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DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA Disciplina: FLUIDOS, ONDAS E TERMODINÂMICA. Código: 10-151 Carga Horária: 80h Créditos: 04
1 EMENTA Ondulatória. Ondas sonoras. Mecânica dos fluidos. Termodinâmica.
2 OBJETIVOS Ao térmico da disciplina, o aluno deve ser capaz de atingir total ou parcialmente as seguintes competências: - Ler, articular e interpretar símbolos e códigos em diferentes linguagens e representações: sentenças, equações, esquemas, diagramas, tabelas, gráficos e representações geométricas, visando a resolução de problemas teóricos e/ou práticos, no âmbito da mecânica dos fluidos, ondas e termodinâmica e das Engenharias; - Identificar fenômenos naturais em termos de regularidade e quantificação, bem como interpretar princípios fundamentais que generalizem as relações entre eles e aplicá-los na resolução de problemas, envolvendo, em especial, conteúdos de Mecânica Clássica, Fluidos, Onda e Termodinâmica; - analisar e compreender os fenômenos físicos por meio de modelos simbólicos, físicos e outros, verificados e validados por experimentação, quando possível; - Utilizar ferramentas de cálculo aplicadas a oscilações, fluidos e termodinâmica, servindo de base para resolução de problemas envolvendo fenômenos objetos de estudo de disciplinas de Engenharia mais avançadas; - Diagnosticar, formular e encaminhar a solução de problemas físicos, experimentais e teóricos, prático-aplicados, fazendo uso de ferramentas matemáticas, estatísticas, computacionais e de simulação, entre outras. - Consultar, analisar e interpretar textos e comunicações de ciência e tecnologia veiculados por diferentes meios (revistas, www, livros, DVDs, etc) visando embasar o entendimento de fenômenos físicos básicos para a resolução de problemas teóricos e/ou práticos no âmbito de mecânica dos fluidos, ondulatória e termodinâmica. - Elaborar comunicações orais ou escritas para relatar e sistematizar eventos, fenômenos, experimentos, questões, casos de engenharia.
3 CONTEÚDOS CURRICULARES UNIDADE DE ENSINO 01 – ONDULATÓRIA Desenvolver os conceitos básicos de ondulatória, considerando as ondas mecânicas em geral e ondas sonoras, em específico, suas características e implicações para as Engenharias e no cotidiano das pessoas.
Atividades práticas: experimentos envolvendo ondas mecânicas em meios fluidos, sólidos. Exercícios de Fixação dos conteúdos trabalhados.
TDE 01 – Pesquisa bibliográfica sobre fenômenos ondulatórios na natureza e em construções humanas, conforme normatização, envolvendo os conteúdos da Unidade 01.
UNIDADE DE ENSINO 02 – MECÂNICA DOS FLUIDOS. Apresentar e desenvolver os conteúdos de mecânica dos fluidos (em repouso e em movimento), considerando as características e a implicação dos mesmos nas áreas das engenharias e no cotidiano das pessoas. Atividades Práticas: experimentos envolvendo a estática dos fluidos e a dinâmica dos fluidos.
TDE 02 – Produção audiovisual de uma atividade experimental, conforme normatização, envolvendo os conteúdos da Unidade 02.
UNIDADE DE ENSINO 03 – TEMPERATURA. Desenvolver as noções de temperatura envolvendo sua descrição microscópica e macroscópica, a questão do equilíbrio térmico (lei zero), medidas e escalas e efeitos da temperatura. Atividades Práticas: experimentos envolvendo o conceito de equilíbrio térmico. Exercícios de Fixação dos conteúdos trabalhados.
UNIDADE DE ENSINO 04 – CALOR E A PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA Desenvolver o conceito de calor, sua influência no mundo natural e tecnológico em termos de fenômenos de transferência e sua relação com trabalho, culminando na primeira lei da Termodinâmica e suas aplicações. Atividades Práticas: experimentos envolvendo calor, trabalho e a primeira lei da Termodinâmica. Exercícios de Fixação dos conteúdos trabalhados.
TDE 03 – Resolução de um estudo de caso em volvendo transferência de calor, conforme normatização, envolvendo os conteúdos da Unidade 03 e 04.
UNIDADE DE ENSINO 05 – TEORIA CINÉTICA DOS GASES. Trabalhar a teoria cinética dos gases determinando as relações entre grandezas macroscópicas a partir do movimento de átomos e moléculas, considerando o conceito de gases ideais no tocante ao comportamento da pressão, das forças intermoleculares, do calor específico, das velocidades moleculares e considerando também a equação de Van der Waals (gases não ideais). Atividades Práticas: Exercícios de Fixação dos conteúdos trabalhados.
TDE 04 – Lista de problemas visando aplicar os conceitos da Teoria Cinética dos gases, conforme normatização, envolvendo os conteúdos da Unidade 05.
UNIDADE DE ENSINO 06 – ENTROPIA E SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA. Desenvolver os conceitos de transformações reversíveis e irreversíveis e o Ciclo de Carnot. Atividades Práticas: Exercícios de Fixação dos conteúdos trabalhados.
4 METODOLOGIA Visando desenvolver competências técnicas, cognitivas e comportamentais nos alunos, as aulas, de forma variada, terão como metodologias: tradicional (expositivo-dialogadas com estudos dirigidos), ativa (sala de aula invertida, peer instruction), com o professor como mediador, numa proposta de ensino híbrido - modelo “sustentados”) e sócio-interacionista (professor como mediador de atividades em que os alunos trabalham em equipes e interagem com a comunidade universitária). No intuito de desenvolver as competências inerentes a disciplina, serão utilizados recursos de multimídia como projetores de imagem e vídeo, computador (internet, planilhas eletrônicas, software de simulação), laboratório de Física, sala de aula, biblioteca física e virtual (visando pesquisas individuais e em equipe). Os alunos desenvolverão Trabalhos Discentes Efetivos no total de 20h, podendo envolver estudos de caso, pesquisas bibliográficas, resolução de problemas, produção de vídeos, e outras possibilidades. A fixação dos conteúdos será por meio de resolução de exercícios e problemas, estudos de caso, atividades de laboratório e relatórios.
5 AVALIAÇÃO A avaliação da disciplina se propõe a verificar se as competências propostas neste plano de ensino foram desenvolvidas pelo acadêmico, por meio dos seguintes instrumentos de avaliação: provas escritas (avaliação de competências técnicas e competências cognitivas); Trabalhos Discentes Efetivos valendo 20% da nota média final (avaliação de competências técnicas e competências cognitivas); relatórios de experimentos de laboratório e de outras atividades práticas (avaliação de competências técnicas, cognitivas e comportamentais), e avaliação das atividades de aulas com metodologia diferenciada (avaliação de competências técnicas, cognitivas e comportamentais). As aulas com utilização de metodologia ativa (sala de aula invertida e/ou peer instruction ou outra) terão, especialmente, mas não exclusivamente, avaliação contínua, ou seja, avaliação constante do desempenho técnico, cognitivo e comportamental dos alunos para possíveis redirecionamentos metodológico/educativos.
6 BIBLIOGRAFIA BÁSICA HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de física: Gravitação ondas e termodinâmica. 7. ed., Rio de Janeiro: LTC, 2009. vol. 2. HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; KRANE, Kenneth. Física 2. 5.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2011. TIPLER, Paul. Física para cientistas e engenheiros: gravitação, ondas e termodinâmica. 3.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2011. vol. 2.
7 BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR BAUER, W.; WESTFALL, G.; DIAS, H. Física para Universitários [recurso eletrônico]: Relatividade, oscilações, ondas e calor. Porto Alegre: Bookman, 2012. PIACENTINI, João J.; GRANDI, Bartira C.; HOFMANN, Márcia. Introdução ao Laboratório de Física. Florianópolis: UFSC, 2006. YOUNG, Hugh D.; FREEDMAN, Roger A. Física II: Termodinâmica e ondas. 12.ed. São Paulo: Addison Wesley, 2008. KELLER, Frederick J.; GETTYS, W. Edward; SKOVE, Malcolm J. Física. Vol. 1. São Paulo: Makron Books, 1999. SERWAY, Raymond A; JEWETT, John W. Princípios de Física. São Paulo: Cengage Learning, 2011.
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BIBLIOGRAFIA BÁSICA CÂMPUS DE ERECHIM HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de física: Gravitação ondas e termodinâmica. 7. ed., Rio de Janeiro: LTC, 2009. vol. 2. HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; KRANE, Kenneth. Física 2. 5.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2011. TIPLER, Paul. Física para cientistas e engenheiros: gravitação, ondas e termodinâmica. 3.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2011. vol. 2.
BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR BAUER, W.; WESTFALL, G.; DIAS, H. Física para Universitários [recurso eletrônico]: Relatividade, oscilações, ondas e calor. Porto Alegre: Bookman, 2012. PIACENTINI, João J.; GRANDI, Bartira C.; HOFMANN, Márcia. Introdução ao Laboratório de Física. Florianópolis: UFSC, 2006. YOUNG, Hugh D.; FREEDMAN, Roger A. Física II: Termodinâmica e ondas. 12.ed. São Paulo: Addison Wesley, 2008. KELLER, Frederick J.; GETTYS, W. Edward; SKOVE, Malcolm J. Física. Vol. 1. São Paulo: Makron Books, 1999. SERWAY, Raymond A; JEWETT, John W. Princípios de Física. São Paulo: Cengage Learning, 2011.
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