Física I - Universidade Católica Portuguesa

U N I V E R S I D A D E C A T ÓL I C A P O R T U GU E S A
FACULDADE DE ENGENHARIA
Disciplina de
FÍ SI CA I
Contexto da Disciplina
Horas de Trabalho do Aluno
Curso(s): Licenciaturas em Engenharia (1º ciclo)
Aulas Teóricas
30h
Ano Curricular | Semestre: 1º ano | 2º semestre
Aulas Teórico-Práticas
60h
Ano Académico: em vigor
Aulas de Laboratório
15h
ECTS: 7 créditos
Total de horas de Contacto
105h
Total de horas sem Contacto
91h
Total de horas de Trabalho do Aluno
196h
Tipo de Aulas: Teóricas, Teórico-Práticas e Laboratório
Descrição e Objectivos da Disciplina
A disciplina de Física I é uma introdução às noções fundamentais da Física, e incide sobretudo no estudo
da Mecânica. Pretende-se que o aluno compreenda os princípios fundamentais, saiba interpretar os
fenómenos básicos e conheça as suas aplicações nas várias áreas de engenharia ministradas na Faculdade.
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Programa
1. Introdução à Física: Grandezas físicas e unidades. Sistema Internacional de Unidades. Incerteza e
algarismos significativos. Cálculo vectorial: soma, diferença, produto interno e produto externo de
dois vectores.
2. Movimento unidimensional: Deslocamento, tempo e velocidade média. Velocidade instantânea.
Movimento rectilíneo uniforme. Aceleração média e instantânea. Movimento rectilíneo
uniformemente acelerado. Queda de graves e movimento de projécteis.
3. Movimento a duas e três dimensões: Vectores posição, velocidade e aceleração. Movimento de
projécteis. Movimento circular. Velocidade Relativa.
4. Leis de Newton: Forças e interacções. 1ª lei de Newton. 2ª lei de Newton. Massa e peso. 3ª lei de
Newton.
5. Aplicações das leis de Newton: Sistema de partículas em equilíbrio. Dinâmica de um sistema de
partículas. Forças de atrito. Dinâmica do movimento circular.
6. Trabalho e energia cinética: Trabalho. Relação entre o trabalho e a energia cinética. Trabalho e
energia na presença de forças variáveis. Potência.
7. Energia potencial e conservação de energia: Energia potencial gravítica. Energia potencial elástica.
Forças conservativas e não conservativas. Força e energia potencial. Diagramas de energia.
8. Momento linear, impulso e colisões: Momento Linear e impulso. Conservação do momento linear.
Colisões inelásticas. Colisões elásticas. Centro de massa.
9. Rotação de Corpos Rígidos: Velocidade angular e aceleração angular. Rotação com velocidade
angular constante. Relação entre cinemática linear e angular. Momento de inércia e energia de
rotação. Teorema do eixo paralelo.
10. Dinâmica do Corpo Rígido: Momento de uma força. Momento das forças aplicadas e aceleração
angular do corpo rígido. Rotação de um corpo rígido em torno de um eixo em movimento. Trabalho
e potência no movimento de rotação. Momento angular. Conservação do momento angular.
11. Equilíbrio: Condição de equilíbrio. Centro de gravidade. Equilíbrio do corpo rígido.
12. Movimento periódico: Movimento oscilatório. Movimento harmónico simples. Energia no
movimento harmónico simples. O pêndulo simples. O pêndulo físico. Oscilações amortecidas.
Oscilações forçadas e ressonância.
13. Ondas mecânicas: Tipos de ondas mecânicas. Ondas periódicas. Descrição matemática de uma
onda. Velocidade de uma onda transversal. Energia associada a uma onda. Sobreposição e
interferência de ondas. Ondas estacionárias. Modos normais de uma onda.
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Equipa Docente
José Braga | REGENTE | [email protected]
Professor auxiliar da Universidade Católica Portuguesa e doutorado em Biofísica pela Faculdade de
Ciências da Universidade de Lisboa. Licenciou-se em Engenharia Física Tecnológica pelo Instituto Superior
Técnico em 1999. Após a conclusão do doutoramento em Março de 2007, iniciou a sua investigação de
pós-doutoramento no Instituto de Medicina Molecular da Faculdade de Medicina da Universidade de
Lisboa. Os seus principais interesses de investigação situam-se na confluência entre a Biologia molecular e
a Física
Jorge Rebelo | [email protected]
Professor Auxiliar da Faculdade de Engenharia da Universidade Católica Portuguesa. Licenciou-se em
Engenharia Física Tecnológica pelo Instituto Superior Técnico (UTL) e doutorou-se em Bioquímica
Estrutural em 2004 na Universidade Técnica de Munique (TUM). Frequentou um mestrado em Física
Médica/Eng. Biomédica na Faculdade de Ciências de Lisboa.
Desenvolveu várias actividades em diversas áreas das quais se destacam os trabalhos como investigador
em Cristalografia de raios-X e Bioquímica-Física de Proteínas no Instituto de Tecnologia Química e
Biológica (ITQB), no Centro de Química Fina e Biotecnologia (CQFB) da Universidade Nova de Lisboa e
também no Instituto Max-Planck (MPI) para a Bioquímica (em Munique, Alemanha). Tem ainda formação
técnica e experiência nas áreas da Programação, Bioinformática e Tecnologias da Informação onde
desenvolveu actividades de consultoria. A experiência de ensino superior inclui também vários semestres
entre 1997 e 2000 como Monitor de Física no Instituto Superior Técnico.
Paulo Simões | [email protected]
Assistente da Faculdade de Engenharia da Universidade Católica Portuguesa. Doutorando em Engenharia
e Infra-estruturas dos Transportes na Universidade Politécnica de Madrid. Mestre em Transportes (ISTUTL) em 1997. Licenciado em Engenharia Civil (IST-UTL) em 1991. Responsável Técnico por diversas Obras
de Construção Civil de Edifícios. Consultor e Especialista em Transportes.
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Metodologia de Ensino
O ensino da disciplina assenta em aulas teóricas, aulas teórico-práticas e em aulas de laboratório. O
objectivo das aulas teóricas é apresentar os conceitos e resultados fundamentais da Física, realçando a
sua relevância para aplicações em Engenharia. As aulas teórico-práticas, visam sobretudo a resolução de
exercícios pelos alunos proporcionando-lhes uma visão mais prática dos conceitos teóricos, fomentandose ainda a iniciativa e a participação. As aulas de laborarório permitem aos alunos observar e fazer
experiências em alguns sistemas físicos, fazendo com que procurem explicações para os fenómenos
observados à luz dos conhecimentos adquiridos e, simultaneamente, desenvolvam um sentido crítico face
às metodologias usadas e aos resultados obtidos. Recomenda-se aos alunos que invistam em média 5
horas semanais de estudo individual durante o decurso do semestre
Metodologia de Avaliação
O tipo de avaliação da disciplina é o designado por Avaliação Contínua e Exame. O peso na Nota Final da
Avaliação Contínua é de 40% e do Exame é de 60%. Todas as notas parciais (AC e Exame) são arredondadas
às décimas.
AVALIAÇÃO CONTÍNUA. 25% da nota da AC corresponde à média das notas dos dois melhores testes (nota
mínima: 6.0 valores). 25% da nota da AC corresponde à média das 3 melhores notas obtidas em exercícios
realizados no final das aulas teórico-práticas (sem nota mínima). 50% da nota da AC, corresponde à
avaliação na componente laboratorial (nota mínima: 10.0 valores). A nota final na avaliação contínua tem
de ser superior a 8.0 valores.
EXAME. A nota do exame terá de ser superior ou igual a 10.0 valores.
NOTA FINAL. A nota final é então calculada usando as seguintes fórmulas:
N AC = 0.25 × N Testes + 0.25 × N Exercícios + 0.5 N Laboratório
N Final = 0.6 × N Exame + 0.4 × N AC
A nota final é arredondada às unidades. Se a nota final for superior a 16 valores, o aluno será chamado a
um exame oral. Caso não compareça, ou não demonstre conhecimentos à altura dessa nota, a nota final
será de 16 valores.
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Bibliografia
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Bibliografia obrigatória: University Physics with Modern Physics, 12 Edition
H. Young e R. Freedman
Pearson Education, 2008
th
Bibliografia complementar: Physics for Scientists and Engineers, 5 Edition
P. Tipler e G. Mosca
Freeman and Company, 2004
th
Fundamentals of Physics, 7 Edition
D. Halliday, R. Resnick e J. Walker
Wiley, 2005
th
Physics for Scientists and Engineers, 6 Edition
R. Serway e J. Jewett
Thomson Brooks/Cole, 2004
The Feynman Lectures on Physics, Vol. 1
R. Feynman, R. Leighton e M. Sands
Addison-Wesley, 1970
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