UNIDADE II - ELECTRICIDADE E MAGNETISMO
3. Acção de campos magnéticos sobre cargas em movimento e correntes
O aluno deverá ser capaz de:
• Representar as linhas de campo magnético criadas por um íman em barra ou por uma corrente
eléctrica que atravessa um fio rectilíneo longo, uma espira ou um solenóide.
• Caracterizar a direcção e o sentido do campo magnético a partir das linhas de campo.
• Reconhecer a acção de um campo magnético sobre cargas em movimento.
• Caracterizar a força magnética que actua sobre uma carga eléctrica móvel num campo magnético
uniforme.
• Reconhecer que a força magnética que actua sobre uma carga eléctrica, ao contrário da força
eléctrica, depende do movimento dessa carga.
• Concluir que a energia de uma partícula não é alterada pela actuação da força magnética.
• Justificar os tipos de movimentos de uma carga eléctrica móvel num campo magnético uniforme.
• Reconhecer a acção combinada de um campo eléctrico e magnético sobre uma carga eléctrica
móvel.
• Caracterizar a força que actua sobre uma carga eléctrica móvel sob a acção conjunta de um
campo eléctrico uniforme e um campo magnético uniforme através da Lei de Lorentz
F=qvB+qE.
• Interpretar o funcionamento do ciclotrão e do espectrómetro de massa.
• Reconhecer a importância histórica da experiência de Thomson e fundamentar a determinação da
razão e/ m do electrão.
• Reconhecer a acção de campos magnéticos sobre correntes eléctricas.
• Caracterizar a força magnética que actua sobre uma corrente eléctrica imersa num campo
magnético uniforme.
• Identificar características do campo magnético terrestre e a sua origem.
UNIDADE III - FÍSICA MODERNA
1. Relatividade
1.1- Relatividade galileana
O aluno deverá ser capaz de:
• Definir referencial de inércia, ou inercial, como aquele em que se verifica a Lei da inércia.
• Distinguir referencial inercial de referencial não inercial.
• Reconhecer que as Leis da mecânica newtoniana só são válidas nos referenciais de inércia.
• Identificar em que condições um referencial ligado à Terra pode ser considerado inercial.
• Reconhecer que a descrição de um movimento depende do referencial.
• Identificar as condições iniciais de um movimento num referencial ligado à Terra e num referencial
que se move com velocidade constante em relação a ele e escrever as respectivas equações
paramétricas.
• Reconhecer que as equações paramétricas de um movimento têm a mesma forma em diferentes
referenciais de inércia.
• Reconhecer que a forma da trajectória de um movimento depende do referencial de inércia onde é
feita a sua descrição.
• Indicar e interpretar a expressão da Transformação de Galileu.
• Inferir a regra da adição de velocidades a partir da Transformação de Galileu.
• Interpretar o conceito de grandeza física invariante.
• Reconhecer que as grandezas físicas massa, comprimento e tempo são invariantes no quadro da
mecânica newtoniana.
• Enunciar o Princípio da Relatividade de Galileu.
• Relacionar o Princípio da Relatividade de Galileu com a invariância das Leis da mecânica.
• Relacionar o Princípio da Relatividade de Galileu com a indistinguibilidade entre repouso e
movimento rectilíneo e uniforme.
• Relacionar o Princípio da Relatividade de Galileu com a inexistência de referenciais privilegiados e a equivalência dos vários observadores inerciais.
• Distinguir entre conservação e invariância de uma grandeza física.
1.2- Relatividade einsteiniana
O aluno deverá ser capaz de:
• Reconhecer que o facto de as leis do electromagnetismo não serem as mesmas em todos os
referenciais de inércia esteve na origem da relatividade restrita.
• Identificar a relatividade restrita como uma teoria que se deve aplicar a movimentos com
velocidades elevadas (próximas da da luz).
• Enunciar e interpretar os postulados da relatividade restrita.
• Reconhecer o carácter relativo da noção de simultaneidade para observadores ligados a referenciais que se movem com velocidades próximas da da luz.
• Definir intervalo de tempo próprio.
• Reconhecer o efeito de dilatação temporal e aplicar a respectiva expressão.
• Definir comprimento próprio.
• Reconhecer o efeito de contracção espacial e aplicar a respectiva expressão.
• Reconhecer que a teoria newtoniana é um caso particular da relatividade restrita no limite das
baixas velocidades (v<<c).
• Indicar evidências experimentais da relatividade restrita.
• Indicar e interpretar a expressão que relaciona a massa e a energia.
• Reconhecer a insuficiência da teoria da gravitação de Newton e o aparecimento da teoria da
relatividade geral.
• Reconhecer que as interacções gravíticas são interpretadas, na relatividade geral, como uma
deformação do espaço-tempo.
• Indicar que a relatividade geral descreve fenómenos em referenciais acelerados.
• Enunciar e interpretar o Princípio da Equivalência.
2. Introdução à física quântica
O aluno deverá ser capaz de:
• Reconhecer a insuficiência das teorias clássicas na explicação da radiação do corpo negro.
• Associar o Postulado de Planck à emissão e absorção de energia em quantidades discretas pelos
constituintes de corpos a uma certa temperatura.
• Enunciar e aplicar a relação de Planck.
• Indicar as teorias clássicas da luz e reconhecer o papel predominante da teoria ondulatória.
• Indicar fenómenos que evidenciem propriedades ondulatórias da luz.
• Relacionar a insuficiência da teoria ondulatória da luz na explicação do efeito fotoeléctrico com a
formulação da teoria dos fotões de Einstein.
• Associar a teoria dos fotões à natureza corpuscular da radiação electromagnética, cuja energia é
definida pela relação de Planck.
• Associar o comportamento corpuscular da luz ao efeito fotoeléctrico e o comportamento ondulatório a fenómenos de difracção e interferência.
• Interpretar a dualidade onda-partícula para a luz.
• Reconhecer que a radiação interage com a matéria, podendo ser mais ou menos absorvida por esta.
• Definir radiação ionizante.
• Distinguir radiação electromagnética ionizante da não ionizante.
• Indicar efeitos da interacção da radiação não ionizante com a matéria.
• Caracterizar qualitativamente a interacção da radiação com a matéria no efeito fotoeléctrico, no
efeito de Compton e na produção e aniquilação de pares de partículas.
• Explicar o efeito fotoeléctrico com base na teoria dos fotões de Einstein.
• Interpretar e aplicar a expressão do efeito fotoeléctrico.
• Indicar aplicações tecnológicas do efeito fotoeléctrico.
• Indicar a importância dos efeitos da interacção da radiação com a matéria na obtenção de imagens
para diagnósticos na medicina.
• Identificar os raios X como radiação ionizante.
• Identificar que um mecanismo de produção de raios X se baseia no processo inverso do efeito
fotoeléctrico.
• Indicar aplicações dos raios X.
• Interpretar os espectros atómicos com base na emissão e absorção de fotões e reconhecer a
contribuição de Bohr nesta interpretação.
• Associar o comportamento ondulatório da matéria a fenómenos de difracção e interferência.
• Interpretar a dualidade onda-partícula para a matéria.
• Indicar e interpretar a relação de De Broglie.
• Reconhecer que a dualidade onda-partícula fundamenta o Princípio de Incerteza.
• Enunciar e interpretar o Princípio de Incerteza.
• Reconhecer que foi o carácter dual da luz e da matéria que esteve na base da física quântica - a
teoria física que descreve o comportamento da matéria à escala atómica e subatómica.
3. Núcleos atómicos e radioactividade
O aluno deverá ser capaz de:
• Reconhecer, através da equivalência entre massa e energia, que a massa total de um núcleo é inferior à soma das massas dos seus nucleões.
• Associar a um núcleo uma dada energia de ligação.
• Reconhecer a existência de núcleos instáveis que se transformam espontaneamente e relacioná-la
com a energia de ligação desses núcleos.
• Associar a emissão de partículas alfa, beta ou de radiação gama a processos de decaimento
radioactivo.
• Reconhecer a existência de radiação ionizante do tipo electromagnético e corpuscular.
• Caracterizar os vários tipos de emissão radioactiva, seja na forma de radiação ou corpuscular.
• Reconhecer a conservação da carga total e do número de nucleões numa reacção nuclear.
• Indicar e aplicar a lei exponencial de decaimento radioactivo.
• Definir tempo médio de vida de uma amostra radioactiva e relacioná-la com a constante de
decaimento.
• Associar a actividade de uma amostra radioactiva à rapidez de desintegração e indicar a unidade SI.
• Definir dose de radiação absorvida e respectiva unidade SI.
• Definir dose equivalente biológica e respectiva unidade SI.
• Identificar fontes naturais e artificiais de radiação ionizante.
• Indicar detectores de radiação ionizante.
• Indicar efeitos da radiação ionizante nos seres vivos.
• Avaliar as vantagens e desvantagens da utilização de radiação ionizante.
• Descrever e interpretar o processo de fusão nuclear.
• Descrever e interpretar o processo de cisão nuclear.
• Referir vantagens e desvantagens das aplicações da energia nuclear.
UNIDADE II - ELECTRICIDADE E MAGNETISMO
3. Acção de campos magnéticos sobre cargas em movimento e correntes
- Origens do campo magnético
- Espectros de campos magnéticos produzidos por correntes e ímanes
- Acção de campos magnéticos sobre cargas em movimento
- Acção simultânea de campos magnéticos e eléctricos sobre cargas em movimento
- Espectrómetro de massa e ciclotrão
- Experiência de Thomson e relação e/ m do electrão
- Acção de campos magnéticos sobre correntes eléctricas
- Campo magnético terrestre
- Física em acção
UNIDADE III - FÍSICA MODERNA
1.1 - Relatividade galileana
- Referenciais de inércia e referenciais acelerados
- Validade das Leis de Newton
- Transformação de Galileu
- Invariância e relatividade de uma grandeza física
- Invariância das Leis da mecânica: Princípio da Relatividade de Galileu
- Física em acção
1.2 - Relatividade einsteiniana
- Origens da relatividade restrita
- Postulados da relatividade restrita
- Simultaneidade de acontecimentos, dilatação do tempo e contracção do espaço
- Relação entre massa e energia
- Origens da relatividade geral
- Princípio da Equivalência
- Física em acção
2. Introdução à física quântica
- A quantização da energia de PlancK
- A teoria dos fotões de Einstein
- Dualidade onda-corpúsculo para a luz
- Radiação ionizante e não ionizante
- Interacção da radiação com a matéria: efeito fotoeléctrico, efeito de Compton, produção e
aniquilação de pares
- Raios X
- Dualidade onda-corpúsculo para a matéria. Relação de De Broglie
- Princípio de Incerteza e Mecânica Quântica
- Física em acção
3. Núcleos atómicos e radioactividade
- Energia de ligação nuclear e estabilidade dos núcleos
- Processos de estabilização dos núcleos: decaimento radioactivo
- Propriedades das emissões radioactivas (alfa, beta e gama)
- Lei do decaimento radioactivo
- Período de decaimento (tempo médio de vida)
- Actividade de uma amostra radioactiva
- Fontes naturais e artificiais de radioactividade
- Efeitos biológicos da radioactividade
- Dose de radiação absorvida e dose equivalente biológica
- Detectores de radiação ionizante
- Aplicações da radiação ionizante
- Reacções nucleares: fusão nuclear e cisão nuclear
- Física em acção
As datas dos testes serão ajustadas oportunamente.
UNIDADE I - MECÂNICA
5. Gravitação (4 aulas)
Objectivos
O aluno deverá ser capaz de:
• Enunciar e interpretar as Leis de Kepler.
• Interpretar e aplicar a Lei de Newton da gravitação universal.
• Reconhecer que os dados de Kepler, por si só, não permitem obter um valor para a constante de
gravitação universal.
• Explicar a experiência de Cavendish.
• Caracterizar o campo gravítico e indicar a respectiva unidade SI.
• Traçar linhas de campo gravítico para uma massa pontual.
• Representar o módulo do campo gravítico, função G(r), para uma só massa pontual.
• Reconhecer que o campo gravítico numa pequena zona à superfície da Terra se pode considerar
uniforme.
• Distinguir peso de um corpo e força gravítica à superfície terrestre.
• Explicar situações de imponderabilidade.
• Indicar e aplicar a expressão da energia potencial gravítica.
• Obter a expressão da velocidade de escape a partir da conservação da energia mecânica.
• Aplicar a Lei da conservação da energia e a Segunda Lei de Newton ao movimento de satélites.
UNIDADE II - ELECTRICIDADE E MAGNETISMO
1. Campo e potencial eléctrico (Total 10 aulas)
1.1- Interacção electrostática e campo eléctrico (5 aulas)
Objectivos
O aluno deverá ser capaz de:
• Reconhecer que a carga eléctrica se conserva.
• Distinguir materiais condutores de isoladores.
• Explicar a electrização por contacto e por influência.
• Definir dipolo eléctrico.
• Explicar a formação de dipolos eléctricos em materiais isoladores.
• Reconhecer os factores de que depende a força entre duas cargas.
• Enunciar e aplicar a Lei de Coulomb.
• Reconhecer a mesma dependência das forças electrostática e gravitacional com o inverso do
quadrado da distância.
• Identificar a permitividade do vazio na expressão da Lei de Coulomb e reconhecer que o seu valor é obtido por via experimental.
• Definir campo eléctrico a partir da força de Coulomb e da carga eléctrica e indicar a respectiva
unidade SI.
• Interpretar e aplicar a expressão do campo eléctrico criado por uma carga pontual.
• Representar graficamente o módulo do campo eléctrico num ponto, criado por uma carga pontual, em função da distância à carga.
• Reconhecer que o campo eléctrico num ponto resulta da contribuição das várias cargas presentes.
• Determinar o campo eléctrico resultante da contribuição de várias cargas pontuais.
• Identificar um campo eléctrico uniforme.
• Indicar como se pode produzir experimentalmente um campo eléctrico uniforme.
• Prever o comportamento de um dipolo eléctrico num campo eléctrico uniforme.
• Descrever e interpretar a experiência de Millikan.
• Associar equilíbrio electrostático à ausência de movimentos orientados de cargas.
• Caracterizar a distribuição de cargas num condutor em equilíbrio electrostático.
• Caracterizar o campo eléctrico no interior e na superfície exterior de um condutor carregado em
equilíbrio electrostático.
• Associar um campo eléctrico mais intenso à superfície de um condutor em equilíbrio electrostático a uma maior distribuição de carga por unidade de área.
• Explicar o “efeito das pontas”.
1.2- Energia e potencial eléctrico (5 aulas)
Objectivos
O aluno deverá ser capaz de:
• Reconhecer que as forças eléctricas são conservativas.
• Reconhecer que o potencial é uma função escalar que permite caracterizar os campos vectoriais
conservativos em cada ponto.
• Indicar e aplicar a expressão da energia potencial electrostática de duas cargas pontuais.
• Definir e aplicar a expressão do potencial eléctrico criado por uma carga pontual.
• Reconhecer que o potencial eléctrico num ponto resulta da contribuição das várias cargas presentes.
• Determinar o potencial eléctrico resultante da contribuição de várias cargas pontuais.
• Relacionar o trabalho realizado por forças do campo entre dois pontos quaisquer com a diferença de potencial entre esses pontos.
• Estabelecer a relação entre o electrão-volt e o Joule.
• Definir superfícies equipotenciais e caracterizar a direcção e o sentido do campo relativamente a
essas superfícies.
• Reconhecer que as superfícies equipotenciais fornecem a mesma informação que as linhas de campo quanto à caracterização do campo numa certa região do espaço.
• Relacionar o campo eléctrico e o potencial eléctrico, no caso do campo uniforme.
• Descrever movimentos de cargas eléctricas num campo eléctrico uniforme.
• Identificar o condensador como um dispositivo que armazena energia.
• Definir capacidade de um condensador e indicar a unidade SI.
• Identificar os factores de que depende a capacidade de um condensador plano e a energia nele
armazenada.
• Identificar aplicações dos condensadores no dia-a-dia.
2. Circuitos eléctricos (Total 8 aulas)
2.1 Corrente eléctrica (2 aulas)
Objectivos
O aluno deverá ser capaz de:
• Interpretar a corrente eléctrica como um movimento orientado de cargas.
• Concluir que só há corrente eléctrica num circuito quando nos seus terminais existir uma diferença
de potencial.
• Explicar o mecanismo da corrente eléctrica em condutores metálicos, distinguindo velocidade de
arrastamento dos electrões da velocidade de propagação do sinal (campo eléctrico) ao longo do
condutor.
• Distinguir corrente contínua de corrente alternada.
• Definir intensidade de corrente em regime estacionário, diferença de potencial e resistência de um
condutor.
• Interpretar e aplicar a Lei de Ohm.
• Indicar as características de que depende a resistência de um condutor.
• Distinguir resistência de resistividade.
• Reconhecer a dependência da resistividade da maioria dos condutores com a temperatura.
2.2 Trocas de energia num circuito eléctrico (2 aulas)
Objectivos
O aluno deverá ser capaz de:
• Associar o gerador a um elemento do circuito que transfere energia para o circuito.
• Associar o receptor a um elemento do circuito para onde é transferida energia.
• Explicar o efeito de Joule com base em considerações energéticas.
• Aplicar a Lei de Joule.
• Interpretar o significado de força electromotriz de um gerador.
• Definir potência de um gerador.
• Reconhecer a existência de resistência interna num gerador e determinar a potência que ele pode
disponibilizar para o circuito.
• Determinar a diferença de potencial nos terminais de um gerador.
• Interpretar o significado de força contraelectromotriz de um receptor.
• Reconhecer a existência de resistência interna num receptor e concluir que a potência transferida
para o receptor é superior àquela que ele pode disponibilizar.
• Determinar a diferença de potencial nos terminais de um receptor.
2.3 Equações dos circuitos eléctricos (4 aulas)
Objectivos
O aluno deverá ser capaz de:
• Aplicar a Lei de Ohm generalizada a um circuito simples com gerador e receptor.
• Determinar resistências equivalentes.
• Identificar as curvas características de carga e descarga de um circuito RC.
3. Acção de campos magnéticos sobre cargas em movimento e correntes (Total 5 aulas)
Objectivos
O aluno deverá ser capaz de:
• Representar as linhas de campo magnético criadas por um íman em barra ou por uma corrente
eléctrica que atravessa um fio rectilíneo longo, uma espira ou um solenóide.
• Caracterizar a direcção e o sentido do campo magnético a partir das linhas de campo.
• Reconhecer a acção de um campo magnético sobre cargas em movimento.
• Caracterizar a força magnética que actua sobre uma carga eléctrica móvel num campo magnético
uniforme.
• Reconhecer que a força magnética que actua sobre uma carga eléctrica, ao contrário da força
eléctrica, depende do movimento dessa carga.
• Concluir que a energia de uma partícula não é alterada pela actuação da força magnética.
• Justificar os tipos de movimentos de uma carga eléctrica móvel num campo magnético uniforme.
• Reconhecer a acção combinada de um campo eléctrico e magnético sobre uma carga eléctrica
móvel.
• Caracterizar a força que actua sobre uma carga eléctrica móvel sob a acção conjunta de um
campo eléctrico uniforme e um campo magnético uniforme através da Lei de Lorentz
F=qvxB+qE .
• Interpretar o funcionamento do ciclotrão e do espectrómetro de massa.
• Reconhecer a importância histórica da experiência de Thomson e fundamentar a determinação da
razão e/ m do electrão.
• Reconhecer a acção de campos magnéticos sobre correntes eléctricas.
• Caracterizar a força magnética que actua sobre uma corrente eléctrica imersa num campo
magnético uniforme.
• Identificar características do campo magnético terrestre e a sua origem.
UNIDADE I - MECÂNICA
5. Gravitação (Total 4 aulas)
- Leis de Kepler
- Lei de Newton da gravitação universal
- Constante de gravitação universal e experiência de Cavendish
- Campo gravítico
- Força gravítica e peso; imponderabilidade
- Energia do campo gravítico
- Velocidade orbital; velocidade de escape
- Física em acção
UNIDADE II - ELECTRICIDADE E MAGNETISMO
1. Campo e potencial eléctrico (Total 10 aulas)
1.1- Lei de Coulomb e campo eléctrico (5 aulas)
- Carga eléctrica e sua conservação
- Condutores e isoladores
- Electrização por contacto e por influência
- Polarização de um isolador
- Interacções entre cargas e Lei de Coulomb; permitividade do vazio
- Semelhança das leis de Coulomb e da gravitação de Newton
- Campo eléctrico
- Condutor em equilíbrio electrostático
- Campo eléctrico no interior e à superfície de um condutor em equilíbrio electrostático
- Poder das pontas
- Física em acção
1.2- Energia e potencial eléctrico (5 aulas)
- Energia no campo eléctrico
- Potencial eléctrico
- Superfícies equipotenciais
- Energia eléctrica armazenada: condensador
- Física em acção
TL II.1 - Campo eléctrico e superfícies equipotenciais
TL II.2 - Capacidade de um condensador plano
2. Circuitos eléctricos (Total 8 aulas)
2.1- Corrente eléctrica (2 aulas)
- Mecanismo de produção de corrente eléctrica
- Intensidade de corrente e diferença de potencial
- Resistência de um condutor e resistividade
- Lei de Ohm
- Física em acção
51
TL II.3 - Construção e calibração de um termómetro de fio de cobre
2.2- Trocas de energia num circuito eléctrico (2 aulas)
- Lei de Joule
- Força electromotriz e potência de um gerador
- Resistência interna de um gerador e potência útil de um gerador
- Diferença de potencial nos terminais de um gerador
- Força contraelectromotriz de um receptor
- Resistência interna de um receptor e potência útil de um receptor
- Diferença de potencial nos terminais de um receptor
- Física em acção
TL II.4 - Características de um gerador e de um receptor
2.3- Equações dos circuitos eléctricos (4 aulas)
- Circuito simples com gerador e receptor - Lei de Ohm generalizada
- Associação de resistências
- Carga e descarga de um circuito RC
- Física em acção
TL II.5 - Construção de um relógio logarítmico
3. Acção de campos magnéticos sobre cargas em movimento e correntes (Total 5 aulas)
- Origens do campo magnético
- Espectros de campos magnéticos produzidos por correntes e ímanes
- Acção de campos magnéticos sobre cargas em movimento
- Acção simultânea de campos magnéticos e eléctricos sobre cargas em movimento
- Espectrómetro de massa e ciclotrão
- Experiência de Thomson e relação e/ m do electrão
- Acção de campos magnéticos sobre correntes eléctricas
- Campo magnético terrestre
As datas dos testes serão ajustadas oportunamente.
Data: 12ºC em 5 de Dezembro / 3ª feira às 13h30 (1º turno) e às 17h (2ºturno); 12ºN em 30 de Novembro / 5ª feira às 17h.
Conteúdos: UNIDADE I – MECÂNICA
1. Mecânica da partícula
1.2 - Movimentos sob a acção de uma força resultante constante
2. Movimentos oscilatórios
3. Centro de massa e momento linear de um sistema de partículas
Data: 12ºC em 31 de Outubro / 3ªfeira às 13h30 (1º turno) e às 17h (2º turno); 12ºN em 30 de Outubro / 2ªfeira às 17h.
Conteúdos: UNIDADE I – MECÂNICA
1. Mecânica da partícula
1.1 - Cinemática e dinâmica da partícula em movimentos a mais do que uma dimensão
1.2 - Movimentos sob a acção de uma força resultante constante
1.3 - Movimentos de corpos sujeitos a ligações
http://nautilus.fis.uc.pt/ccsoftc
http://www.mocho.pt/Ciencias/Fisica
(contém recursos para o ensino da física, incluindo os programas do "Softciências")
http://phoenix.sce.fct.unl.pt/modellus/
(contém o programa "Modellus" e recursos a ele associados)
http://www.feiradeciencias.com.br/
(aborda diversos temas de física, clássica e moderna, incluindo propostas de actividades práticas e experimentais)
http://geocities.yahoo.com.br/saladefisi
(contém diversos temas de física e applets de laboratório virtual)
(aborda vários temas desde os fluidos à física moderna)
http://www.maloka.org/f2000/index.html
(sítio espanhol com temas e simulações de física)
http://cienciaemcasa.cienciaviva.pt/inde
(sítio português com propostas de actividades experimentais simples)
http://www.physics.org/physics_life/Web/p
(contém informação simples sobre o funcionamento de aparelhos do nosso quotidiano)
http://www.advantageathletics.com
(contém óptimas imagens de atletas em acção)
http://www.howstuffworks.com/category.ht
(sítio onde se explica como funciona quase tudo)
http://www.atletas.net/competicoes/recor
(contém records mundiais de atletismo)
http://lsda.jsc.nasa.gov/scripts/cf/hard
(body mass measurement device)
http://gallery.spaceref.com/us-spaceflig
(body mass measurement device - com imagens do dispositivo)
http://www.nsbri.org/HumanPhysSpace/focu
(body mass measurement device - imagens e descrição)
http://www.pa.uky.edu/~moshe/phy231/lect
(explicação física do bungee-jumping)
(o interior da Skylab)
http://astro.if.ufrgs.br/fordif/node3.ht
(contém explicação simples das marés e animação do movimento da Lua em torno da Terra)
http://www.icnirp.de/publications.htm
(sítio da Comissão Internacional para a Protecção de Radiações Não Ionizantes (ICNIRP))
(contém informação sobre efeitos biológicos da radiação electromagnética)
http://www.cienciaviva.pt/projectos/phys
(contém palestra sobre radioactividade)
(contém informação sobre o radão)
http://www.colorado.edu/physics/2000/ind
(contém boa informação para alunos sobre física moderna)
Só com simulações em física
http://www.phy.ntnu.edu.tw/~hwang/
http://www.walter-fendt.de/ph11br/
http://www.surendranath.org/Applets.html
(sítio espanhol com um curso interactivo de física )
UNIDADE I - MECÂNICA
1. Mecânica da partícula
1.1- Cinemática e dinâmica da partícula em movimentos a mais do que uma dimensão
O aluno deve ser capaz de:
• Escolher um referencial cartesiano conveniente - a uma, duas ou três dimensões - para a descrição de um dado movimento.
• Definir e representar geometricamente o vector posição num dado referencial.
• Obter as equações paramétricas do movimento a partir da função r(t)..
• Interpretar o movimento a mais do que uma dimensão como a composição de movimentos a uma dimensão.
• Reconhecer movimentos uniformes e uniformemente variados a uma dimensão pela dependência temporal das equações paramétricas respectivamente em t e t2.
• Distinguir entre trajectória e gráficos de coordenadas em função do tempo.
• Representar graficamente a trajectória a partir das respectivas equações paramétricas do movimento.
• Distinguir vector posição de vector deslocamento.
• Reconhecer que o vector posição depende do referencial adoptado, mas que o vector deslocamento é independente do referencial adoptado.
• Interpretar a velocidade como a derivada temporal do vector posição.
• Calcular velocidades e velocidades médias.
• Interpretar a aceleração como a derivada temporal do vector velocidade.
• Calcular acelerações e acelerações médias.
• Reconhecer que a velocidade pode variar em módulo e em direcção.
• Associar a componente tangencial da aceleração à variação do módulo da velocidade.
• Associar a componente normal da aceleração à variação da direcção da velocidade.
• Decompor o vector aceleração nas suas componentes tangencial e normal.
• Calcular a aceleração tangencial e a aceleração normal e exprimir a aceleração em função dessas componentes.
• Associar a maior ou menor concavidade num dado ponto de uma trajectória ao raio de curvatura nesse ponto.
• Identificar um movimento como uniforme, se a aceleração tangencial for nula, e uniformemente variado, se o seu valor for constante.
• Associar movimentos sem aceleração normal a movimentos rectilíneos e com aceleração normal a movimentos curvilíneos.
• Construir o diagrama de forças que actuam num corpo e obter a respectiva resultante.
• Exprimir a Segunda Lei de Newton num sistema de eixos cartesiano fixo.
• Exprimir a Segunda Lei de Newton num sistema de eixos ligado à partícula através das componentes normal e tangencial.
• Identificar as componentes tangencial e normal da aceleração e da força resultante em movimentos circulares.
• Interpretar a aceleração angular como a derivada temporal da velocidade angular.
• Relacionar as acelerações tangencial e angular no movimento circular.
• Concluir que um movimento com aceleração angular nula é uniforme.
• Relacionar as grandezas características num movimento circular: velocidade, velocidade angular, período, frequência, aceleração angular, aceleração normal e centrípeta, força normal e centrípeta.
1.2- Movimentos sob a acção de uma força resultante constante
O aluno deve ser capaz de:
• Deduzir as equações paramétricas (em coordenadas cartesianas) de um movimento sujeito a uma força resultante constante a partir da Segunda Lei de Newton e das condições iniciais.
• Reconhecer que o movimento de uma partícula sujeita a uma força resultante constante com direcção diferente da velocidade inicial pode ser decomposto num movimento uniformemente variado na direcção da força resultante e num movimento uniforme na direcção perpendicular.
• Determinar analiticamente a equação da trajectória de uma partícula sujeita a uma força resultante constante com direcção diferente da velocidade inicial a partir das equações paramétricas.
• Identificar o movimento de um projéctil como um caso particular de um movimento sob acção de uma força constante quando é desprezável a resistência do ar.
• Determinar características do movimento de um projéctil a partir das suas equações paramétricas.
1.3 Movimentos de corpos sujeitos a ligações
O aluno deve ser capaz de:
• Identificar forças de ligação como responsáveis por restrições ao movimento.
• Distinguir as forças aplicadas das forças de ligação em sistemas simples.
• Identificar forças de atrito como forças de ligação.
• Reconhecer que as forças de atrito entre sólidos tendem a opor-se à tendência de deslizamento entre as superfícies em contacto.
• Distinguir atrito cinético de atrito estático.
• Analisar situações em que o sentido da força de atrito coincide ou não com o sentido do movimento do centro de massa do corpo e interpretá-las.
• Reconhecer que as forças de atrito entre sólidos dependem dos materiais em contacto mas não da área (aparente) das superfícies de contacto.
• Interpretar e aplicar as leis empíricas para as forças de atrito estático e cinético.
• Reconhecer que, em geral, o coeficiente de atrito cinético é inferior ao estático.
• Analisar movimentos de corpos sujeitos a ligações do ponto de vista energético e através da Segunda Lei de Newton.
2. Movimentos oscilatórios
O aluno deverá ser capaz de:
• Reconhecer a periodicidade em movimentos oscilatórios e caracterizá-la pelo período ou pela frequência.
• Identificar um movimento harmónico simples (MHS) com o movimento oscilatório de um corpo sujeito a uma força elástica.
• Descrever o comportamento da força elástica através da Lei de Hooke.
• Reconhecer a expressão x=Asen(wt+ø) como solução da equação fundamental da dinâmica para o MHS e interpretar o seu significado.
• Relacionar a frequência angular com a constante elástica e com a massa do oscilador no MHS.
• Distinguir um parâmetro intrínseco do oscilador (frequência angular) das grandezas que dependem das condições iniciais do movimento (amplitude e fase inicial).
• Obter a velocidade por derivação da posição e a aceleração por derivação da velocidade.
• Relacionar a fase na origem com a posição e a velocidade iniciais do oscilador.
• Interpretar gráficos de elongação, velocidade e aceleração em função do tempo.
• Determinar velocidades e acelerações no movimento harmónico simples.
• Interpretar a variação da energia potencial e da energia cinética de um MHS com o tempo e com a elongação.
• Analisar o movimento harmónico simples com base na conservação da energia mecânica.
• Reconhecer que a amplitude dos osciladores reais diminui com o tempo, ou seja, estão sujeitos a amortecimento.
• Reconhecer que o pêndulo gravítico, para pequenas oscilações, é um exemplo de MHS.
• Relacionar o período de oscilação de um pêndulo gravítico com o seu comprimento e com a aceleração da gravidade.
3. Centro de massa e momento linear de sistemas de partículas
O aluno deverá ser capaz de:
• Identificar o limite de aplicabilidade do modelo da partícula.
• Distinguir, em sistemas discretos de partículas, aqueles que mantêm as suas posições relativas (corpos rígidos).
• Definir centro de massa de um sistema de partículas.
• Identificar o centro de massa de um corpo rígido em objectos com formas geométricas de elevada simetria.
• Determinar analiticamente o centro de massa de um sistema de partículas.
• Determinar experimentalmente o centro de massa de placas.
• Caracterizar a aceleração e velocidade do centro de massa conhecida a sua posição em função do tempo.
• Calcular o momento linear de uma partícula e de um sistema de partículas.
• Relacionar a resultante das forças sobre um sistema de partículas com a derivada temporal do momento linear do sistema (Segunda Lei de Newton para um sistema de partículas).
• Concluir que o momento linear de um sistema de partículas se mantém constante quando a resultante das forças exteriores for nula.
• Explicar situações do dia-a-dia com base na Lei da conservação do momento linear.
• Classificar as colisões em elásticas, inelásticas e perfeitamente inelásticas, atendendo à variação da energia cinética na colisão.
• Interpretar e aplicar o conceito de coeficiente de restituição.
4. Mecânica de fluidos
4.1 Hidrostática
O aluno deverá ser capaz de:
• Identificar e caracterizar fluidos.
• Interpretar e aplicar os conceitos de massa volúmica e densidade relativa.
• Reconhecer que num fluido incompressível a massa volúmica é constante.
• Interpretar e aplicar o conceito de pressão.
• Identificar unidades de pressão.
• Distinguir pressão média de força de pressão.
• Reconhecer que a pressão num fluido depende da profundidade.
• Caracterizar a força de pressão exercida sobre uma superfície colocada no interior de um líquido em equilíbrio.
• Caracterizar o equilíbrio hidrostático.
• Enunciar e interpretar a Lei fundamental da hidrostática.
• Utilizar e explicar o funcionamento de medidores de pressão como os manómetros e os barómetros.
• Interpretar e aplicar a Lei de Pascal.
• Interpretar o funcionamento de uma prensa hidráulica.
• Definir impulsão exercida sobre um corpo imerso num fluido.
• Interpretar e aplicar a Lei de Arquimedes.
• Identificar as condições de equilíbrio estático de um corpo flutuante.
4.2- Hidrodinâmica
O aluno deverá ser capaz de:
• Identificar regime estacionário como aquele em que o vector velocidade do fluido em cada ponto é constante ao longo do tempo.
• Identificar linha de corrente que passa num ponto com a trajectória de uma partícula do fluido que passa nesse ponto.
• Reconhecer que duas linhas de corrente não se cruzam em nenhum ponto.
• Identificar as linhas de corrente como as linhas de um campo de velocidades.
• Interpretar o significado de caudal.
• Interpretar e aplicar a equação de continuidade.
• Interpretar a equação de Bernoulli.
• Explicar situações do dia-a-dia com base na equação de Bernoulli.
• Interpretar a dependência da força de resistência com a velocidade de um corpo no seio de um fluido.
• Reconhecer a existência de maior ou menor viscosidade num fluido.
UNIDADE I – MECÂNICA
1. Mecânica da partícula (Total 14 aulas)
1.1- Cinemática e dinâmica da partícula em movimentos a mais do que uma dimensão (4aulas)
- Referencial e vector posição
- Equações paramétricas do movimento
- Equação da trajectória
- Deslocamento, velocidade média e velocidade
- Aceleração média e aceleração
- Aceleração tangencial e aceleração normal; raio de curvatura
- Segunda Lei de Newton (referencial fixo e referencial ligado à partícula)
- Movimento circular
- Física em acção
1.2- Movimentos sob a acção de uma força resultante constante (4 aulas)
- Condições iniciais do movimento e tipos de trajectória
- Equações paramétricas (em coordenadas cartesianas) de movimentos sujeitos à acção de uma força resultante constante com direcção diferente da velocidade inicial
- Projécteis
- Física em acção
1.3 Movimentos de corpos sujeitos a ligações (6 aulas)
- Forças aplicadas e forças de ligação
- Forças de atrito; atrito estático e cinético entre sólidos
- Aplicações da Segunda Lei de Newton em corpos com ligações; considerações energéticas
- Física em acção
TL I.1 - Máquina de Atwood
TL I.2 - Atrito estático e cinético
2. Movimentos oscilatórios (Total 4 aulas)
- Lei de Hooke e equação do movimento harmónico simples
- Características de um oscilador harmónico simples: período, frequência e frequência angular; elongação e amplitude
- Velocidade e aceleração de um oscilador harmónico simples
- Energia de um oscilador harmónico simples
- Movimento harmónico amortecido
- Física em acção
TL I.3 - Pêndulo gravítico
3. Centro de massa e momento linear de um sistema de partículas (Total 5 aulas)
- Sistemas de partículas e corpo rígido
- Centro de massa
- Velocidade e aceleração do centro de massa
- Momento linear de uma partícula e de um sistema de partículas
- Lei fundamental da dinâmica para um sistema de partículas
- Lei de conservação de momento linear
- Colisões elásticas e inelásticas; coeficiente de restituição
- Física em acção
TL I.4 - Colisões
4. Mecânica de fluidos (Total 8 aulas)
4.1- Hidrostática (4 aulas)
- Noção de fluido
- Massa volúmica, densidade relativa, pressão e força de pressão
- Lei fundamental da hidrostática
- Lei de Pascal
- Impulsão e Lei de Arquimedes
- Equilíbrio de corpos flutuantes
- Física em acção
4.2- Hidrodinâmica (4 aulas)
- Movimento dos fluidos em regime estacionário
- Conservação da massa e equação da continuidade
- Conservação de energia mecânica e equação de Bernoulli
- Força de resistência em fluidos; coeficiente de viscosidade de um líquido
- Física em acção
UNIDADE I – MECÂNICA – (35 aulas)
1. Mecânica da partícula
1.1- Cinemática e dinâmica da partícula em movimentos a mais do que uma dimensão (4)
1.2- Movimentos sob a acção de uma força resultante constante (4)
1.3- Movimentos de corpos sujeitos a ligações (6)
2. Movimentos oscilatórios (4)
3. Centro de massa e momento linear de um sistema de partículas (5)
4. Mecânica de fluidos
4.1. Hidrostática (4)
4.2. Hidrodinâmica (4)
5. Gravitação (4)
UNIDADE II - ELECTRICIDADE E MAGNETISMO – (23 aulas)
1. Campo e potencial eléctrico
1.1 Lei de Coulomb e campo eléctrico (5)
1.2 Energia e potencial eléctrico (5)
2. Circuitos eléctricos
2.1 Corrente eléctrica (2)
2.2 Trocas de energia num circuito eléctrico (2)
2.3 Equações dos circuitos eléctricos (4)
3. Acção de campos magnéticos sobre cargas em movimento e
correntes (5)
UNIDADE III - FÍSICA MODERNA – (20 aulas)
1. Relatividade
1.1 Relatividade galileana (3)
1.2 Relatividade einsteiniana (4)
2. Introdução à física quântica (7)
3. Núcleos atómicos e radioactividade (6)
Pretende-se que os alunos alarguem competências relacionadas com o conhecimento científico, as quais exigem um desenvolvimento paralelo de competências transversais.
São elas:
Competências científicas
- Utilizar vocabulário científico adequado.
- Analisar cientificamente uma situação, um documento, um fenómeno ou um dispositivo experimental.
- Identificar as grandezas físicas presentes num dado fenómeno físico.
- Associar um modelo teórico a um certo fenómeno físico.
- Identificar os limites de validade de um modelo físico.
- Utilizar linguagem simbólica (esquemas, gráficos, expressões matemáticas) na interpretação de um fenómeno físico.
- Interpretar o papel de cada grandeza física num dado modelo teórico.
- Identificar a influência de uma dada grandeza num fenómeno físico, por meio de controlo de variáveis, tanto em trabalhos laboratoriais como em simulações computacionais ou na resolução de problemas.
- Construir argumentos e discutir a sua pertinência fundamentando-os cientificamente.
- Situar uma descoberta científica no contexto social e científico da época.
- Interpretar o processo dinâmico de construção dos modelos científicos e reconhecer o papel das comunidades científicas na sua validação.
Competências transversais
- Desenvolver capacidades de trabalho individual e em equipa, evidenciando rigor e honestidade intelectual.
- Efectuar pesquisas documentais quer em livros e revistas, quer em formato digital, e interpretar a informação.
- Analisar criticamente fontes diversas de informação.
- Seleccionar fontes de informação de acordo com a sua credibilidade.
- Seleccionar e organizar informação adequada face a um objectivo pretendido.
- Utilizar computadores e a calculadora gráfica como instrumentos de trabalho.
- Produzir documentos em suporte diverso, nomeadamente utilizando as novas tecnologias.
- Representar geométrica e analiticamente grandezas vectoriais e realizar as operações mais importantes com elas (adição, produto escalar, produto vectorial).
- Calcular derivadas de grandezas escalares e de grandezas vectoriais (em referenciais fixos).
- Esboçar gráficos que evidenciem relações entre grandezas partindo de um modelo teórico.
- Representar graficamente funções pré-definidas recorrendo a programas de computador ou à calculadora gráfica.
- Interpretar representações gráficas e estabelecer relações entre as grandezas intervenientes.
- Construir gráficos de dispersão a partir de listas de dados, utilizando a folha de cálculo ou a calculadora gráfica.
- Aplicar conhecimentos de estatística no tratamento de dados experimentais e na interpretação dos resultados.
- Desenvolver atitudes de questionamento face aos resultados obtidos.
- Desenvolver a capacidade de argumentação fundamentando-a sempre cientificamente.
Destacam-se a seguir as competências que se pretendem desenvolver na componente laboratorial.
Do tipo cognitivo:
- Identificar o referencial teórico no qual se baseia o método utilizado num trabalho laboratorial.
- Formular hipóteses sobre um fenómeno susceptível de ser observado em laboratório.
- Conceber um procedimento experimental capaz de validar uma dada hipótese ou estabelecer relações entre variáveis.
- Prever a influência da alteração de um dado parâmetro no fenómeno em estudo.
- Avaliar a ordem de grandeza de um resultado.
- Reconhecer a existência de uma incerteza experimental associada a uma medição.
- Construir o modelo matemático que melhor traduza um fenómeno físico.
- Interrogar-se sobre a credibilidade de um resultado experimental confrontando-o com previsões do modelo teórico.
- Discutir a precisão de resultados experimentais.
- Discutir a exactidão de um resultado experimental face a um valor teórico tabelado.
- Extrapolar interpretações baseadas em resultados experimentais para outros fenómenos com o mesmo fundamento teórico.
Do tipo processual:
- Reconhecer material de laboratório e respeitar as regras essenciais para a sua utilização.
- Interpretar e seguir um protocolo.
- Construir uma montagem laboratorial a partir de um esquema ou de uma descrição.
- Recolher dados utilizando quer material de laboratório tradicional quer um sistema automático de aquisição de dados.
- Representar em tabela e graficamente um conjunto de medidas experimentais.