Disciplina Curricular
Laboratório de Mecânica, Oscilações e Ondas LOO
Mestrado Integrado em Engenharia Física Tecnológica - MEFT 2017
Contextos
Grupo: MEFT 2017 > 1º Ciclo
Período:
Peso
6.0 (para cálculo da média)
Objectivos
Estudar experimentalmente oscilações e ondas de natureza física distinta, com especial enfâse na mecânica. Desenvolver a capacidade de melhorar os métodos experimentais e a optimização dos procedimentos, de aumentar o rigor na estimativa das incertezas experimentais e de identificar e eliminar erros sistemáticos. Tratar com rigor a análise dos dados experimentais, nomeadamente através do ajuste de funções e modelos físicos aos resultados experimentais,pelo Método dos Mínimos Quadrados, a uma ou mais dimensões. Estimular a análise crítica dos resultados obtidos e a preparação cuidada e profissional da apresentação dos dados e dos resultados, com a elaboração de relatórios objectivos e sintéticos. PRÉ-REQUISITOS: Para alcançar os objectivos de aprendizagem esperados, os estudantes devem ter conhecimentos prévios de física experimental básica.
Programa
Realização de experiências que na sua maioria envolvem fenómenos oscilatórios e fenómenos ondulatórios, contribuindo para a exigência de rigor na utilização dos métodos experimentais e nas medidas, com referência à eliminação de erros sistemáticos e à necessidade verificação da calibração dos equipamentos de medida. Utilização de equipamentos de medida diversos: termómetros, amperímetros, voltímetros, frequencímetros, ohmímetros, medidores de capacidade eléctrica, osciloscópios (analógicos, digitais, simulados por software), analisadores espectrais. Utilização de fontes de alimentação: contínua, alternada, geradores de funções. Ajuste de funções (modelos físicos) aos resultados experimentais utilizando o método dos mínimos quadrados a uma ou mais variáveis independentes. Análise crítica e tratamento cuidado dos resultados experimentais e elaboração de relatórios concisos e completos com particular cuidados na apresentação gráfica dos resultados. I. Fenómenos oscilatórios: 1.1- Oscilações mecânicas num sistema linear. Movimentos oscilatórios livres e forçados. Ressonância e diferença de fase. Medidas de força, distância, tempo, frequência ângulo. Ajuste de funções 1, 2 e 3 dimensões. (e.g. Sistema massa mola). 1.2- Oscilações mecânicas numa balança de torção com atrito puramente mecânico. Movimento de um corpo rígido. Momento de inércia. Medidas de distância, ângulo e tempo. Utilização de um sistema óptico para medição de ângulos. Ajuste de funções a uma e/ou duas dimensões. (e.g. Experiência de Cavendish. Determinação da constante de gravitação universal G.). 1.3- Estudo das oscilações do quadro móvel de um galvanómetro. Controlo eléctrico do atrito magnético do sistema. Regimes oscilante amortecido, aperiódico limite e aperiódico. Medidas de tempo, distância, ângulo, tensão na gama dos microvolts. Montagem e calibração do sistema. 1.4- Ressonância e factor de qualidade de um circuito ressonante. Oscilações eléctricas num circuito RLC. Regimes livres e forçado. Medias de tensão, corrente, capacidade eléctrica e tempo, com utilização de um multímetro e um osciloscópio digital. Ajuste de funções a uma e/ou duas dimensões. II. Fenómenos ondulatórios: 2.1- Estudo da propagação de ondas sonoras num tubo. Ondas estacionárias. Determinação da velocidade do som. Variação da velocidade do som com a temperatura. Medidas de distância, tempo, temperatura. Determinação de velocidades. 2.2- Cordas vibrantes. Estudo das leis das cordas vibrantes. Amplitude, frequência e modos de vibração. Análise de sons emitidos por instrumentos de cordas utilizando a transformada rápida de Fourier. Análise do som produzido por diferentes instrumentos musicais. Timbre. Séries de Fourier. Análise e síntese de diferentes tipos de sinais. Calibração do sistema de análise espectral. 2.3- Interferência e Difracção. Ondas electromagnéticas no domínio do visível e micro-ondas. Difracção de electrões. Medidas de distância e de tensão/corrente. Ajuste das funções para os padrões de interferência e difracção aos resultados obtidos. Determinação de comprimentos de onda e dimensões características de acordo com o comprimento de onda utilizado. III. Mecânica Relativista. Análise de fotografias de colisões entre protões obtidas em câmaras de bolhas. Partículas resultantes do choque. Verificação experimental da conservação de momento e de energia.
Metodologia de avaliação
Avaliação contínua que tem em conta o desempenho dos alunos no laboratório, os relatórios dos trabalhos e um teste final individual. A classificação final é a média pesada de duas parcelas nas seguintes percentagens; classificação média obtida nos trabalhos experimentais 80% (considerando 60% para os relatórios 60% e 20% para a avaliação do desempenho no laboratório) e 20% para teste final individual sobre todas as experiências efectuadas, com nota mínima de 7.5. Prova oral para os alunos com nota mínima no teste inferior a 7.5.