Panorama do Conhecimento Físico: Semestre 2014-1
Panorama do Conhecimento Físico
Carga Horária
90 horas (54 teóricas + 36 práticas)
Objetivos
Adquirir uma visão panorâmica das principais áreas da Física, permitindo a contextualização conceitual e histórica deste ramo do conhecimento e contribuindo para uma primeira aproximação dos conteúdos a serem aprendidos ao longo do curso de Física.
Ementa
Panorama geral das principais áreas da Física e do seu surgimento histórico numa abordagem conceitual: A Mecânica, a Termodinâmica, a Óptica, o Eletromagnetismo, a Cosmologia, a Física Moderna e Contemporânea e suas mais recentes aplicações tecnológicas. As relações da Física com outras áreas do conhecimento.
Bibliografia Básica
- TREFIL, J.; HAZEN, R.M. Física Viva: Uma Introdução à Física Conceitual. (3 volumes). Rio de Janeiro: LTC, 2006.
- HEWITT, Paul G. Física Conceitual. 11ª ed. Bookman, 2011.
- BREITHAUPT, Jin. Física. 3ª ed. LTC, 2012.
- FEYNMAN, Richard; LEIGHTON, Robert B.; SANDS, Mathew. Lições de Física (3 volumes). Bookman, 2008.
- BEN-DOV, Yoav. Convite à Física. Jorge Zahar, 1996.
Bibliografia Complementar
- MENEZES, Luiz Carlos. A Matéria: uma aventura do espírito. SP: Ed. Livraria da Física, 2005.
- FEYNMAN, Richard. Sobre as Leis da Física. Editora Contraponto, 2012.
- MARTINS, Roberto de Andrade. O Universo: Teorias sobre sua Origem e Evolução. São Paulo: Ed. Livraria da Física, 2012.
- CARUSO, Francisco; OGURI, Victor; SANTORO, Alberto. O que são Quarks, Gluons, Bóson de Higgs, Buracos Negros e outras coisas estranhas? SP: Editora Livraria da Física, 2012.
- HORVATH, J.; LUGONES, G.; PORTO, M.; SCARANO, S.; TEIXEIRA, R. C. Cosmologia Física: do micro ao macro cosmos e vice-versa. 2ª ed. SP: Ed. Livraria da Física, 2011.
- NELSON, Philip. Física Biológica. Guanabara Koogan, 2006.
- DURAN, J.E.R. Biofísica: Conceitos e aplicações. (2ª ed.). Pearson, 2011.
- PRIGOGINE, Ilya. As leis do caos. São Paulo: Editora da Unesp, 2002.
- GALVÃO, Ernesto F. O que é Computação Quântica. Vieira & Lent, 2007.
- MARQUES, Gil da Costa. Do que tudo é feito? São Paulo: Edusp, 2011.
Materiais de Apoio
- Materiais sobre Mapas Conceituais:
- Download do programa CMAPTools
- Página do Youtube sobre Mapas Conceituais
- Comunidade de Construtores de Mapas Conceituais: CMappers
- Página de visualização do servidor de Mapas Conceituais do IFPR - Foz do Iguaçu
- Videos e Documentários sobre História da Ciência
- Coleção História da Ciência (Documentário da BBC - Legendado - 6 episódios)
- História da Energia (Documentário da BBC - Legendado)
- História da Eletricidade (Documentário da BBC - Dublado)
- Sites com simulações interativas de fenômenos físicos
- Site da Phet Interative Simulations (Universidade do Colorado - original em inglês)
- Site da Simulações Interativas Phet (Traduzido para o português)
- Polo Astronômico
- Link para inscrição na palestra do dia 20 de maio, as 19h:
- Links Interessantes:
- Projeto Newton (em inglês)
- Revistas de Ensino
- Site Aventura das Partículas
- XXI SNEF - Simpósio Nacional de Ensino de Física (Uberlândia, MG - 26 a 30 de janeiro de 2015)
- 2o Congresso Internacional de Educação Científica Unila (27-30 de agosto de 2014)
Semestre 2014-1
Professor: Henri Leboeuf (henri.leboeuf@ifpr.edu.br)
Encontros: 2a feira: 13h20-15h20 / 4a feira: 14h20-15h20 / 5a feira: 13h20-15h20 (Turma A) e 15h40-17h40 (Turma B) - 5 aulas/semana
Atendimento paralelo: 3a feira - 10h-12h (Laboratório de Física)
Diários de Aula
10/fev - Abertura do Curso
- Apresentação do IFPR (Direção Geral, Direção de Ensino e Direção Administrativa)
- Apresentação do curso de Licenciatura em Física (Coordenação do Curso)
- Visita às instalações do Campus Foz do Iguaçu
12/fev - Introdução ao Panorama do Conhecimento Físico
- Apresentação do plano de ensino
- Física Clássica e Física Moderna
13/fev - Mapas Conceituais
- Aula Prática: Laboratório de Informática
- Mapas Conceituais (MC):
- Introdução aos MCs e seus usos
- Apresentação do software CMapTools
- Elaboração de mapas conceituais de temas diversos
- Mapas Conceituais (MC):
17/fev - Mecânica: O Movimento da Terra
- Questão Geradora: A Terra se move?
- Discussões em pequenos grupos
- Debate com toda a turma
- Galileo: Inércia e o movimento da Terra
- Foucault e a demonstração da rotação da Terra
- Exibição de vídeo sobre a História do Pêndulo de Foucault:
19/fev - Mecânica: A Síntese Newtoniana
- As Leis do Movimento
- Conceitos essenciais: Inércia, Força e massa
20/fev - Mapas Conceituais
- Aula Prática: Laboratório de Informática
- Construção de Mapas Conceituais
- Ferramentas do CMapTools:
- MCs Interconectados
- Servidores Públicos
- Inserção de imagens
- Links com páginas da Internet
24/fev - Mecânica: A Síntese Newtoniana
- Relação entre força e movimento
- Teste: Força e Movimento
- Debate: Ideias intuitivas, história da ciência e a síntese newtoniana (contra-intuitiva)
26/fev - Mecânica: A Síntese Newtoniana
- Debate (continuação): Ideias intuitivas, história da ciência e a síntese newtoniana (contra-intuitiva)
27/fev - Mecânica: Forças mais Comuns
- Aula Prática: Em sala de aula
- Desafio: medindo forças com as mãos (diferença entre força e pressão)
- Funcionamento do dinamômetro
- Demonstrações experimentais das forças mais comuns na Mecânica:
- Peso, Normal, Atrito, Tensão, Resistência do Ar e Empuxo
06/mar - Mecânica: Equilíbrio de Forças
- Aula Prática: Em sala de aula
- Laboratório: Equilíbrio de forças
- Discussão: Natureza vetorial das forças
10/mar - Mecânica: 3a Lei, Forças e Vetores
- 3a Lei de Newton
- Discussão: Problema do burro e da carroça
- Forças como grandezas Vetoriais
- Síntese e discussão sobre o experimento realizado na aula anterior
- Explicação sobre o 1o trabalho extra-classe
12/mar - Mecânica: Força de Tração
- Demonstrações Experimentais: Força de tração e equilíbrio
- Sorteio dos temas do 1o trabalho extra-classe
13/mar - Mecânica: Torque e Centro de Gravidade
- Aula Prática:
- Desafio experimental: Equilíbrio de uma Régua
- Experimentos: Torque e Equilíbrio de um Corpo Rígido
- Experimento: Centro de Gravidade do Corpo Humano
17/mar - Conservação da Energia
- Questão Geradora: O que é energia?
- Tipos de Energia e sua conservação
19/mar - Energia: Trabalho e Calor
- Conceito de Trabalho
- Conceito de Calor como energia
20/mar - Energia: Transferência de Calor
- Aula Prática: Transferência de Calor
- Discussão:Transferencia de calor por Condução
- Demonstrações experimentais: Correntes de Convecção em gases e líquidos
- Demonstração experimental: Transferência de Calor por radiação
24/mar - Conservação da Energia
- Exibição do documentário: História da Ciência:Podemos ter Energia Ilimitada?
- Discussão em grupos sobre o filme
- Atividades extra-classe:
- Para assistir em casa: História da Energia
- Material complementar: Coleção História da Ciência (BBC - 6 episódios)
26/mar - Termodinâmica
- Sistema Termodinâmico, Estado e Processo
- 1a Lei da Termodinâmica
27/mar - Termodinâmica: Gases
- Aula Prática: Pressão nos gases
- Questão geradora: "O vácuo puxa?"
- Desafios e experimentos: pressão do ar
- Introdução ao modelo cinético dos gases
31/mar - Termodinâmica
- Simulação: Modelo cinético dos gases
- Site de simulações em Física na Universidade do Colorado
- 2a Lei da Termodinâmica: Entropia
02/abr - Termodinâmica
- Mudança de fases
- Capacidade Térmica, Calor específico e Calor latente
03/abr - Mapas Conceituais
- Laboratório de Informática:
- Construção de mapas conceituais relativos ao trabalho 1
- Acesso ao servidor de mapas conceituais do IFPR - Foz
07/abr - Termodinâmica
- Texto: "Como a água faz circular a energia na Terra"
- Leitura e discussão do texto
- Questões respondidas em grupo
09/abr - Termodinâmica
- Texto: "Como a água faz circular a energia na Terra"
- Correção da atividade
- Distribuição da incidência solar no planeta
10/abr
- Aula trocada com o prof. Fábio
- Participação no I SERIA (Simpósio de Educadores Reflexivos para a Inserção da Astronomia)
14/abr
- Aula cancelada devido a problemas elétricos no campus Foz do Iguaçu
16/abr - Oscilações e Ondas
- Importância e introdução ao estudo das oscilações e ondas
23/abr - Ondas
- Natureza das Ondas: Mecânicas e Eletromagnéticas
- Direção de Propagação: Uni, bi e tridimensionais
- Direção de Oscilação: Transversais, Longitudinais e mistas
24/abr - Ondas
- Aula Prática: Fenômenos Ondulatórios
- Reflexão
- Interferência
- Ressonância
- Ondas Estacionárias
28/abr - Ondas
- Características das ondas:
- Velocidade, frequência, período, comprimento de onda, amplitude, intensidade
- Fenômenos Ondulatórios:
- Reflexão, interferência, ondas estacionárias e ressonância
30/abr - Ondas
- Fenômenos Ondulatórios:
- Refração
- Efeito Doppler
05/mai- Ondas
- Fenômenos Ondulatórios:
- Difração
- Polarização
- Mapas Conceituais: revisão por pares
07/mai- Mapas Conceituais
- Mapas Conceituais:
- Revisão da estrutura de um Mapa Conceitual
- Conceito de Conceito
- Papel das relações entre conceitos na aprendizagem
- Progressividade na aprendizagem de conceitos
08/mai- Mapas Conceituais
- Aula Prática: Laboratório de Informática
- Revisão de Mapas Conceituais
12/mai - Óptica
- Óptica da visão humana
- Problematização: Como enxergamos os objetos a nossa volta?
- Ideias sobre a visão humana ao longo da história
- Reflexão Regular e Difusa
14/mai - Óptica
- Interação Luz-matéria: Reflexão
- Reflexão seletiva e cores
15/mai - Óptica
- Atividade Prática: Espelho Plano
- Formação de imagem
- Imagem virtual e real
- Campo de visão
- Relação entre o tamanho do espelho e a imagem de si mesmo no espelho
19/mai - Óptica da Visão
- Funcionamento do olho humano
- Lentes convergentes e formação de imagens reais e virtuais
- Anatomia do olho e formação de imagens
- Paralaxe, focalização de imagens
- Visão em 3 dimensões
- Gerador de Estereogramas on-line
20/mai - Polo Astronômico
- Palestra sobre descoberta de anéis em Asteroide com a participação do Polo Astronômico do PTI em Foz do Iguaçu
21/mai - Óptica da Visão
- Funcionamento do olho humano
- Ponto objeto e ponto imagem
- Acomodação visual
- Ponto cego
22/mai - Óptica
- Atividades Experimentais
- Demonstrações:
- Reflexão em espelhos planos e esféricos
- Difração, convergência e divergência em lentes
- Reflexão total e funcionamento da fibra óptica; dispersão da luz.
- Determinação da distância focal de uma lente convergente
- Demonstrações:
26/mai - Eletricidade
- Exibição de documentário sobre a História Eletricidade (Episódio I - A Faísca):
- Discussão sobre o filme e demonstrações experimentais de Eletrização por Atrito
- Videos Complementares (continuação do documentário):
- História da Eletricidade (Episódio II - A Era das Invenções)
- História da Eletricidade (Episódio III - Revelações e Revoluções)
28/mai - Eletricidade
- Eletrização por atrito
- Atração e repulsão de corpos eletrizados
- Indução (condutores) e Polarização (Isolantes)
28/mai - Eletricidade
- Atividades Experimentais:
- Eletroscópio de folhas
- Eletrização por indução
- Condução elétrica em sólidos e Efeito Joule
- Condução elétrica em líquidos (solução iônica)
02/jun- Eletricidade
- Discussão de conceitos fundamentais:
- Carga elétrica
- Corrente elétrica
- Campo elétrico
- Potencial e diferença de potencial elétrico
- Questionamento: as forças mais comuns (normal, atrito, tração...) são de natureza eletromagnética?
04/jun - Semana do Meio Ambiente
- Comemoração da semana do Meio Ambiente:
- Plantio de muda de árvore da turma de Física
- Palestra sobre o projeto de manejo de resíduos sólidos no Campus Foz do Iguaçu
05/jun - Eletromagnetismo
- Aula Prática: Eletromagnetismo
- Campo Magnético: Funcionamento de ímãs e bússolas
- Experimento de Oersted (carga elétrica em movimento gera campo magnético)
- Aplicações: Eletroímã, Galvanômetro e campainha
11/jun - Eletromagnetismo
- Força magnética em carga em movimento
- Lei de Faraday
- Lei de Lenz
- Demonstração Experimental: Freio magnético
16/jun - Relatividade
- Sintese eletromagnética (Maxwell)
- Contribuições de Einstein no início do século XX
- Efeito Fotoelétrico, relatividade e movimento browniano
- Relatividade Restrita
- Postulados da Relatividade
- Dilatação do Tempo
- Contração do comprimento
- Relação massa-energia
18/jun - Relatividade
- Exercícios sobre dilatação do tempo e contração do espaço
25/jun - Nascimento da Física Quântica
- Max Planck e a quantização da energia
- Radiação de Corpo Negro
- Texto complementar: As duas nuvens de Lord Kelvin
26/jun - Eletromagnetismo
- Aula Prática:
- Força magnética sobre um condutor
- Indução eletromagnética (Lei de Faraday)
30/jun - Física Moderna
- Níveis de energia em um átomo
- Absorção e emissão de fótons a partir de transições eletrônicas
- Ondas de matéria e comprimento de onda de De Broglie
02/jul - Física Moderna
- Fisica nuclear e de partículas
- Decaimentos alfa e beta
- Fusão nuclear no Sol
- Site Aventura das Partículas