Universidade Nova de Lisboa

Universidade Nova de Lisboa

Faculdade de Ciências e Tecnologia

Física II

Código

10353

Unidade Orgânica

Faculdade de Ciências e Tecnologia

Departamento

Departamento de Física

Créditos

6.0

Professor responsável

Maria Adelaide de Almeida Pedro de Jesus, Rui Filipe dos Reis Marmont Lobo

Horas semanais

7

Total de horas

71

Língua de ensino

Português

Objectivos

No final desta unidade curricular o aluno deverá ter adquirido bases para a compreensão estruturada de processos que ocorram em sistemas termodinâmicos, particularmente conhecimentos, aptidões e competências respeitantes a:

 

1) processos físicos e respectivas leis que ocorrem em sistemas termodinâmicos, aplicada à análise de problemas de transferência de calor, e de conversão de calor em trabalho ou vice-versa; comprensão de ciclos termodinâmicos com o objectivo do estudo de máquinas térmicas, frigorificas e de bombas de calor; verificação experimental em aulas de laboratótio de alguns dos procesos físicos anteriormente descritos, e aquisição de competências na elaboração de relatórios e na análise de resultados experimentais.

 

2) fenómenos físicos elementares e  leis básicas em Dinâmica de fluidos, com aplicações a problemas envolvendo fluidos ideais:.

 

3) das leis e aplicações da Óptica Geométrica a espelhos e lentes (excepto para LBCM)


Pré-requisitos

É recomendada  a aprovação prévia nas disciplinas de "Análise Matemática I"

e  "Física I".

Conteúdo

1. Introdução à Mecânica dos Fluidos

1.1 Forças de flutuação e Princípio de Arquimedes

1.2 Linhas de corrente e equação de continuidade

1.3 Equação de Bernoulli *

2. Conceitos fundamentais da Termodinâmica

Resumo histórico
2.1 Sistema termodinâmico
2.2 Propriedades termodinâmicas **
2.3 Processos termodinâmicos


3. Temperatura e equação de estado
3.1 Equilíbrio térmico
3.2 Propriedades termométricas
3.3 Escalas de temperatura
3.4 Equação de estado de um gás ideal _ Superfície P-v-T
3.5 Equação de estado de um gás real
3.6 Transformações físicas


4. Teoria cinética dos gases

4.1 Pressão e equação de Bernoulli
4.2 Teorema de equipartição de energia
4.3 Teoria clássica dos calores específicos


5. Primeira Lei da Termodinâmica
5.1 Trabalho
5.2 Calor

5.3 Conservação de energia _ Primeira Lei da Termodinâmica
5.4 Capacidade calorífica e calor latente de transformação

5.5 Entalpia
5.6 Equações de energia interna

5.7 Processos adiabáticos

 

6. Transferência de calor

6.1 Condução

6.1 Convecção

6.3 Radiação

 

7. Máquinas térmicas, máquinas frigoríficas e bombas de calor.

7.1 Diagrama de fluxo de energia numa máquina térmica. Rendimento

7.2 Motores de combustão externa – Ciclo de Stirling e máquina a vapor

7.3 Motores de combustão interna – Ciclo de Otto e ciclo diesel

7.4 Diagrama de fluxo de energia de um refrigerador. Eficiência

7.5 Diagrama de fluxo de energia de uma bomba de calor. Eficiência

 

8. Segunda Lei da Termodinâmica
8.1 Segunda Lei – Enunciados de Kelvin e de Clausius
8.2 Teorema de Carnot
8.3 Temperatura termodinâmica
8.4 Entropia
8.5 Variação de entropia em processos reversíveis
8.6 Desigualdade de Clausius
8.7 Princípio de aumento de entropia

8.8 Significado microscópico de Entropia


9. Consequências da Primeira e da Segunda Leis da Termodinâmica. Terceira Lei
9.1 Descrição das leis combinadas com T e V como variáveis independentes
9.2 Descrição das leis combinadas com T e P como variáveis independentes
9.3 Equações TdS

9.1 Terceira Lei da Termodinâmica

9.2 Consequências da Terceira Lei

 

10. Óptica Geométrica ***
10.1 Introdução
10.2 Ondas Electromagnéticas
10.3 Propagação da luz: Leis de reflexão e de refracção
10.4 Princípio de Fermat
10.5 Reflexão total


11. Aplicações de Óptica Geométrica  ***
11.1 Fibra óptica
11.2 Arco-íris
11.3 Prisma
11.4 Espelhos planos
11.5 Espelhos esféricos
11.6 Lentes


* Este capítulo será mais desenvolvido para a licenciatura  LBCM incluindo equação de fluxo estacionário e aplicações (no final do programa em substituição dos capítulos de Óptica)

**  Para a licenciatura  LBCM será feita ainda uma abordagem prévia aos conceitos matemáticos necessários

*** Estes capítulos não serão lecionados na licenciatura LBCM, sendo substituídos pela equação de fluxo estacionário e aplicações (* eq de Bernoulli)

Bibliografia

 
Obras Editadas:
 
1- Fundamentals of Physics
Autores : Halliday & Resnick
Editora: Wiley 
 
2-Termodinâmica  
Autores : M. M. Abbott, H. C. Van Ness
Editora: McGraw-Hill 
 
3- Ver em documentos de apoio: Sebenta de Apoio de Física II, 
Medida em Física e curso que vai sendo actualizado e disponibilizado 
no decurso das aulas em PPoints

Método de ensino

I- Introdução

Informações gerais sobre o funcionamento da disciplina tais como regras, datas importantes, notas das avaliações e outras informações complementares estão disponíveis na página da disciplina no clip. Documentação necessária à realização das aulas práticas deverá ser consultada no no CLIP na pasta “Protocolos”. O programa, conteúdos programáticos das aulas e a bibliografia, estão disponíveis na página da disciplina no clip.  

II- Funcionamento

 Aulas teóricas.

As aulas, de cada turno teórico, decorrem em 2 sessões semanais de hora e meia cada uma. As aulas não são obrigatórias, mas os alunos não repetentes terão obrigatoriamente de se inscrever num único turno teórico (via CLIP)..

 

Aulas práticas 

a) As frequências obtidas em anos lectivos anteriores, são válidas no presente ano, mas a respectiva nota não conta para a nota final. Estes alunos são admitidos aos testes e/ou exame, mas não podem inscrever-se nos turnos práticos.

b) As aulas práticas são obrigatórias para os alunos que nunca obtiveram frequência. Estas aulas práticas têm a duração máxima de três horas, de acordo com uma calendarização/plano (no Clip), e estão organizadas em turnos práticos, nos quais cada aluno, obrigatoriamente, se inscreve antecipadamente via clip. As aulas práticas terão início na primeira semana do semestre para os turnos práticos pares e ímpares. Os alunos que faltarem à primeira aula prática perdem imediatamente o lugar no turno onde se haviam inscrito. A organização das aulas práticas encontra-se descrita no documento “Funcionamento Componente Prática” (no Clip) e será comunicada aos alunos, em cada turno prático, pelo respectivo docente, na primeira aula prática.

Método de avaliação

 

Artigo 1º – Modo de avaliação de conhecimentos

    1. De acordo com as Regulamento de Avaliação (aprovado pelo Conselho Executivo da FCT) a avaliação em “Física II” enquadra-se no tipo Avaliação contínua.
    2. A avaliação integra 2 métodos distintos:
      1. O Método A para estudantes de 1ª inscrição ou que nunca obtiveram aproveitamento na componente prática;
      2. O Método B para os restantes.
    3. Os estudantes abrangidos pelo método A têm que obter aprovação nas componentes teórico e prática, cujo funcionamento é descrito nos Art. 2º a 6º. A classificação de cada componente é expressa na escala de 0 a 20 valores e arredondada às unidades.
    4. A avaliação dos estudantes abrangidos pelo método B é descrita nos Art. 7º a 9º.

 

Artigo 2º – Componente Teórica

  1. A avaliação da componente teórica é efectuada através de provas (testes e exames) de escolha múltipla com, pelo menos, 20 questões de 5 opções.
  2. No âmbito da avaliação contínua serão efectuados 2 testes ao longo do semestre, cuja classificação será arredondada às unidades.
  3. A classificação da componente teórica (CT) é a média aritmética arredondada às unidades das classificações obtidas nos testes ou a classificação do exame final.
  4. Os estudantes que obtenham uma CT de 7, 8 ou 9 valores estão admitidos a uma prova extra, no final do semestre, que permitirá que obtenham, no máximo, 10 valores na CT. 
  5. A prova extra é constituída por 10 questões de escolha múltipla, e os estudantes que respondam acertadamente a 5 ou mais questões obtêm a classificação CT de 10 valores.
  6. Os estudantes que obtenham uma classificação CT igual ou superior a 10 valores obtêm aprovação na componente teórica.

 

Artigo 3º – Testes e Exame

  1. Cada teste incidirá essencialmente sobre toda a matéria leccionada nas aulas teóricas até à aula teórica anterior ao teste.
  2. Apesar de a avaliação nos testes não ser cumulativa, e devido à natureza dos assuntos abordados nesta Unidade Curricular, não é excluído que um elemento de avaliação se socorra de conhecimentos respeitantes  à matéria avaliada em elemento(s) anterior(es).
  3. Os testes realizam-se no horário das aulas dos respectivos turnos teóricos, na sala onde normalmente decorrem as lições ou em sala previamente anunciada no CLIP.
  4. Os estudantes inscritos num determinado turno teórico só podem realizar os testes calendarizados para esse turno.
  5. Pelo número anterior, todos os estudantes abrangidos pelo Método A de avaliação têm obrigatoriamente que estar inscritos num turno teórico.
  6. Os estudantes abrangidos pelo Método A de avaliação que até às 19h do dia 11 de Setembro (6ª feira) não estejam inscritos em nenhum turno teórico serão inscritos pelo regente da unidade curricular no turno que este considerar mais adequado.
  7. Após a data indicada no número anterior as listas dos estudantes por turno são definitivas.
  8. Os estudantes só poderão ter consigo durante a prova de avaliação:
    1. Caneta/esferográfica;
    2. Documento de identificação com fotografia;
    3. Máquina de calcular científica, não programável e não gráfica.
  9. Durante a realização das provas não é permitida a utilização de aparelhos electrónicos, tais como máquinas de calcular e telemóveis (os quais devem estar desligados e não podem estar sobre as mesas onde é realizada a prova).
  10. Não é permitido desagrafar as folhas dos cadernos com os enunciados e com as resoluções feitas pelos estudantes na prova.
  11. A prova será anulada se não forem satisfeitos os nºs 8, 9 ou 10.
  12. Os estudantes que cometam fraude numa prova de avaliação (Teste ou Exame) terão a referida prova anulada, estão automaticamente reprovados na unidade curricular no presente ano lectivo, e perdem a frequência caso já a tenham obtido em anos lectivo anteriores, o que implica que terão que obter frequência no ano lectivo seguinte.

 

Artigo 4º – Componente Prática

  1. As aulas práticas (laboratoriais) terão início na 1ª semana de aulas (semana de 7 de Setembro).
  2. Na primeira aula prática de cada turno serão:  a) apresentadas em detalhe as regras de avaliação desta componente; b) confirmadas presencialmente as inscrições nos turnos; c) constituídos os grupos de trabalho (2 estudantes por grupo); d) efectuada uma revisão sobre o tratamento de dados.
  3. Os estudantes que não satisfaçam o nº 2.b terão a sua inscrição no turno prático cancelada no CLIP.
  4. No limite das vagas disponíveis, poderão ser aceites mudanças de turno durante a primeira semana de aulas práticas. Para tal, os estudantes deverão contactar o docente responsável pelas aulas de laboratório por correio electrónico (Prof. Valentina Vassilenko, vv@fct.unl.pt).
  5. As aulas práticas serão dividas em aulas de laboratórios (AL) e aulas de problemas (AP).
  6. As AL têm a duração de 2 horas, e funcionam em semanas alternadas, salvo situações pontuais no princípio do semestre.
  7. Nas aulas de laboratório serão realizados, no máximo, 4 trabalhos de laboratório (TL).
  8. Os estudantes que realizem os TL e que preencham adequadamente mini-relatório (MR) sobre o TL terão uma classificação entre 10 e 14 valores.
  9. A classificação da componente prática de laboratório (CPL) é a média aritmética arredondada às unidades das classificações obtidas nos MR.
  10. As AP serão no mínimo 6, têm a duração de 1 hora, e não funcionam no laboratório.
  11. Durante as AP serão discutidos e resolvidos problemas sobre a matéria leccionada nas aulas teóricas.
  12. Os estudantes que obtenham uma classificação CPL superior ou igual a 10 valores estão admitidos a  duas provas de problemas, cuja classificação (CPP) máxima em conjunto será de 6 valores. Cada prova será constituída por apenas um problema.
  13. A classificação da componente prática (CP) é obtida pela seguinte expressão:
                                        CP=CPL+CPP.
  14. Os estudantes que obtenham uma classificação CP igual ou superior a 10 valores obtêm aprovação na componente prática.


Artigo 5º – Frequência

  1. Os estudantes que satisfaçam o nº 14 do Art. 4º obtêm frequência à unidade curricular.
  2. A frequência obtida em anos lectivos anteriores é válida no corrente ano lectivo. Consequentemente, os estudantes que tenham obtido frequência  não se podem inscrever nos turnos teórico e práticos, e estão admitidos ao exame regular e ao exame excepcional (cf. Método B de Avaliação).
  3. A lista dos estudantes que obtiveram frequência em anos lectivos anteriores está no CLIP em "Documentação de Apoio > Outros > Fisica_2_1516_1S_Frequencia_Anos_Anteriores.pdf".
  4. Na eventualidade de não constar o nome de um estudante que tenha obtido frequência em anos lectivos anteriores, esse estudante deverá enviar um email ao responsável da unidade curricular (Prof. Rui Lobo, rfl@fct.unl.pt), até às 19h do dia 11 de Setembro (6ª feira), com o Assunto “Frequência obtida anteriormente”, o nome completo, o número actual (e o número anterior se for esse o caso), o ano em que obteve a frequência e uma cópia da pauta (que está no CLIP) onde conste a informação que obteve frequência.
  5. A partir do dia 12 de Setembro, todos os estudantes que não constem na lista referida no nº 3 serão considerados como não tendo frequência.

 

Artigo 6º – Classificação Final dos Estudantes Abrangidos pelo Método A

  1. Os estudantes que satisfaçam, simultaneamente, o nº 7 do Art. 2º e o nº 14 do Art. 4º obtêm aprovação na unidade curricular.
  2. A classificação final (CF) é o resultado da seguinte expressão aproximado às unidades:

                                CF=CT×0.7+CP×0.3

  1. Os estudantes que na ponderação enumerada no nº 2 obtenham classificação final superior a 16 valores são admitidos a uma prova adicional (ex:oral).
  2. Na prova adicional mencionada no número anterior, os estudantes podem subir ou descer a nota final com a garantia de classificação mínima de 16 valores.
  3. A ausência à prova adicional referida no número anterior traduz a aceitação por parte do estudante da nota final de 16 valores.
  4. Os estudantes reprovam à unidade curricular se não verificarem, simultaneamente, o nº 7 do Art. 2º e o nº 14 do Art. 4º.

 

 

Artigo 7º – Estudantes Abrangidos pelo Método B

  1. Estes estudantes têm frequência e estão impedidos de repetir a parte prática.
  2. Estes estudantes não podem estar inscritos em nenhum turno prático e em nenhum turno teórico. No entanto, caso pretendam, podem assistir às aulas dos turnos teóricos que mais lhes convierem.

 

Artigo 8º – Avaliação Extra para os Estudantes Abrangidos pelo Método B

  1. Serão leccionadas 3 aulas extra exclusivamente para os estudantes abrangidos pelo Método B, de 3 horas de duração, no inicio do Semestre, nos dias 18 de Setembro, 25 de Setembro e 9 de Outubro em horário e sala a publicar no CLIP. Nestas aulas serão revistos os temas considerados mais importantes na unidade curricular.
  1. Será realizado um Exame Extra no dia 30 de Outubro, exclusivamente para os estudantes abrangidos pelo Método B. A inscrição no Exame Extra é obrigatória e deverá ser realizada de acordo com as indicações que serão publicadas no CLIP até às 19h do dia 11 de Setembro (6ª feira).
  2. A classificação da componente teórica (CT) é a classificação do Exame Extra arredondada às unidades.

 

Artigo 9º – Classificação Final dos Estudantes Abrangidos pelo Método B

  1. Os estudantes que obtenham uma classificação CT igual ou superior a 10 valores obtêm aprovação na unidade curricular.
  2. A classificação final é igual à classificação CT arredonda às unidades. A classificação CP não é considerada na contabilização da classificação final.
  3. Os estudantes que obtenham classificação final superior a 16 valores são admitidos a uma prova adicional (ex:oral).
  4. Na prova adicional mencionada no número anterior, os estudantes podem subir ou descer a nota final com a garantia de classificação mínima de 16 valores.
  5. A ausência à prova adicional referida no número anterior traduz a aceitação por parte do estudante da nota final de 16 valores.
  6. Nos restantes casos, não previstos nos números e Artigos anteriores, o estudante reprova à unidade curricular.

 

Artigo 10º – Melhoria de Nota

  1. Os estudantes que pretendam efectuar melhoria de nota devem cumprir, para esse efeito, as formalidades legais de inscrição.
  2. Os estudantes que tenham obtido aprovação na Unidade Curricular (na componente laboratorial e na componente teórica) no corrente ano lectivo de 2015/2016, ou no ano lectivo 2014/15, podem melhorar apenas a classificação da componente teórica.
  3. Em qualquer dos dois casos referidos no número anterior, as classificações da outra componente de avaliação (CP) obtida quer no próprio ano, quer no ano anterior, contribuem da forma prevista para a nova classificação final em caso de melhoria efectiva.
  4. A nova classificação final é obtida seguindo o nº 2 do Artigo 6º, considerando a classificação do exame como a nova classificação CT e a nota CP obtida no ano lectivo em que o aluno obteve aprovação na Unidade Curricular.
  5. Os estudantes que obtenham classificação final descrita no nº 4 superior a 16 valores são admitidos a uma prova adicional (ex:oral).
  6. Na prova adicional mencionada no número anterior, os estudantes podem subir ou descer a nota final com a garantia de classificação mínima de 16 valores.
  7. A ausência à prova oral referida no número anterior traduz a aceitação por parte do estudante da nota final de 16 valores.
  8. Nos restantes casos, não previstos nos números anteriores, o estudante não melhora a classificação.

 

Artigo 11º – Trabalhadores Estudantes

  1. Os estudantes são considerados como detentores do estatuto de Trabalhador Estudante se constarem como tal nas pautas no CLIP.
  2. Os estudantes devem, assim que possível, comunicar o seu estatuto ao docente responsável da unidade curricular (Prof. Rui Lobo, rfl@fct.unl.pt).
  3. Os estudantes que satisfaçam, simultaneamente, o nº 2 do Art. 2º e no º 11 do Art. 4º obtêm aprovação na unidade curricular.
  4. Os estudantes detentores do estatuto de Trabalhador Estudante, tal como os restantes estudantes, têm que realizar as provas de avaliação segundo o calendário previamente tornado público.

 

Artigo 12º – Conduta na Sala de Aula

  1. Para que todos beneficiem da experiência de aprendizagem é exigido aos estudantes que respeitem as seguintes regras de conduta na sala de aula:
    1. Pontualidade: Os estudantes deverão estar presentes na sala à hora de começo da aula. Os docentes impedirão a entrada dos estudantes que cheguem mais de 5 minutos atrasados;
    2. Preparação das aulas e participação nas discussões: A participação activa exige que os estudantes preparem a matéria apresentada e discutida nas aulas, e que contribuam para as discussões;
    3. Os telemóveis devem permanecer desligados e guardados até ao fim da aula. Os estudantes que utilizem o telemóvel serão automaticamente convidados a sair da aula;
    4. A utilização de computadores portáteis e outros aparelhos electrónicos nas salas de aulas está sujeita à aprovação dos docentes.

 

Artigo 13º – Outros

  1. Os estudantes quando contactarem os docentes através de mensagem electrónica (email) devem indicar no “Assunto (Subject)” a seguinte informação: “Física II - Turno – Nome – Nº de estudante – Assunto”.
  2. Não serão respondidas mensagens electrónicas com perguntas cuja resposta conste nos Artigos anteriores ou na página da unidade curricular no CLIP.

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