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El Ocio – Fernand Léger

Física Moderna I – Apresentação da Disciplina

APRESENTAÇÃO

DA

DISCIPLINA

FÍSICA MODERNA IJosé Fernando Fragalli

Departamento de Física – Udesc/Joinville

“ Física Moderna é a denominação dadaao conjunto de teorias surgidas nocomeço do Século XX, principiando com aMecânica Quântica e a Teoria daRelatividade e as alterações noentendimento científico daí decorrente,bem como todas as teorias posteriores.De fato, destas duas teorias resultaramdrásticas alterações no entendimento dasnoções de espaço , tempo , medida ,causalidade , simultaneidade , trajetória elocalidade .” – Wikpédia

FÍSICA MODERNA I – FMO1001

Turma A

Licenciatura em Física

7a Fase

APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA

“ FÍSICA DA PRIMEIRA METADE DO SÉCULO XX ”


72 horas (4 horas por semana - 18 semanas)

Pré-requisito: FGE4001 (Física Geral IV)


1. Apresentação do Professor

2. Apresentação dos Alunos

3. Ementa e Programa da Disciplina

4. Desenvolvimento do Programa

5. Bibliografia

6. Critério de Avaliação


7. Objetivos da Disciplina

8. FMO1001 e o Curso de Licenciatura em Física

Quem sou?

Como encontrar-me?

Prof. José Fernando Fragalli

1) Pessoalmente: Sala 09 – 2o Andar do Prédio dasLicenciaturas .

2) Por telefone: 4009-7858 ou 4009-7944 (recados) .

3) Ainda por telefone: 9614-9286 (urgências) .

4) Eletronicamente: [email protected] .


1. APRESENTAÇÃO DO PROFESSOR


1) Sou Bacharel em Física (1981 a 1985) pelo Instituto deFísica de São Carlos (IFSC) da Universidade de São Paulo(USP).

3) Sou Mestre em Física Básica (1986 a 1989) tambémpelo IFSC-USP.

4) Sou Doutor em Física Básica (1989 a 1994) tambémpelo IFSC-USP.

2) Sou Engenheiro de Materiais (1977 a 1988) peloDepartamento de Engenharia de Materiais da UniversidadeFederal de São Carlos (UFSCar) .




Onde estudei?

3) Fui Coordenador do Curso de Licenciatura Plena emFísica do CCT-UDESC (Agosto de 1995 a Maio de 1997 ).

4) Fui Chefe do Departamento de Física do CCT-UDESC(Julho de 2010 a Julho de 2012 ).




Como vim lecionar no CCT-UDESC?

5) Sou o atual Chefe do Departamento de Física (desde 24Julho de 2014 ).

1) Prestei concurso público em Julho de 1994 , fuiaprovado e desde Agosto de 1994 sou professor lotado noDFIS-CCT-UDESC.

1) Coordeno o Projeto de Extensão “Astronomia comoBase da Educação para a Ciência” – Programa Mundo Físico .

- Observações com telescópio às sextas-feiras narotatória das Universidades.

- Palestras sobre Astronomia em escolas de EnsinoMédio .




Que atividades de Extensão Universitária desenvolvo?

- Programas sobre Astronomia na Rádio Udesc FM *.

2) Coordeno o Projeto de Extensão “Colóquios de Física2014” – Programa Mundo Físico .

- Palestras sobre Ciência & Tecnologia .

- Palestras sobre Engenharia .




- Palestras sobre curiosidades científicas de outrasáreas de conhecimento: Filosofia , Artes .


3) Coordeno o Programa de Extensão “ RENEW –Divulgação de Energias Renováveis e Sustentabilidade ” .

- Construção de um Gerador Eólico.

- Pura Energia.




- Escola Sustentável.


- Website RENEW.

1) Coordeno o Grupo de Óptica do DFIS-CCT-UDESC .

- Trabalho com propriedades ópticas de filmes finossemicondutores.

- Trabalho com propriedades mecânicas(hidrofobicidade) de filmes finos.




Que atividades de Pesquisa desenvolvo?

2) Coordeno o Projeto de Pesquisa “ Produção eCaracterização de Filmes Finos de a-C:H e a-Si:H ” .

- Trabalho com propriedades estruturais de filmes finos.





5. Bibliografia






O que fazem profissionalmente?

SEJAM MUITO BEM VINDOS!!!!!

1) Daiane , David , Fabíola e Liana .

4) Já fazem Iniciação Científica?

3) Conhecem os grupos de pesquisa do DFIS e do CCT?

5) Trabalham em projetos de pesquisa?

1) Dão aulas nas escolas da região?


2. APRESENTAÇÃO DOS ALUNOS

Quem são vocês?


2) Trabalham em projetos de extensão?





5. Bibliografia






História e evolução dos conceitos da Física Quântica.

Dualidade onda-partícula. O Princípio da Incerteza deHeisenberg.

Radiação de Corpo Negro.

O modelo atômico de Bohr.

3. EMENTA E PROGRAMA DA DISCIPLINA



Ementa

http://www.joinville.udesc.br/portalc/ensino/gradua cao/fisica/disciplina.php?d=FMO1001&c=fisica

A Equação de Schroedinger.

O Átomo de Hidrogênio.

O spin do elétron.




Ementa (continuação)


2) Radiação Térmica e Postulado de Planck.

4) Postulados de De Broglie – Princípio da Incerteza.

3) Fótons – Propriedades Corpusculares da Radiação.




Programa

1) Introdução.

5) Modelos Atômicos Clássicos.


7) Teoria de Schroedinger da Mecânica Quântica.

8) Átomos de um Elétron.

9) Momento Angular Orbital e de Spin.




Programa (continuação)

6) Modelos Atômicos Semiclássicos.






5. Bibliografia






1. Introdução – Aula 1

Apresentação da disciplina.

FMO1001 no contexto do Cursode Licenciatura em Física.

Objetivos da disciplina.

4. DESENVOLVIMENTO DO PROGRAMA


Plano de Ensino: aula introdutória


1. Introdução – Aula 2

Alguns experimentos importantes do final do SéculoXIX.




Plano de Ensino: Radiação Térmica

A Física no Final do Século XIX.

2. Radiação Térmica e o Postulado de Planck – Aula 2 eAula 3

O Corpo Negro.





Propriedades do Campo de Radiação.

2. Radiação Térmica e o Postulado de Planck – Aula 4 ,Aula 5 , Aula 6 e Aula 7

Modelos teóricos para a radiação de corpo negro.





A Natureza da Luz.

3. Fótons – Propriedades Corpusculares da Radiação –Aula 8 e Aula 9

O Efeito Compton.




Plano de Ensino: Propriedades Corpusculares da Radiação

O Efeito Fotoelétrico.

3. Fótons – Propriedades Corpusculares da Radiação –Aula 10 e Aula 11




Plano de Ensino: Propriedades Corpusculares da Radiação

A Criação e a Aniquilação de Pares.

A Produção de Raios-X.

A Natureza Dual da Luz.

4. Propriedades Ondulatórias da Matéria – Aula 12 , Aula13 e Aula 14

O Postulado de Louis DeBroglie.

A difração de elétrons.

O Princípio da Incerteza deHeisenberg.




Plano de Ensino: Propriedades Ondulatórias da Matéria

A dualidade onda-partícula paraa matéria e o Princípio daComplementaridade.

*. Prova 1 – Aula 15



Plano de Ensino – Avaliação


5. Modelos Atômicos Clássicos – Aula 16

Modelos filosóficospara o átomo – acontribuição da filosofiagreco-romana.




Plano de Ensino: modelos atômicos clássicos

As origens doatomismo científico:contribuições da químicapara a compreensão doátomo.

5. Modelos Atômicos Clássicos – Aula 17 , Aula 18 e Aula19

O modelo deThomson para o átomo.




Plano de Ensino: modelos atômicos clássicos

O modelo deRutherford para o átomo.

Os raios catódicos ea descoberta do elétron.

O modelo deNagaoka.

6. Modelos Atômicos Semiclássicos – Aula 20 , Aula 21 eAula 22

O modelo de Bohr para oátomo.

O modelo de Sommerfeldpara o átomo.

A espectroscopia devapores atômicos.




Plano de Ensino: Modelos Atômicos Semiclássicos

Regras de quantização deWilson-Sommerfeld.

Postulados de MecânicaQuântica.

Aplicações Simples da Equaçãode Schroedinger.

7. Teoria de Schroedinger da Mecânica Quântica – Aula23, Aula 24 , e Aula 25

Equação de Schroedingerindependente do tempo.




Plano de Ensino: a Mecânica Quântica de Schroedinger

Ψ⋅=Ψ⋅ EHop

7. Soluções da Equação de Schroedinger Independentedo Tempo – Aula 26 , Aula 28 e Aula 29

O potencial degrau.

A barreira depotencial.

O potencial nulo.

O poço de potencial.

O osciladorharmônico simples.




Plano de Ensino: Potenciais Unidimensionais




Plano de Ensino – avaliação


8. Átomos de um Elétron – Aula 30 , Aula 31 e Aula 32

O Átomo deHidrogênio.

A Equação deSchroedinger para oátomo de hidrogênio.

O método deseparação de variáveis.

Autovalores eautofunções do elétron.




Plano de Ensino: Modelo Atômico Quântico

9. Momento Angular Orbital e de Spin – Aula 33 , Aula 34 eAula 35

O momento de dipolomagnético orbital.

O experimento deStern-Gerlach.

O spin do elétron.

O acoplamento spin-órbita.




Plano de Ensino: o spin do elétron




Plano de Ensino – avaliação






5. Bibliografia






1) EISBERG, R. e RESNICK, R.; Física Quântica; EditoraCampus; Rio de Janeiro; 1986.

3) BEISER, A.; Conceitos de Física Moderna; EditoraPolígono; São Paulo; 1969.

2) TIPLER, P. A. e LLEWELLYN, R. A.; Física Moderna;Livros Técnicos e Científicos Editora; Rio de Janeiro; 1999 .

5. BIBLIOGRAFIA

Bibliografia Básica



4) CARUSO, F. e OGURI, V.; Física Moderna; ElsevierEditora; São Paulo; 2006.

2) NUSSENZVEIG, H. M.; Física Básica, Volume 4; EditoraEdgard Blücher; São Paulo; 2006.

5. BIBLIOGRAFIA

Bibliografia Complementar



3) SEARS, W., ZEMANSKY, F., YOUNG, H. D., FREEDMAN,R. A.; Física IV; 10a Edição; Pearson Education do Brasil.

4) HALLIDAY, D., RESNICK, R. e WALKER, J.;Fundamentos de Física – Volume 4 – 4 a Edição; LivrosTécnicos e Científicos Editora S.A..

1) CARUSO, F. e OGURI, V.; Física Moderna; ElsevierEditora; São Paulo; 2006.





5. Bibliografia






- 3 (três) provas

P1, P2 e P3 ⇒⇒⇒⇒ notas de cada prova realizada.

5432

1321

05,005,005,005,0

05,025,025,025,0

TTTT

TPPPMF

×+×+×+×++×+×+×+×=

T1, T2, T3, T4 eT5 ⇒⇒⇒⇒ notas dos cinco trabalhos.

- 5 (cinco) trabalhos



6. CRITÉRIO DE AVALIAÇÃO

Avaliação

P1: 16/09/2014 – Aula 15 – 28 horas-aula

P2: 23/10/2014 – Aula 27 – 22 horas-aula

Exame: 04/12/2014*

P3: 27/11/2014 – Aula 36 – 16 horas-aula




Avaliação

Serão propostos cinco trabalhos nos quais se espera queas estudantes façam cálculos e demonstrações sobre osassuntos debatidos em sala de aula.

Estes trabalhos deverão ser feitos fora da sala de aula emgrupo.

Como temos apenas quatro estudantes, espera-se ambasfaçam os trabalhos em conjunto e que portanto apenas umdocumento (ou no máximo dois) seja entregue por trabalhosolicitado.




Trabalhos: ideias gerais

Datas de divulgação e de entrega dos trabalhos:




Trabalhos: datas importantes

Data de Divulgação

Data de Entrega

TRA1 07/08/2014Aula 4

26/08/2014Aula 9

TRA2 26/08/2014Aula 9

11/09/2014Aula 14

TRA3 23/09/2014Aula 17

07/10/2014Aula 21

Datas de divulgação e de entrega dos trabalhos:




Trabalhos: datas importantes

Data de Divulgação

Data de Entrega

TRA4 07/10/2014Aula 21

21/10/2014Aula 26

TRA5 06/11/2014Aula 30

25/11/2014Aula 35





5. Bibliografia








7. OBJETIVOS DA DISCIPLINA

Objetivo geral

Desenvolver no estudante a capacidade de aplicar osconhecimentos adquiridos no ciclo básico em problemas quemodificaram o panorama da Física entre o final do Século XIXe a primeira metade do Século XX .

Ao longo das aulas os estudantes deverão ser capazesde:

a) Compreender o momento histórico e geográfico emque as novas teorias foram geradas.

c) Compreender a constituição da matéria a partir dosresultados experimentais conjugados com os modelosteóricos desenvolvidos.

b) Compreender a evolução dos conhecimentos a partirde experimentos realizados à época.




Objetivos específicos

Ao longo das aulas os estudantes deverão ser capazesde:

d) Compreender a visão mais completa da radiação,englobando seus aspectos ondulatórios e corpusculares.

e) Compreender os processos de interação entre aradiação e a matéria, bem como os modelos teóricosdesenvolvidos.




Objetivos específicos

f) Compreender as implicações das novas teorias sobreo mundo contemporâneo.





5. Bibliografia



Física Experimental III – Apresentação da Disciplina



A Física Moderna mostra a transição entre a descriçãoclássica da natureza e sua descrição quântica.

Para descrever um único fenômeno lançaremos mão devários conceitos vistos em disciplinas distintas.

Os fenômenos descritos nesta disciplina necessitam demuitos conceitos clássicos vistos nas disciplinas de Físic aGeral.

8. FMO1001 E O CURSO DE LICENCIATURA EM FÍSICA

FMO1001 olhando para disciplinas já cursadas



Os conceitos vistos nesta disciplina (principalmente aMecânica Quântica) são fundamentais para a compreensãoadequada das relações entre matéria e energia.

Aqueles que desejam continuar seus estudos na pós-graduação necessitarão dos conceitos desenvolvidos aqui.

Ao menos uma das disciplinas eletivas que osestudantes cursarão farão uso dos conceitos vistos aqui.

Desnecessário dizer da importância dos conceitosmatemáticos estudados até aqui.


FMO1001 olhando para disciplinas à frente no curso



Cada vez mais discute-se a importância do ensino daFísica Moderna no Ensino Médio.

Muitos dos aparatos que usamos em nosso cotidianoutilizam-se das ferramentas desenvolvidas através destesconceitos.

A razão para isto é que o mundo tecnológico em quevivemos foi construído sobre os alicerces da MecânicaQuântica.


FMO1001 e a Física ensinada no Ensino Médio



Isto faz com que os estudantes do Ensino Médioeventualmente tenham curiosidade sobre tais assuntos.

Desta forma, é muito importante que aqueles de vocêsque vão ministrar aulas no Ensino Médio tenham um bompreparo para tratar destes assuntos com os alunos.

Mesmo para nossa vida pessoal é importantecompreender o mundo tecnológico que nos cerca parapodermos tomar posições sobre questões gerais que nosafetam.


FMO1001 e a Física ensinada no Ensino Médio



Mont Sainte-Victoire – Paul Cézzane

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