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Tu t o r a : Ta i z C a r m i s i n i PLANO DE ENSINO DA DISCIPLINA DE FÍSICA GERAL • EMENTA • Fundamentos da física relativos a Mecânica, Ondulatória, Termodinâmica, Eletromagnetismo, Óptica física, Relatividade e Física quântica. • CARGA HORÁRIA: • 80h PLANO DE ENSINO DA DISCIPLINA DE FÍSICA GERAL • OBJETIVOS DA DISCIPLINA • Associar as grandezas físicas a suas unidades de medida no SI (Sistema Internacional); • Empregar a matemática dos vetores em problemas com grandezas vetoriais; • Classificar os movimentos dos corpos, explicar a sua origem e reconhecer as forças atuantes; • Conhecer os conceitos de energia associados ao movimento e à configuração dos corpos e entender a importância do conceito de conservação de energia; • Conhecer as propriedades dos fluidos, bem como suas aplicações e princípios; • Conceituar temperatura, energia térmica, calor e equilíbrio térmico; • Entender o funcionamento do termômetro, citar os principais tipos e fazer conversões entre as escalas termométricas; • Definir formas de propagação de calor; • Enunciar os princípios das trocas de calor, bem como desenvolver cálculos associados ao balanço de energia; • Estudar os princípios relacionadas à eletrostática e definir força elétrica; • Estabelecer o campo elétrico e definir potencial elétrico; • Definir corrente elétrica e resistência, efetuar cálculos relacionados a essas grandezas; • Conhecer o conceito de magnetismo e sua importância para o avanço da tecnologia; • Relacionar corrente elétrica com campo magnético; • Definir força magnética; • Estudar o comportamento da luz através da óptica geométrica, reconhecer sua importância para a sociedade, além de estudar os seus princípios básicos; • Empregar o conceito de onda para o estudo da acústica; • Estudar a teoria da relatividade e entender do que se trata a mecânica quântica. PLANO DE ENSINO DA DISCIPLINA DE FÍSICA GERAL • UNIDADES DE ENSINO • UNIDADE 1 – MECÂNICA. • UNIDADE 2 -TEMPERATURA, CALOR E ELETRICIDADE. • UNIDADE 3 -ELETROMAGNETISMO, ÓTICA, ACÚSTICA E SUAS APLICAÇÕES TECNOLÓGICAS. • CONTEÚDO PROGRAMÁTICO • UNIDADE 1 –Sistema Internacional de Unidades e Grandezas Físicas; Operação com vetores; O movimento dos corpos; Trabalho e Energia Mecânica; Fluidos. • UNIDADE 2 – Termometria; Propagação de Calor; Trocas de calor; Eletrostática e Leis de Coulomb; Campo Elétrico e Potencial elétrico. • UNIDADE 3 – Corrente elétrica e resistência; Magnetismo; Ótica; Acústica; Relatividade e Mecânica Quântica. PLANO DE ENSINO DA DISCIPLINA DE FÍSICA GERAL • BIBLIOGRAFIAS • SGUAZZARDI, Mônica Modori Marcon Uchida. Fisica Geral. São Paulo: Pearson Education Brasil, 2014. Plataforma online Pearson • YOUNG, Hugh D. FREEDMAN, Roger A. Sears E Zemansky. Física I: mecânica. 12 ed. São Paulo: Addison Wesley. 2008. • YOUNG, Hugh D. FREEDMAN, Roger A. Sears E Zemansky. Física II: termodinâmica e ondas. 14 ed. São Paulo: Pearson Education do Brasil. 2015. • YOUNG, Hugh D. FREEDMAN, Roger A. Sears E Zemansky. Física III: eletromagnetismo. 12 ed. São Paulo: Addison Wesley. 2009. • YOUNG, Hugh D. FREEDMAN, Roger A. Sears E Zemansky. Física IV: ótica e física moderna. 12 ed. São Paulo: Addison Wesley. 2009. • DURAN, José Enrique Rodas. Biofísica: fundamentos e aplicações. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2003. Plataforma online Pearson. • NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso De Física Básica - Fluidos, Oscilações E Ondas, Calor: Vol.2.ed. São Paulo: Blucher, 2014. • DUARTE, Marcos; OKUNO, Emico. Física do Futebol: mecânica. São Paulo: Oficina de Textos, 2012. CRONOGRAMA Unidade 1- Mecânica Nesta unidade, você terá acesso às grandezas físicas, ao Sistema Internacional de Unidades, às operações com vetores, ao movimento dos corpos, às diversas formas de energia, bem como o princípio da conservação da energia e as propriedades dos fluidos e seus princípios. Objetivos: • Associar as grandezas físicas a suas unidades de medida no SI (Sistema Internacional); • Empregar a matemática dos vetores em problemas com grandezas vetoriais; • Classificar os movimentos dos corpos, explicar a sua origem e reconhecer as forças atuantes; • Conhecer os conceitos de energia associados ao movimento e à configuração dos corpos e entender a importância do conceito de conservação de energia; • Conhecer as propriedades dos fluidos, bem como suas aplicações e princípios. » Importante assistir os vídeos relacionados a esta unidade. » Fazer a leitura do livro didático e a resolução das autoatividades. » Ampliar os conhecimentos com a leitura de materiais complementares. O Sistema Internacional de Unidades (SI) foi criado em 1960, na 11ª Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM), com a finalidade de padronizar as unidades de medida das inúmeras grandezas existentes a fim de facilitar a sua utilização e torná-las acessíveis a todos. O Sistema Internacional define um grupo de sete grandezas independentes denominadas de grandezas de base. A partir delas, as demais grandezas são definidas e têm suas unidades de medida estabelecidas. Essas grandezas definidas a partir das básicas são denominadas de grandezas derivadas. Exercícios Propostos: 1) São consideradas unidades presentes no sistema internacional de unidades (SI): a) m, kg, s b) cm, kg, s c) m, g, s d) km, g, h e) mm, mg, h X O sistema internacional de unidades (SI) utiliza algumas unidades como referência para diversas grandezas físicas fundamentais. Para tanto, o SI define que a unidade fundamental de comprimento é o metro (m), a unidade fundamental de massa é quilograma (kg) e a unidade fundamental de tempo é o segundo (s). 2) Ao estudar a planta de uma construção, um engenheiro deparou-se com unidades de área dadas em cm². Certo cômodo dessa construção apresentava área de 120000 cm². Essa área, expressa em m², equivale a: a) 12 m² b) 1200 m² c) 12 m² d) 346 m² e) 0,12 m² Para fazermos a conversão de centímetros para metros, devemos dividir o valor desejado por 10² (100). De forma similar, ao convertermos centímetros quadrados em metros quadrados, dividimos o valor por 102 duas vezes, ou seja, pelo fator 104. Portanto, 120 000 cm² equivalem a 12 m². X Vetor é um segmento de reta orientado que apresenta módulo (tamanho), direção e sentido. Os vetores são usados para expressar grandezas físicas vetoriais, ou seja, aquelas que só podem ser completamente definidas se conhecemos o seu valor numérico, a direção em que atuam (horizontal e vertical), bem como o seu o sentido (para cima, para baixo). Operação com vetores: Exercício: 1. A localização de um lago, em relação a uma caverna pré-histórica, exigia que se caminhasse 200 m numa certa direção e, a seguir, 480 m numa direção perpendicular à primeira. A distância em linha reta, da caverna ao lago era, em metros: a) 680 b) 600 c) 540 d) 520 e) 500 𝑑2 = 2002 + 4802 𝑑 = 270400 𝒅 = 520m X Exercício: 1) Uma força de módulo igual a 10 N é aplicada sobre um corpo em um ângulo de 30º, como mostrado na figura a seguir. As componentes x e y dessa força são iguais a: Para calcularmos as componentes x e y da força F, podemos usar a seguinte relação: Portanto, as componentes x e y da força F são iguais a 5√3 N e 5 N, respectivamente. A Cinemática é a parte da mecânica que estuda os movimentos dos corpos e das partículas. Ao contrário da dinâmica que estuda a causa dos movimento, a cinemática descreve o movimento de um corpo, mas não se preocupa com as suas causas. Exercícios: 1) Um veículo trafega em uma rodovia com velocidade média de 80 km/h. Sabendo que a viagem teve uma duração de 1 hora e 30 minutos (1,5 h), qual foi a distância percorrida pelo veículo? a) 80 km b) 10 km c) 120 km d) 160 km e) 100 km X 2. Um veículo automotivo acelera a 2,0 m/s², durante 5,0 s, a partir de uma velocidade inicial de 2,0 m/s. A distância percorrida por esse veículo, durante esse intervalo de tempo, é igual a: a) 30 m b) 20 m c) 35 m d) 25 m e) 40 m XExercício: 1. Um veículo segue em uma estrada horizontal e retilínea e o seu velocímetro registra um valor constante. Referindo-se a essa situação, assinale (V) para as afirmativas verdadeiras ou (F) para as falsas. ( ) A aceleração do veículo é nula. ( ) A resultante das forças que atuam sobre o veículo é nula. ( ) A força resultante que atua sobre o veículo tem o mesmo sentido do vetor velocidade. A sequência correta encontrada é a) V – F - F. b) F – V – F. c) V – V – F. d) V – F – V. (V) A aceleração é nula porque não há variação na marcação da velocidade feita pelo velocímetro. Se não há variação de velocidade, não há aceleração. (V) A força é resultado do produto da massa pela aceleração. Se a aceleração é nula, a resultante das forças que atuam sobre o veículo também é nula. (F) Não há vetor força resultante, uma vez que a força é nula. X Documentário » Assista o documentário: “Isaac Newton – o maior gênio da história”. Para compreender mais sobre a vida do cientista. Disponível em: https://www.youtube.com/w atch?v=LWMOzNQl268 https://www.youtube.com/watch?v=LWMOzNQl268 Exercício: 1. Um tanque contendo 5,0 x 10³ litros de água, tem 2,0 metros de comprimento e 1,0 metro de largura. Sendo g = 10 m/s², a pressão hidrostática exercida pela água, no fundo do tanque, vale: a) 2,5 𝑥 104 𝑁/𝑚2 𝑏) 2,5 𝑥 101 𝑁/𝑚² 𝑐) 5,0 𝑥 103 𝑁/𝑚² 𝑑) 5,0 𝑥 104 𝑁/𝑚² 𝑒) 2,5 𝑥 106 𝑁/𝑚² Dados: 𝑉 = 5 × 103l 𝐴 = 2𝑚 × 1𝑚 = 2𝑚2 𝑔 = 10𝑚 𝑠2 Sendo a densidade da água -> 𝑑 ≅ 1𝑘𝑔 𝑙 𝑃 = 𝑚. 𝑔 𝐴 = 5 × 103 × 10 2 = 𝟐𝟓 × 𝟏𝟎𝟑𝑵/𝒎² X Simulação » Para entender mais sobre plano inclinado, explore a simulação disponível no site: https://www.vascak.cz/data/ android/physicsatschool/tem plate.php?f=mech_sily&l=pt https://www.vascak.cz/data/android/physicsatschool/template.php?f=mech_sily&l=pt Movimento Retilíneo Uniformemente Variado (MRUV) Movimento Retilíneo Uniforme (MRU) Queda Livre Pêndulo Balístico Princípio da Conservação da Energia Para auxiliar na prática experimental, indico a exploração dos seguintes experimentos virtuais referente os conhecimentos de mecânica: Laboratório virtual Resolução de Autoatividade Questão 3 – Unidade 1 – Tópico 1 X Questão 11 – Unidade 1 – Tópico 3 Resolução de Autoatividade Resposta: Um corpo tende a permanecer em repouso ou em movimento retilíneo uniforme a não ser que sobre ele atue uma força resultante diferente de zero, ∑F = 0. Se a força resultante é nula a aceleração também é nula, consequentemente o corpo permanece com velocidade constante. Questão 6 – Unidade 1 – Tópico 4 Resolução de Autoatividade Ec = ½.m.v² Ec = ½. 8. 20² Ec = 1.600J Dados: m = 8kg V = 72km/h = 20m/s
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