Física I
2013 - 2014 (1^o semestre)

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1^o Ciclo do Mestrado de Engenharia Química (1^o ano)

Horário teóricas:

terça-feira   10-1130 (C01)   sexta-feira 830-10 (C01)

Sumários

• 20-09
  Apresentação. As minhas páginas no internet: pessoal, ensino, horário, Física I, tópicos. O uso do internet no ensino, videos de demonstrações experimentais e videos sobre o desenvolvimento temporal de eventos e uma amostra.
  
• 24-09
  Movimento vertical, altura, Queda livre com resistência do meio, velocidade, resistência do ar, velocidade em função do tempo, aceleração, forças conservatívas e forças dissipatívas.
  
• 27-09
  Queda livre com resistência do meio: equação do movimento, o caso A=B=0, graficos, o caso B=0, as fórmulas, os graficos, o caso A=0, soluções, análise das fórmulas no ponto mais alto, análise das fórmulas para a velocidade terminal, os graficos.
  
• 01-10
  Um apanhado da matéria para os alunos da segunda fase, Movimento vertical, altura, Queda livre com resistência do meio, velocidade, resistência do ar, velocidade em função do tempo, aceleração, forças conservatívas e forças dissipatívas. Queda livre com resistência do meio: equação do movimento, o caso A=B=0, graficos, o caso B=0, as fórmulas, os graficos, o caso A=0, soluções, análise das fórmulas no ponto mais alto, análise das fórmulas para a velocidade terminal, os graficos.
  
• 08-10
  o coeficiente de arastamento, queda de objectos esféricos num meio viscoso. Impulsão: 27, 28, 29 e 30. Correntes laminares e turbulentes, número de Reynolds.
  
• 11-10
  Número de Reynolds, coeficiente de arasto e lei de Stokes e padrões de correntes laminares: 34, 35 e 36. Temperatura, termometros e expansão linear, expansão volumétrica, pressão.
  
• 15-10
  Unidade de pressão, pressão num fluido incompressível em função da profundidade e experiência, lei do gás ideal, constante de Boltzmann, constante universal dos gases perfeitos, constante de Avogadro, lei de Boyle-Mariotte e experiência, lei de Gay-Lussac ou de Amontons e lei de Charles. A aproximação isotérmico e barotrópico para a pressão e a densidade do ár.
  
• 18-10
  Análise do salto de Felix Baumgartner. Diagramas e transições isobáricas de fase, ponto de fusão, evaporação, transições de fase isotérmicas, ponto de ebulição. Deposição e sublimação, ponto triplo, experiência sobre o ponto triplo de dioxide de carbono, experiências sobre o ponto crítico, diagrama de fase de água.
  
• 22-10
  Análise da relação entre pressão e trabalho e o trabalho de processos isobáricos e isocóricos. A relação entre energia cinética e Temperatura, o calor num processo isobárico e capacidade calorífica a pressão constante, o calor num processo isocórico e capacidade calorífica a volume constante, máquinas termícas e o balanço energético num ciclo termodinâmico.
  
• 25-10
  calor específico de líquidos e sólidos, calor de fusão e calor de vaporização. O princípio de Bernoulli.
  
• 29-10
  O oscilador harmónico: ondas e oscilações, oscilação harmónica, a posição do equilíbrio, o o ciclo de uma oscilação, a o deslocamento e a amplitude (A) de uma oscilação, o período (T) de uma oscilação, o sistema massa-mola, uma experiência para mostrar a forma senoidal do movimento oscilatório, a adapção da função seno, a comparação do oscilador harmónico com movimento circular uniforme, a fase (φ) do movimento oscilatório, a velocidade angular (ω), movimento uniforme linear e circular, as relações entre período (T), frequência (f) e velocidade angular (ω), demonstração da lei de Hooke, constante da elasticidade e um exemplo, a constante da elasticidade e o período do sistema massa-mola, a força restauradora e a equação da dinâmica e a sua solução do sistema massa-mola.
  
• 30-10
  Recapitulação. Oscilações horizontais, independência da amplitude, dependência da massa e demonstração, o pêndulo, equilíbrio, deslocamento, decomposição da força gravítica, a força restauradora e a seu módulo, o deslocamento, a equação da dinâmica do pêndulo, a aproximação da função seno pelo ângulo e as soluções da equação da dinâmica do pêndulo, a independência da amplitude e a independência da massa.
  
• 01-11
  Ondas.
  
• 05-11
  Interferência.
  
• 08-11
  Ondas estacionárias.
  
• 12-11
  Experiência da dupla fenda, padrões de interferência, interferência de ondas provocadas e reflectidas, reflexão de onda numa extremidade fixa de uma corda, reflexão de onda numa extremidade solta de uma corda, demonstração, ressonância, exemplo de uma ressonância, quebrar um copo de vinho, Tchaikovsky em uma harpa de vidro, a levitação acústica, duas extremidades fixas, uma extremidade fixa e outra extremidade solta, tubo de chamas, padrões de interferência bidimensionais.
  
• 15-11
  Movimento em duas dimensões: a primeira lei de Newton, o parâmetro t do tempo e Δt, as coordenadas, x(t) no caso de velocidade constante, Δx, o componente x, v_x = Δx / Δt, da velocidade, a equação de x(t), y(t) no caso de velocidade constante, Δy, o componente y, v_y = Δy / Δt, da velocidade, a equação de y(t), a forma vectorial da vector posição r(t), a forma vectorial da vector velocidade v(t) = dr(t)/dt, celeridade: v = |Δr| / Δt ou v = |v|, a forma vectorial da aceleração a(t) = dv(t)/dt. Queda livre vertical com velocidade inicial, a segunda lei de Newton, ma = - mg, a equação diferencial para v(t) e a sua solução, a equação diferencial para r(t) e a sua solução, o parâmetro t do tempo, as coordenadas, a velocidade inicial, os vectores posição e da velocidade. Queda livre vertical com velocidade inicial num sistema em movimento com velocidade constante.
  
• 19-11
  Queda livre com velocidade inicial, a aceleração gravítica, a velocidade e o vector posição em função do tempo, as condições iniciais do vector posição e da velocidade, resultado final. Demonstração do alcance em função da velocidade inicial (módulo e ângulo): relação altura-velocidade inicial, determinação da velocidade inicial, relação ângulo-alcance, previções, resultados da experiência. Demonstração da experiência "The Monkey and the Hunter": altura e distância, encontro projectil-objecto, demonstração. Movimento circular uniforme: ciclos, vector posição, fase, velocidade angular, relação fase-vector posição, velocidade e seu módulo, aceleração e seu módulo, resumo.
  
• 22-11
  Força centripeta, demonstração, a força centripeta que actua sobre a Terra na sua órbita, mais demonstrações: por Steve Spangler, Muralha da Morte, Lição do NASA sobre a força centripeta. Centro da massa: Julius Summer Miller 1, Julius Summer Miller 2, demonstração.
  
• 26-11
  Momento linear e conservação do momento linear de sistemas de massas pontuais, demonstração. Centro de massa e equilíbrio, demonstração. Definições do centro de massa de sistemas de duas massas pontuais, do momento linear total, do vector posição relativo, do momento linear relativo, das forças internas e externas e da massa reduzida. A relação entre as forças externas e o movimento do centro de massa e entre as forças internas e o movimento relativo, demonstração.
  
• 29-11
  A relação entre os vectores posição e os vectores posição relativo e do centro de massa de um sistema de duas massas pontuais. A relação entre as velocidades das massas e as velocidades dos vectores posição relativo e do centro de massa. A energia cinética total do sistema de duas massas pontuais. A dinâmica do centro de massa e as forças externas. A dinâmica interna do sistema e as forças internas e externas. Os efeitos das forças gravíticas perto da superfíce da Terra e no sistema Lua-Terra: força de maré.
  
• 3-12
  Momento angular e Torque.
  
• 6-12
  Cálculo de Massa, Centro de massa e Momento de inêrcia para um corpo rígido: barra delgada e anel cilíndrico.
  
• 10-12
  Cálculo de Massa, Centro de massa e Momento de inêrcia para um corpo rígido: disco, cilindro e esfera.
  
• 13-12
  Equilíbrio.
  
• 16-12
  Equações do movimento de um objecto pontual e de um corpo rigido: centro de massa, movimento do centro de massa e momento linear, rotações em torno do centro de massa e momento angular, definição de torque, torque e momento angular, equilíbrio, condições de equilíbrio, exemplos de movimento linear: queda livre de um objecto pontual num meio viscoso, no vacuo e de um corpo rigido no vacuo, exemplos de movimento curvilinear: queda livre de um objecto pontual num referêncial em movimento e de um corpo rigido. Resoluções e condições iniciais: queda livre de um objecto pontual num meio viscoso, caso vacuo, caso regime 1, graficos para regime 1, caso regime 2, graficos para regime 2, velocidade crítica, viscosidade de água, velocidade terminal, princípio de Archimedes e impulsão.
  
• 17-12
  Correntes laminares e turbulentes, coeficiente de arasto, número de Reynolds, lei de Stoke, movimento circular uniforme, força centripeta. Ondas: lei de Hooke, oscilador harmonico e pêndulo, equação de onda, interferência, interferência de duas ondas, batimentos, interferência de luz monocromática, ondas estacionárias, estado fundamental, segundo harmonico e harmonicos superiores para dois extremos fixos. Fluidos: equilíbrio térmico, coeficiente de expansão térmica linear, lei de gás ideal, aproximação isotérmica-barotrópica, atmosfera terrestre, diagramas de fase, transições de fase, ponto triplo, ponto crítico, pressão e trabalho, processo isobárico, processo isocórico, energia cinética e temperatura, capacidade calorífica molar de um gás a pressão constante e a volume constante, máquina térmica, capacidade térmica de substâncias sólidas ou líquidas, calor latente de fusão, calor latente de vaporização, princípio de Bernoulli, relação entre densidade de tubos de fluxo e a velocidade da corrente, objectos dentro de uma corrente, a força de Bernoulli para uma asa e uma bola de ping pong imersas numa corrente.