Palestra Escolas

E = mc2

F = ma

Física e Engenharia

Diogo Morais Cátia Silva FCUP | FEUP

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Faculdade de Ciências da Universidade do Porto (FCUP)

Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP)

Do que vamos falar hoje?

Mecânica clássica

Estudo do movimento de corpos, das variações na sua energia e das forças que neles atuam.

Mecânica Clássica

Movimento de corpos

Movimentos circulares

Leis de Newton

Momentos e colisões

Energia

Referenciais e relatividade restrita

Eletromagnetismo

Enquadrada no domínio da Mecânica Clássica. Estudo das interações entre partículas carregadas eletricamente e dos campos elétricos e magnéticos gerados por essas mesmas partículas.

Eletromagnetismo

Corrente elétrica

Cargas e força

Campos

Lei de Faraday

Equações de Maxwell

física térmica

Estudo dos fenómenos na matéria relacionados ao calor, temperatura e energia térmica.

Física térmica

Transferência de calor

Leis da termodinâmica

Ciclo de Carnot

Diagramas de fase

Gases ideiais

Física Moderna

Estudo dos fenómenos e conceitos relacionados às novas ideias e modelos da física que surgiram no século XX - uma verdadeira revolução na Ciência.

FÍSICA MODERNA

Efeito fotoelétrico (Nobel do Einstein)

Teoria clássica da luz vs teoria corpuscular (quantum)

Equação de Schrödinger

Hipótese de Broglie

Ótica

Estudo da luz e dos fenómenos relacionados à sua propagação e à sua interação com materiais.

Ótica

Lentes e espelhos

Índice de refração

Difração

Polarizadores

Mecânica de fluidos

Estuda o comportamento dos fluídos em repouso e em movimento. Fluído que se caracteriza como a substância que é capaz de fluir. Está normalmente no estado líquido ou gasoso e caracteriza-se pela ausência de forma fixa, adaptando-se ao formato do recipiente que o contém.

Mecânica de Fluidos

Hidrodinâmica

Hidrostática

Equação de Navier-Stokes

Teorema de transporte de Reynolds

outras cadeiras

Cadeiras que complementam a formação dos estudantes de física, fornecendo competências fundamentais em matemática, programação e outras áreas essenciais.

Laboratórios de Física

Lab. III

Lab. II - Eletrónica

Lab. I

Programação

Simulação do potencial elétrico numa configuração de cargas

Simulação de um porco no forno

Processamento e filtragem de dados

Programação

Resolver a equação de onda e simular a vibração de cordas

Simulação de um trânsito na estrada

MATEMÁTICA

Expansões em Série de Taylor

Integrais

Matrizes e Sistemas Lineares

MATEMÁTICA

Hipersuperfícies

Equações Diferenciais

Perfis: Licenciatura em Física

Mestrados: oferta FCUP/FEUP

Física

10 percursos alternativos formais, estruturados da seguinte forma:

• Física - perfil em Física,
• Física - perfil em Astrofísica,
• Física com uma formação complementar em Agronomia, Biologia, Geologia, Informação Geográfica, Informática, Matemática ou Química.

+ Eng. FEUP

Engenharia Física

Astronomia e Astrofísica

Física Médica

Ensino de Física e de Química no 3º Ciclo do Ensino Básico e no Ensino Secundário

Saídas Profissionais

SIM!

Saídas profissionais mais comuns:

• Setor de serviços financeiros, bancos e seguradoras, consultoras, indústria, empresas de tecnologias de informação;
• Empresas na área de Ótica, nanotecnologia, automação;
• Laboratórios de Estado, Universidades, Institutos de investigação, Escolas, Controlo de qualidade, Hospitais;
• Investigação e desenvolvimento industrial;
• Cargos técnicos de nível superior e de investigação e desenvolvimento.

Nós temos! :)

Áreas fortes:

• instrumentação;
• sensores;
• ótica moderna e materiais.

Bónus: Projetos para secundário!

Olimpíadas de Astronomia (COMETA)

Olimpíadas de Física

Quark! - Escola de Física para Jovens

CanSat

Astronauta por um dia

e muito mais...

Lista de projetos (pdf)

Questões?

Equação de onda

Movimento linear

Movimento circular

VS

Lei Zero da Termodinâmica

Segunda Lei da Termodinâmica

Medida da desordem ou dispersão de energia num sistema. Nos processos naturais, a entropia aumenta.

Primeira Lei da Termodinâmica ou Lei da Conservação da Energia

U -> Variação da Energia Interna Q -> Calor W -> Trabalho (Variações de pressão e volume)

Rudolf Clausius

Equação de Navier-Stokes

PROBLEMA POR RESOLVER!

Quem conseguir apresentar uma solução bem definida receberá um prémio de 1 milhão de dólares!

Atração e Repulsão

Força Eletromagnética

Qualquer ação é acompanhada de uma reação!

Lei da Ação-Reação

Os corpos adoram manter o seu estado de movimento!

Lei da Inércia

Lei Fundamental da Dinâmica

A matéria também "são" ondas!

Se a luz, entendida como uma onda antes do século XX, também pode ser uma partícula, porque é que uma partícula conhecida (o eletrão, por exemplo) não poderá ser uma onda?

Equação Fundamental da Hidrostática

Exemplo prático!

• Dentro da caixa existe um isótopo radioativo com uma certa probabilidade de decair - se decair, o veneno é libertado e o gato morre.

• Existe um sensor que deteta esse decaimento e parte um frasco de veneno;

• Enquanto não olharmos para dentro da caixa, o Óscar pode estar tanto vivo como morto, ou seja, encontra-se em superposição, com uma probabilidade associada aos 2 estados/situações;

• A partir do momento que realizamos uma observação (olhamos para dentro da caixa) ele estará morto ou vivo, ou seja, a função de onda colapsou num dos estados!

O espaço contrai para corpos que se movem com velocidades próximas da velocidade da luz.

Contração do espaço

O tempo passa mais devagar para corpos que se movem com velocidades próximas da velocidade da luz.

Dilatação do tempo

1. Velocidade da luz constante. 2. Leis da física são idênticas em referenciais inerciais.

Referenciais

A luz é uma onda ou um conjunto de partículas?

Resolução de problemas:Sistemas de descarga de fluidos distintos

Equação de continuidade

Equação da energia

Resolução de problemas: Transporte de fluidos em colinas

Conservação do momento angular

Vamos experimentar?

Tomografia (Cérebro e crânio)

Equação de Bernoulli

Medidores de Caudal (tubo de Venturi) e de Velocidade (tubo de Pitot)

Campo Elétrico

Campo Magnético

- Gerado por cargas em movimento (corrente elétrica cria um campo magnético em volta) - Bobinas com corrente geram campos magnéticos (ex:íman).

R = Constante Universal dos Gases Ideais -> R = 8,31[J/mol.K]

P = Pressão [Pa] V = Volume [m3]

T = Temperatura [K]n = número de moles [mol]

Velocidade e aceleração angular, aceleração normal e tangencial, coordenadas polares...

Movimentos circulares

Movimentos retilíneos

Movimento helicoidal, movimento parabólico, movimento de cargas, projéteis...

Outros movimentos

Refrigerador

É necessário efetuar trabalho externo.

Não existem máquinas perfeitas! (Rendimento < 100%)

Ciclo de compressões isotérmicas (temperatura constante) e adiabáticas (calor constante) de um fluido.

Máquina térmica

Aplicação a motores de gasolina, diesel, vapor, ...

Ainda vemos o Sol alguns minutos depois de ele se pôr!

Miragens!

Porque é que o nascer e pôr do Sol são avermelhados?

Oscilador livre não amortecido

Oscilador livre amortecido

Oscilador forçado

Diapasão

Vamos experimentar?

Ao prender a corda a algo fixo, a onda vai refletir com um vale. No entanto, se a outra ponta estiver solta, a corda vai refletir com uma crista.

Envio de ondas progressivas periodicamente --> ondas estacionárias!

Mantém-se a condiçãode fronteira fixa!

Excita-se os modosnormais na corda!

O já conhecido...

Exemplo

Adicionemos a pressão...