UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO CAMPUS DUQUE DE CAXIAS

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CAMPUS DUQUE DE CAXIAS

PLANO DE ENS INO

  1. DADOS DE IDENTIFICAđấO CURSO: Nanotecnologia DISCIPLINA: Mecânica Clássica 1 CÓDIGO: XFS243 ANO/PERÍODO: 2018/2 CARGA HORÁRIA: 60h (teórica) CRÉDITOS: 4 PROFESSOR: Marcus Vinicius de Oliveira Moutinho TURMA: 8259

  2. HORÁRIO DAS AULAS

DIA DA S EMANA HORÁRIO / LOCAL

  2ªf e 4ªf 10:00 às 12:00 / Sala 12 (SCS)

  3. EMENTA - Elementos de mecânica newtoniana.

  • Movimento de uma partícula em u ma, duas e três dimensões.
  • Movimento de um sistema de partícu las.
  • Oscilações lineares e não-lineares.
  • Corpos rígidos.
  • Rotações em torno de um eixo .
  • Estática.
  • Gravitação

  4. OBJETIVOS - Pensar no problema de física em termos matemáticos.

  • Dar u ma base, para estudos mais avançados da Física, que serão vistos nos cursos de Eletro magnetis mo e Mecânica Quântica, por exemp lo.
  • Co mpreender de maneira pro funda os princípios fundamentais da Mecânica e tratar detalhadamente alguns problemas de fundamental importância para Física.
  • In iciar estudo de conceitos e notações como por exemplo de análise vetorial, neste estágio, onde o tratamento ainda é razoavelmente fácil, por não tratar nenhum conceito físico novo.

  5. CONTEÚDO PROGRAMÁTICO 1. Leis de Newton do Movimento

  1.1 Mecânica Clássica

  1.2 Espaço e Tempo

  1.3 Massa e Força

  1.4 Primeira e Segunda Leis de Newton: Referenciais Inerciais

  1.5 A Terceira Lei e a Conservação do Momento

  1.6 A Segunda Lei de Newton em Coordenadas Cartesianas

  1.7 Coordenadas Polares Bidimensionais 2.

   Projéteis e Partículas Carregadas

  2.1 Resistência do Ar

CAMPUS DUQUE DE CAXIAS

  6.7 As Órbitas de Kepler Ilimitadas

  5.6 Ressonância

  5.7 Séries de Fourier *

  5.8 Solução por Série de Fourier para o Oscilador Forçado *

  5.9 O Deslocamento RMQ: Teorema de Parseval * 6. Problemas de Força Central para Dois Corpos **

  6.1 O Problema

  6.2 CM e Coordenadas Relativas: Massa Reduzida

  6.3 As Equações de Movimento

  6.4 O Problema Unidimensional Equivalente

  6.5 A Equação da Órbita

  6.6 As Órbitas de Kepler

  6.8 Mudanças de Órbitas 7. Mecânica em Referenciais Não Inerciais **

  5.4 Oscilações Amortecidas

  7.1 Aceleração sem Rotação

  7.2 As Marés

  7.3 O Vetor Velocidade Angular

  7.4 Derivadas Temporais em um Referencial em Rotação

  7.5 Segunda Lei de Newton em um Referencial em Rotação

  7.6 A Força Centrífuga

  7.7 A Força de Coriolis

  7.8 Queda Livre e a Força de Coriolis

  7.9 Pêndulo de Foucault

  7.10 Força e Aceleração de Coriolis

  5.5 Oscilações Amortecidas Forçadas

  2.2 Resistência do Ar Linear

  2.3 Trajetória e Alcance em um Meio Linear

   Energia

  2.4 Resistência do Ar Quadrática

  2.5 Movimento de uma Carga em um Campo Magnético Uniforme *

  2.6 Exponenciais Complexas *

  2.7 Solução para uma Carga em um Campo B * 3.

   Momento e Momento Angular

  3.1 Conservação do Momento

  3.2 Foguetes

  3.3 O Centro de Massa

  3.4 Momento Angular de uma Única Partícula

  3.5 Momento Angular de Várias Partículas 4.

  4.1 Energia Cinética e Trabalho

  5.2 Movimento Harmônico Simples

  4.2 Energia Potencial e Forças Conservativas

  4.3 Força como o Gradiente da Energia Potencial

  4.4 A Segunda Condição para que F seja Conservativa

  4.5 Energia Potencial Dependente do Tempo

  4.6 Energia para Sistemas Lineares Unidimensionais

  4.7 Sistemas Unidimensionais Curvilíneos

  4.8 Forças Centrais

  4.9 Energia de Interação de Duas Partículas

  4.10 Energia de um Sistema de Várias Partículas 5.

   Oscilações

  5.1 Lei de Hooke

  5.3 Osciladores Bidimensionais

CAMPUS DUQUE DE CAXIAS 8.

  9.2 Molas Idênticas e Massas Iguais

  9.3 Dois Osciladores Fracamente Acoplados * Tópicos opcionais.

  Movimento de Rotação de Corpos Rígidos **

  8.1 Propriedades do Centro de Massa

  8.2 Rotação em Torno de um Eixo Fixo

  8.3 Rotação em Torno de Qualquer Eixo: o Tensor de Inércia

  8.4 Eixos Principais de Inércia

  8.5 Determinando os Eixos Principais: Equações de Autovalor

  8.6 Precessão de um Pião devido a um Torque Fraco *

  8.7 Equações de Euler *

  8.8 Equações de Euler com Torque Zero *

  8.9 Ângulos de Euler *

  8.10 Movimento de um Pião * 9. Osciladores Acoplados e Modos Normais **

  9.1 Duas Massas e Três Molas

  • Referem-se aos capítulos 8, 9, 10 e 11 do livro texto principal (John Taylor), respectivamente.

  6. METODOLOGIA

  A metodologia utilizada na disciplina consiste em aulas expositivas e dialogadas, onde o estudante possa discutir e analisar os conteúdos trabalhados em sala, expondo suas dúvidas e colaborações. O estudante terá a oportunidade de trabalhar em grupo, resolvendo problemas que visem à aplicação do conhecimento através de listas de exercícios.

  7. AVALIAđấO

  O processo de avaliação da disciplina englobará três provas teóricas, P1, P2 e P3, envolvendo aproximadamente um terço do conteúdo total em cada u ma delas. As provas P1, P2 e P3 terão pontuação máxima de 10,0 pontos e o aluno que obtiver méd ia nas três provas maior ou igual a 5,0 pontos será aprovado, desde que em nenhuma das provas tenha tido aproveitamento inferio r a 2,0 pontos . O aluno que faltar u ma das provas ou obtiver aproveitamento inferio r a 2,0 pontos em alguma delas, deverá realizar a prova substitutiva (PS) cujo conteúdo será toda a matéria do curso. A PS será aberta para qualquer aluno que desejar realizá-la, entretanto, neste caso, a nota da PS irá obrigatoriamente substituir a menor nota das provas P1, P2 e P3, mes mo que a nota da PS seja inferio r. Prob lemas selecionados das listas de exercícios podem eventualmente ser utilizados como bonificação, elevando a nota de cada uma das três provas em até 11%, desde que sejam entregues até a data da prova e estejam resolvidos corretamente.

  8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

  8.1 BIBLIOGRAFIA BÁS ICA

  1 - John R. Taylor, Mecânica Clássica - Editora Bookman 2 - João Barcelos Neto, Mecânica Newtoniana, Lagrangiana e Hamiltoniana – Editora Livraria da Física

  8.2 BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR

  1 - Feynman, Leighton e Sands - Lições de Física de Feynman I

  • – Editora ARTMED

  2 -

H. Moysés Nussenzveig, Curso de Física Básica 1 - Mecânica - Editora Edgard Blücher LTDA

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9. CRONOGRAMA DE AULAS DO S EMES TRE DATA HORAS CONTEÚDO

  06/08/18 -

  INAUGURAđấO CAMPUS SANTA CRUZ DA S ERRA

  08/08/18 2hs AULA ADIADA 13/08/18 2hs AULA ADIADA 15/08/18 2hs AULA ADIADA 20/08/18 2hs Massa e força. Primeira e Segunda Leis de Newton: referenciais inerciais 22/08/18 2hs A Terceira Lei e a conservação do mo mento 27/08/18 2hs A Segunda Lei de Newton em coordenadas cartesianas 29/08/18 2hs Coordenadas polares bidimensionais 03/09/18 2hs Resistência do ar 05/09/18 2hs Momento e mo mento angular 10/09/18 2hs Foguetes e centro de massa 12/09/18 2hs Momento Angular de uma e de várias partículas 17/09/18 2hs Exemplos e aplicações 19/09/18 2hs PROVA 1 (P1) 24/09/18 2hs Energia cinética e trabalho 26/09/18 2hs Energia potencial e fo rças conservativas 01/10/18 2hs Energia potencial dependente do tempo 03/10/18 2hs Forças centrais 08/10/18 2hs Exemplos e aplicações 10/10/18 2hs Exemplos e aplicações 15/10/18 2hs SIAC 17/10/18 2hs SIAC 22/10/18 2hs Energia de u m sistema de duas ou várias partículas 24/10/18 2hs Lei de Hooke e Movimento Harmônico Simp les 29/10/18 2hs As equações de movimento 31/10/18 2hs A equação da órbita de Kepler 05/11/18 2hs Exemplos e aplicações 07/11/18 2hs PROVA 2 (P2) 12/11/18 2hs Aceleração sem rotação. As marés

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PROVA S UBS TITUTIVA (PS)

  14/11/18 2hs Derivadas temporais em u m referencial em rotação 19/11/18 2hs Segunda Lei de Newton em u m referencial em rotação 21/11/18 2hs Força centrífuga e força de Coriolis 26/11/18 2h Rotação em torno de um eixo fixo 28/11/18 2h Rotação em torno de qualquer eixo : o tensor de inércia 03/12/18 2h Osciladores acoplados 05/12/18 2h Dois osciladores fracamente acoplados 10/12/18 2h Exemplos e aplicações 12/12/18 2h PROVA 3 (P3) 17/12/18 2h

  22/12/18 - TÉRMINO DO PERÍODO 01/12/18 24/12/18

  • LANÇAMENTO DAS NOTAS Data de aprovação no NDE: . Assinatura do Professor: Data: Assinatura do Coordenador: Data:

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