UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO
CAMPUS DUQUE DE CAXIAS
PLANO DE ENS INO
1. DADOS DE IDENTIFICAÇÃO
CURSO: Nanotecnologia
DISCIPLINA: Mecânica Clássica 1 ANO/PERÍODO: 2018/2
CARGA HORÁRIA: 60h (teórica)
PROFESSOR: Marcus Vin icius de Oliveira Moutinho
CÓDIGO: XFS243
CRÉDITOS: 4 TURMA: 8259
2. HORÁRIO DAS AULAS
DIA DA S EMANA HORÁRIO / LOCAL
2ªf e 4ªf 10:00 às 12:00 / Sala 12 (SCS)
3. EMENTA
- Elementos de mecânica newtoniana.
- Movimento de uma partícula em u ma, duas e três dimensões. - Movimento de um sistema de partícu las.
- Oscilações lineares e não-lineares. - Corpos rígidos.
- Rotações em torno de um eixo . - Estática.
- Gravitação
4. OBJETIVOS
- Pensar no problema de física em termos matemáticos.
- Dar u ma base, para estudos mais avançados da Física, que serão vistos nos cursos de Eletro magnetis mo e Mecânica Quântica, por exemp lo.
- Co mpreender de maneira pro funda os princípios fundamentais da Mecânica e tratar detalhadamente alguns problemas de fundamental importância para Física.
- In iciar estudo de conceitos e notações como por exemplo de análise vetorial, neste estágio, onde o tratamento ainda é razoavelmente fácil, por não tratar nenhum conceito físico novo.
5. CONTEÚDO PROGRAMÁTICO 1. Leis de Newton do Movimento
1.1 Mecânica Clássica 1.2 Espaço e Tempo 1.3 Massa e Força
1.4 Primeira e Segunda Leis de Newton: Referenciais Inerciais 1.5 A Terceira Lei e a Conservação do Momento
1.6 A Segunda Lei de Newton em Coordenadas Cartesianas 1.7 Coordenadas Polares Bid imensionais
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2.2 Resistência do Ar Linear
2.3 Trajetória e Alcance em u m Meio Linear 2.4 Resistência do Ar Quadrática
2.5 Movimento de u ma Carga em u m Campo Magnético Unifo rme * 2.6 Exponenciais Co mp lexas *
2.7 Solução para u ma Carga em u m Campo B * 3. Momento e Momento Angular
3.1 Conservação do Momento 3.2 Foguetes
3.3 O Centro de Massa
3.4 Momento Angular de uma Ún ica Partícula 3.5 Momento Angular de Várias Partículas 4. Energia
4.1 Energia Cinética e Trabalho
4.2 Energia Potencial e Forças Conservativas 4.3 Força co mo o Gradiente da Energia Potencial 4.4 A Segunda Condição para que F seja Conservativa 4.5 Energia Potencial Dependente do Tempo
4.6 Energia para Sistemas Lineares Unidimensionais 4.7 Sistemas Un idimensionais Cu rvilíneos
4.8 Forças Centrais
4.9 Energia de Interação de Duas Partícu las 4.10Energia de u m Sistema de Várias Partícu las 5. Oscilações
5.1 Lei de Hooke
5.2 Movimento Harmônico Simp les 5.3 Osciladores Bidimensionais 5.4 Oscilações Amo rtecidas
5.5 Oscilações Amo rtecidas Forçadas 5.6 Ressonância
5.7 Séries de Fourier *
5.8 Solução por Série de Fourier para o Oscilador Forçado * 5.9 O Deslocamento RMQ: Teorema de Parseval *
6. Problemas de Força Central para Dois Corpos ** 6.1 O Problema
6.2 CM e Coordenadas Relativas: Massa Reduzida 6.3 As Equações de Movimento
6.4 O Problema Unid imensional Equivalente 6.5 A Equação da Órb ita
6.6 As Órbitas de Kepler
6.7 As Órbitas de Kepler Ilimitadas 6.8 Mudanças de Órbitas
7. Mecânica em Referenciais Não Inerciais ** 7.1 Aceleração sem Rotação
7.2 As Marés
7.3 O Vetor Velocidade Angular
7.4 Derivadas Temporais em u m Referencial em Rotação 7.5 Segunda Lei de Newton em u m Referencial em Rotação 7.6 A Força Centrífuga
7.7 A Força de Coriolis
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8. Movimento de Rotação de Corpos Rígidos ** 8.1 Propriedades do Centro de Massa
8.2 Rotação em Torno de um Eixo Fixo
8.3 Rotação em Torno de Qualquer Eixo: o Tensor de Inércia 8.4 Eixos Principais de Inércia
8.5 Determinando os Eixos Principais: Equações de Autovalor 8.6 Precessão de um Pião devido a u m Torque Fraco * 8.7 Equações de Euler *
8.8 Equações de Euler co m Torque Zero * 8.9 Ângulos de Euler *
8.10Movimento de u m Pião *
9. Osciladores Acoplados e Modos Normais ** 9.1 Duas Massas e Três Molas
9.2 Molas Idênticas e Massas Iguais 9.3 Dois Osciladores Fracamente Acoplados
* Tópicos opcionais.
** Referem-se aos capítulos 8, 9, 10 e 11 do livro texto principal (John Taylor), respectivamente.
6. METODOLOGIA
A metodologia utilizada na disciplina consiste em aulas expositivas e dialogadas, onde o estudante possa discutir e analisar os conteúdos trabalhados em sala, expondo suas dúvidas e colaborações. O estudante terá a oportunidade de trabalhar em grupo, resolvendo problemas que visem à aplicação do conhecimento através de listas de exercícios.
7. AVALIAÇÃO
O processo de avaliação da disciplina englobará três provas teóricas, P1, P2 e P3, envolvendo aproximadamente um terço do conteúdo total em cada u ma delas. As provas P1, P2 e P3 terão pontuação máxima de 10,0 pontos e o aluno que obtiver méd ia nas três provas maior ou igual a 5,0 pontos será aprovado, desde que em nenhuma das provas tenha tido aproveitamento inferio r a 2,0 pontos . O aluno que faltar u ma das provas ou obtiver aproveitamento inferio r a 2,0 pontos em alguma delas, deverá realizar a prova substitutiva (PS) cujo conteúdo será toda a matéria do curso. A PS será aberta para qualquer aluno que desejar realizá-la, entretanto, neste caso, a nota da PS irá obrigatoriamente substituir a menor nota das provas P1, P2 e P3, mes mo que a nota da PS seja inferio r. Prob lemas selecionados das listas de exercícios podem eventualmente ser utilizados como bonificação, elevando a nota de cada uma das três provas em até 11%, desde que sejam entregues até a data da prova e estejam resolvidos corretamente.
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 8.1 BIBLIOGRAFIA BÁS ICA
1 - John R. Taylo r, Mecânica Clássica - Editora Bookman
2 - João Barcelos Neto, Mecânica Newtoniana, Lagrangiana e Hamiltoniana – Ed itora Livraria da Física 8.2 BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR
1 - Feynman, Leighton e Sands - Lições de Física de Feynman I – Editora A RTMED
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9. CRONOGRAMA DE AULAS DO S EMES TRE
DATA HORAS CONTEÚDO
06/08/18 - INAUGURAÇÃO CAMPUS SANTA CRUZ DA S ERRA
08/08/18 2hs AULA ADIADA
13/08/18 2hs AULA ADIADA
15/08/18 2hs AULA ADIADA
20/08/18 2hs Massa e força. Primeira e Segunda Leis de Newton: referenciais inerciais
22/08/18 2hs A Terceira Lei e a conservação do mo mento
27/08/18 2hs A Segunda Lei de Newton em coordenadas cartesianas
29/08/18 2hs Coordenadas polares bidimensionais
03/09/18 2hs Resistência do ar
05/09/18 2hs Momento e mo mento angular
10/09/18 2hs Foguetes e centro de massa
12/09/18 2hs Momento Angular de uma e de várias partículas
17/09/18 2hs Exemplos e aplicações
19/09/18 2hs PROVA 1 (P1)
24/09/18 2hs Energia cinética e trabalho
26/09/18 2hs Energia potencial e fo rças conservativas
01/10/18 2hs Energia potencial dependente do tempo
03/10/18 2hs Forças centrais
08/10/18 2hs Exemplos e aplicações
10/10/18 2hs Exemplos e aplicações
15/10/18 2hs SIAC
17/10/18 2hs SIAC
22/10/18 2hs Energia de u m sistema de duas ou várias partículas
24/10/18 2hs Lei de Hooke e Movimento Harmônico Simp les
29/10/18 2hs As equações de movimento
31/10/18 2hs A equação da órbita de Kepler
05/11/18 2hs Exemplos e aplicações
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14/11/18 2hs Derivadas temporais em u m referencial em rotação
19/11/18 2hs Segunda Lei de Newton em u m referencial em rotação
21/11/18 2hs Força centrífuga e força de Coriolis
26/11/18 2h Rotação em torno de um eixo fixo
28/11/18 2h Rotação em torno de qualquer eixo : o tensor de inércia
03/12/18 2h Osciladores acoplados
05/12/18 2h Dois osciladores fracamente acoplados
10/12/18 2h Exemplos e aplicações
12/12/18 2h PROVA 3 (P3)
17/12/18 2h PROVA S UBS TITUTIVA (PS)
22/12/18 - TÉRMINO DO PERÍODO
01/12/18
24/12/18 - LANÇAMENTO DAS NOTAS
Data de aprovação no NDE: .
Assinatura do Professor: Data:
