pode ser aprendida passivamente, não havendo qualquer substituto para a resolução de problemas) - que limitam a três o número destas aulas. Mas mesmo este pequeno número de aulas permite que os estudantes se lembrem de que a Física é uma ciência experimental.
6.2.1.8. Demonstration of the coherence between the teaching methodologies and the learning outcomes. Physics is an experimental science and so, despite its abstract nature, all equations of physics are based on experimental observations. Therefore, a direct observation of the phenomena described in lectures and exercises is important. The curricular unit includes the conduction of some simple experiments in order to develop the
students’ experimental dexterity, attitude in the lab and contact with some techniques and instruments used in the laboratory.
Practical contingencies - time and lab rooms available, associated costs, number of students involved and the need for students to solve problems while being monitored (because physics cannot be learned passively, there is no substitute for problem solving) - which limit the number of these classes to three. But even this small number of classes allows students to remember that physics is an experimental science.
6.2.1.9. Bibliografia principal:
- H. D. Young, R. A. Freedman; Física I, Pearson
- Young, Hugh D.; University Physics. ISBN: 0-201-84769-8
- R. A. Serway, J. W. Jewett, Jr.; Princípios de Física - volume 1, Thomson, 2004. ISBN: 8522103828 - P. A. Tipler, G. Mosca; Física para Cientistas e Engenheiros - Volume 1: Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica, LTC, 2009. ISBN: 9788521617105
- Marcelo Alonso, Edward J. Finn; Física, Escolar Editora, 2012. ISBN: 978-9725923337
Mapa IX - Programação e Métodos Numéricos/Numerical Methods and Programming