Apresentação

Fundamentos da Mecânica

Prof. Ronai Lisbôa

UFRN - ECT - BCT

BCT. Competências e habilidades.

Há uma demanda crescente de profissionais com um desenvolvimento técnico sólido, combinado com uma formação mais humanística, proativa e empreendedora, que sustente, inclusive, a adaptabilidade desse profissional, perante exigências de inovação do mercado.

Seu uso denotará uma característica do egresso que será desenvolvida durante sua formação na universidade, seja ela técnica ou pessoal. É formada por um conjunto de habilidades que permitam o egresso a exercer a atividade especificada.

Competência

Habilidade

A habilidade pode compreender um conjunto de qualificações que versem sobre um mesmo tema. Está relacionada com as linhas de disciplinas do que com as atribuições de trabalho.

BCT, componentes de física e ênfases.

Nível 2

Nível 3

Nível 4

Ênfases

MMF1

FM

MMF2

FT

FFO

FE

Ambiental, Biomédica, Petróleo, Aeroespacial+Astronomia

Ambiental, Biomédica, Computação, Mecatrônica, Telecomunicações, Aeroespacial+Astronomia

Biomédica, Mecânica, Aeroespcial+Astronomia

Obrigatórias

Optativas para o BCT.

FT, FFO e FE são obrigatórias apenas para as ênfases listadas acima.

BCT, componentes de física e ênfases.

O resultado considera todas as turmas (todos os professores) a cada semestre.

Fundamentos da Mecânica. Competências e habilidades.

➔ Apropriação da Cultura de C&T
Domínio dos conceitos fundamentais do cálculo e domínio das linguagens algébrica e gráfica.

➔ Base para estudos futuros
Domínio de conceitos, leis e métodos de uso amplo na Física em problemas em 1D.

• Dominar conceitos e técnicas de cálculo elementar (CB6).

• Reconhecer, extrair e representar informações na linguagem gráfica (HB2).

• Reconhecer, extrair e representar informações na linguagem algébrica (CB7).

• Estabelecer analogias cinemáticas e mecânicas para a modelagem de problemas práticos em C&T (CB10).

• Realizar levantamento de dados em situações práticas (CB11).

• Realizar análise de dados (CB12).

• Conhecer conceitos e técnicas de cálculo avançado (CB13).

• Reconhecer o papel da ciência e sua relação com tecnologia e a sociedade (CB14).

• Saber fazer a representação espacial da realidade (CB15).

BCT. Competências e habilidades.

As novas DCNs trouxeram novo entendimento para a formação do engenheiro.

O foco do planejamento do curso, que anteriormente era baseado em conteúdo, para uma abordagem baseada em competências.

• Capacidade de identificar, avaliar e resolver problemas, enfrentar desafios e responder a novas demandas da sociedade contemporânea (C1);

• Capacidade de comunicação e argumentação em suas múltiplas formas (C2);

• Capacidade de atuar em áreas de fronteira e interfaces de diferentes disciplinas e campos de saber (C3);

• Atitude investigativa, de prospecção, de permanente busca e produção do conhecimento (C4);

• Capacidade de tomar decisões em cenários de imprecisões e incertezas (C8);

• Capacidade de utilizar tecnologias e metodologias reconhecidas na área das ciências (C13);

• Analisar e compreender os fenômenos físicos e químicos por meio de modelos simbólicos, físicos e outros, verificados e validados por experimentação (CE2).

Fundamentos da Mecânica. Conteúdo/Ementa.

Parte 1 - Medidas

1 Aula. Grandezas fundamentais e suas unidades. Análise dimensional. Ordem de grandeza.

Parte 2 - Cinemática

5 Aulas. Posição, velocidade e aceleração unidimensionais nas linguagens algébrica e gráfica. Cinemática bidimensional e tridimensional. Independência dos movimentos. Referenciais.

Parte 3 - Dinâmica

6 Aulas. Sistemas isolados e fechados. Dinâmica da uma partícula: massa e inércia, força, Leis de Newton. Forças na mecânica: força gravitacional, força peso, força de atrito, força elástica, forças de contato. Solução de problemas: diagrama de corpo livre, simplificação de forças, lançamento sob ação do peso com e sem atrito.

Fundamentos da Mecânica. Conteúdo/Ementa.

Unidade 2

Parte 4 - Trabalho-Energia

5 Aulas. Sistemas isolados e fechados.Trabalho de uma força, energia cinética: energia potencial gravitacional, elástica; energia mecânica; forças conservativas e dissipativas; potência; diagramas de energia; fontes de energia, energia térmica.

Parte 5 - Momento-Impulso

5 Aulas. Sistemas isolados e fechados. Sistemas de partículas: definição, momento linear, impulso de uma força, conservação de momento linear.

Fundamentos da Mecânica. Conteúdo/Ementa.

Unidade 3

Parte 6 - Oscilações

Parte 7 - Equilíbrio

5 Aulas. Análise energética do MHS; aproximação quadrática em torno de posições de equilíbrio estável.

2 Aulas. Estática de corpos rígidos (deve ser omitida em 2024.2).

Reposição

2 Aulas. 

Fundamentos da Mecânica. Bibliografia.

Básica

Complementar

Paul A. Tipler; Física para cientistas e engenheiros, vol. 1: Mecânica, oscilações e ondas e termodinâmica; 6a. edição; Editora LTC.

Randall D. Knight, Física - Uma abordagem estratégica. 2 ed., vol. 1, Bookman: São Paulo, 2009.

David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker; Fundamentos de Física, vol. 1 e 2: Mecânica; 10 a. edição; Editora LTC.

Wolfgang Bauer, Gary D. Westfall, Helio Dias, Física para universitários: Mecânica, 1 ed., vol. 1 e vol. 2, Bookman: São Paulo, 2012.

Metodologia de ensino

As aulas são expositivas e por vezes longas.

Ao longo do curso o professor proporá atividades opcionais que consistirão de:

Em algumas aulas farei demonstrações e experimentos serão apresentadas na sala de aula utilizando desde materiais de baixo custo até dispositivos como smartphones, tablets e sensores.

• Questionários de única escolha (Google Classroom);
• Testes de única escolha (Multiprova);
• Exercícios e experimentos recomendados do livro texto (Listas).
• Experimentos concretos e virtuais (simuladores).

Não havendo interesse dos estudantes as atividades acima serão suprimidas.

Há bônus para os estudantes que efetivamente estudam.

Avaliações

Obrigatórias

Avaliações Dissertativas (AD) ao final de cada unidade. São questões dissertativas com problemas numéricos que exigem cálculos mais elaborados onde uso de calculadoras é indispensável.

Cálculo da nota

Avaliações

Obrigatórias

Avaliações Dissertativas (AD) ao final de cada unidade. São questões dissertativas com problemas numéricos que exigem cálculos mais elaborados onde uso de calculadoras é indispensável.

Cálculo da nota

Opcionais

Atividades Opcionais (AO) ao longo de cada unidade:  Questionários (Q), Testes (T), Exercícios e práticas experimentais (E).

Cronogramas

Unidade 1

Avaliação 1   :     /  /2025.      Partes 1, 2 e 3.

Unidade 2

Unidade 3

Reposição

Avaliação 2    :    /  /2025.      Partes 4 e 5.

Avaliação 3    :    /  /2025.      Partes 6 e 7.

Avaliação 4    :     /  /2025.

O semestre finaliza somente no dia:

/   /2025

Portanto, planeje-se tendo como base essas datas, pois não aplicarei avaliações em separados, exceto se houver justificativa fundamentada.

Equipe, horários e locais

Professor

Monitores

Ronai Machado Lisbôa - Sala 41 (2T56)

Vai usar Sigaa, Google Classroom e Multiprova.

Consulte o site:

https://magna.ect.ufrn.br/login

Ferramentas

Google Planilhas;

Colab;

Geogebra.

PHET

Gemini

ChatGPT

Python

Mathematica

Maple

A “educação se destina a transmitir o melhor da Humanidade para que a Humanidade seja melhor”.

“Os alunos são o futuro e a maneira que temos de entrar no futuro é com eles e através deles, transmitindo o melhor da humanidade, e tendo a ser otimista, é sempre possível ser melhor e é nisso que a escola tem de ajudar”.

A “primavera dos professores que é no outono quando chegam levas de novos alunos. Uma nova leva alunos e de humanidade e o nosso compromisso é com eles; agora não se consegue fazer sem professores, a sério, que gostem do que fazem e sintam que os alunos são a esperança."

Fonte: https://agencia.ecclesia.pt

Professor Carlos Fiolhais (Universidade de Coimbra - PT)

MMF1

Calcular perímetros, áreas, volumes é aparentemente fácil para sólidos geométricos simétricos. Na verdade uma busca no Google já nos dá essa informação. Mas para objetos que não são simétricos? Como determinar o volume? A densidade? Viu? Mudamos de assunto. Partimos da matemática e chegamos à física. Qual o propósito? Bem, algumas coisas flutuam e outras não. Este fenômeno tem certa relevância, não acha?

Fonte: https://www.ciensacao.org

MMF1

Quais materiais empregados?

Foto: Divulgação/Royal Caribbean International / Estadão

Quais as tecnologias necessárias?

Qual o perfil dos profissionais?

MMF1. Competências.

➔ Apropriação da Cultura de C&T
Domínio dos conceitos fundamentais do cálculo e domínio das linguagens algébrica e gráfica.

➔ Base para estudos futuros
Domínio de conceitos, leis e métodos de uso amplo na Física em problemas em 1D.

• Dominar conceitos e técnicas de cálculo elementar (CB6).

• Reconhecer, extrair e representar informações na linguagem gráfica (HB2).

• Reconhecer, extrair e representar informações na linguagem algébrica (CB7).

• Pensar e argumentar de maneira lógica (CB8).

• Estabelecer analogias cinemáticas e mecânicas para a modelagem de problemas práticos em C&T (CB10).

• Realizar levantamento de dados em situações práticas (CB11).

• Realizar análise de dados (CB12).​

• Conhecer conceitos e técnicas de cálculo avançado (CB13).

• Reconhecer o papel da ciência e sua relação com tecnologia e a sociedade (CB14).

• Saber fazer a representação espacial da realidade (CB15).

MMF1. Habilidades. Aula 3: Volume de líquidos e sólidos

Parte 1 - Como medir a densidade de grãos de areia?

Parte 2 - Volumes cilíndricos

Habilidades trabalhadas

• hb1.3 Saber ler escalas, calcular porcentagens e arredondar números corretamente.

• hb1.4 Fazer cálculos e estimativas de ângulos, comprimentos, áreas e volumes usando geometria e trigonometria básica.

• hb1.5 Reconhecer grandezas físicas notáveis e suas unidades, operar mudanças de unidades, fazer análise dimensional e usar notação científica.

• hb1.6 Saber fazer médias aritméticas e ponderadas.

• hb1.7 Compreender os conceitos amplos de densidade (no tempo e no espaço) e centro de massa.

• hb1.8 Conhecer a densidade de substâncias notáveis (água, ar, metal) para fazer estimativas realistas de massa.

• h1.12 Saber operar calculadora científica (e/ou planilhas?) para operações básicas.

• hb7.1 Saber operar instrumentos simples como réguas, balanças, sensores de tempo, etc.

• hb7.4 Desenvolver atitude ativa na operação de instrumentos de medida. ....

MMF1. Conteúdo/Ementa.

Dimensões físicas fundamentais, básicas e derivadas, análise dimensional, algarismos significativos, ordens de grandeza, proporções e frações, propriedades fundamentais de trigonometria, geometria espacial (perímetro, área e volume), gráficos de dados e funções (conceito, construção, escala, unidades, legenda), noções de cálculo (quantidades médias, taxas de variação e somas discretas e contínuas), noções de estatística (média, discrepância, variância e incerteza-padrão), propriedades dos materiais e aplicabilidade científica e tecnológica.

    Primeiro pensamos nas competências e habilidades. Depois nos conteúdos que serão utilizados no processo do ensino-aprendizagem. O conteúdo é descrito na Ementa.

MMF1. Cronograma preliminar.

26/02 a 01/03 Apresentação/Demonstrações

04/03 a 08/03 Atividade 1 (comprimento, área, volume, massa e densidade)

11/03 a 15/03

18/03 a 22/03

25/03 a 29/03 Semana Santa (quinta e sexta) Laboratório de portas abertas

01/04 a 05/04 Dados e a função exponencial

08/04 a 12/04 Lidando com planilhas

15/04 a 19/04

22/04 a 26/04 Trigonometria

29/04 a 03/05 Dia do trabalhador (quarta) Medida de distância por paralaxe

MMF1. Cronograma preliminar.

06/05 a 10/05 Velocidade média e velocidade instantânea

13/05 a 17/05

20/05 a 24/05

27/05 a 31/05 Corpus Christi (quinta) Laboratório de portas abertas

03/06 a 07/06 Força e aceleração

10/06 a 14/06

17/06 a 21/06

24/06 a 28/06 Apresentação dos grupos

01/07 a 05/07 Apresentação dos grupos

MMF2

No mercado financeiro existem diversos produtos financeiros, como: CDBs, BDRs, ações, fundos imobiliários, letras de crédito, fundos privados, previdência privada, tesouro direto, etc.

Fonte: Google

A diversificação deve ser eficiente para reduzir os riscos e otimizar os ganhos. Caso contrário, o investidor terá falhado na sua gestão de riscos e na sua tomada de decisão.

MMF2

• O que é o retorno?

Suponha que um investidor tenha recebido de uma corretora a Tabela 1 listando quatro ativos financeiros e seus retornos mensais, em reais.

• Como o retorno é calculado?

• Como saber que ativo tem maior oscilação a fim de uma tomada de decisões para evitar riscos e melhorar o retorno?

MMF2

• O que é o desvio padrão de uma ativo?

    A Tabela 2, mostra a volatilidade de todos os ativos existentes na B3. Há duas informações que nos interessam: o desvio padrão e a volatilidade anualizda.

• Como o desvio padrão é calculado?

• O que é a volatilidade? E a volatilidade anualizada (x RAIZ(252))?

• Como a volatilidade é calculada?

MMF2. Competências.

➔ Apropriação da Cultura de C&T
Domínio dos conceitos fundamentais do cálculo e domínio das linguagens algébrica e gráfica.

➔ Base para estudos futuros
Domínio de conceitos, leis e métodos de uso amplo na Física em problemas em 1D.

• Reconhecer, extrair e representar informações na linguagem gráfica.

• Reconhecer, extrair e representar informações na linguagem algébrica (CB7).

• Pensar e argumentar de maneira lógica (CB8).

• Expressar-se de forma adequada do ponto de vista técnico e científico (CB9).

• Realizar levantamento de dados em situações práticas (CB11).

• Realizar análise de dados (CB12).​

• Conhecer conceitos e técnicas de cálculo avançado (CB13).

• Reconhecer o papel da ciência e sua relação com tecnologia e a sociedade (CB14).

• Saber fazer a representação espacial da realidade (CB15).

• Estabelecer analogias cinemáticas e mecânicas para a modelagem de problemas práticos em C&T.

MMF2. Habilidades. Aula 2: Introdução à planilhas eletrônicas.

Parte 1 - Planilhas e Finanças

Parte 2 - Risco x Retorno

Habilidades trabalhadas

• h2.8 Construir gráficos em planilhas no computador a partir de uma tabela de dados, reconhecendo o melhor tipo de gráfico e observando aspectos estéticos.

• h2.9 Reconhecer a importância das informações dos eixos dos gráficos, a unidade, o impacto da mudança da escala no aspecto do gráfico.

• hb4.2 Reconhecer a importância do rigor e da clareza, bem como a importância do uso de notação adequada para a argumentação em C&T.

• hb7.7 Estimar a incerteza em medidas com efeitos sistemáticos, calcular a incerteza em medidas com efeitos aleatórios e relatar o resultado da medida segundo as normas.

• hbt.5 Exportar e Importar dados coletados para a nuvem.

• h8.2 Operar ferramentas básicas de manipulação de dados em planilhas (operar com os valores das células, formatar casas decimais, calcular valor absoluto, configurar separador decimal, ordenar colunas, criar e excluir células, linhas e colunas).

MMF2. Conteúdo/Ementa.

Cinemática (coordenadas, taxas de variação, fluxos); gráficos (interpretação, construção, interpolação, inclinação, curvatura, período, frequência, fase, decaimento, saturação, raízes, etc); regressão linear e método dos mínimos quadrados linear; modelagem mecânica de forças (diagrama de corpo livre, inércia, força elástica, atrito) e energia (cinética, potencial e mecânica, dissipação, ressonância, pontos de equilíbrio); solução numérica de equações diferenciais simples.

    Primeiro pensamos nas competências e habilidades. Depois nos conteúdos que serão utilizados no processo do ensino-aprendizagem. O conteúdo é descrito na Ementa.

MMF2. Cronograma preliminar.

29/02 a 06/03 Apresentação/Demonstrações

07/03 a 14/03 Funções estatísticas nas planilhas. Regressão à média.

21/03 a 03/04 Movimento horizontal e num plano inclinado

04/04 a 17/04 Ajuste de curvas. Métodos dos mínimos quadrados

18/04 a 24/04 Movimento num plano inclinado. Energia.

25/04 a 01/05 Dúvidas

02/05                Avaliação 1

MMF2. Cronograma preliminar.

09/05 a 22/05 Movimento num plano inclinado com atrito

23/05 a 05/06 Oscilador harmônico

06/03 a 12/06 Pêndulo físico

13/06 a 19/06 Ondas estacionárias

20/06 a 03/07 Dúvidas

04/07                Avaliação 2