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Pró-Reitoria de Graduação - Cursos Interunidades
 
Curso de Ciências Moleculares
 
Disciplina: CCM0122 - Física II
Physics II

Créditos Aula: 6
Créditos Trabalho: 0
Carga Horária Total: 90 h
Tipo: Semestral
Ativação: 01/07/1994 Desativação:

Objetivos
Apresentar aos alunos conceitos de oscilações livres, amortecidas e forçadas, com o correspondente formalismo matemático. Também serão estudadas propriedades gerais de ondas, interferência e batimento entre ondas. Estudo de estática e dinâmica de fluidos e das leis da termodinâmica. Os estudantes terão o primeiro contato com o conceito de irreversibilidade de processos físicos, introduzido através do estudo de máquinas térmicas. Eles também verão uma breve introdução à Mecânica Estatística. Os estudantes aprovados na disciplina deverão ser capazes de formular, entender, equacionar e resolver problemas físicos relativos aos tópicos acima.
 
 
 
Docente(s) Responsável(eis)
56121 - Nestor Felipe Caticha Alfonso
2143560 - Paulo Alberto Nussenzveig
 
Programa Resumido
Movimento oscilatório, movimento harmônico simples, pêndulo simples, pêndulo físico; Oscilações amortecidas, Oscilações forçadas e ressonância. Ondas em meios elásticos. Equação de Ondas. Equação das cordas vibrantes. Reflexão de ondas. Superposição de ondas. Interferência. Batimentos. Modos Normais. Ondas sonoras. Efeito Doppler. Estática de fluidos. Dinâmica de fluidos, equação de Bernoulli. Temperatura e Calor, primeira lei da termodinâmica. Máquinas térmicas e segunda lei da termodinâmica. Propriedades dos Gases. Entropia. Introdução à Mecânica Estatística.
 
 
 
Programa
1. Fluidos.
(a) Pressão.
(b) Equilíbrio num campo de forças.
(c) Princípio de Arquimedes.
(d) Conservação da massa; equação da continuidade.
(e) Forças num fluido em movimento.
(f) Equação de Bernoulli.
(g) Viscosidade.
2. Oscilações e ondas.
(a) Oscilações harmônicas.
(b) Superposição de movimentos harmônicos simples.
(c) Oscilações forçadas e amortecidas.
(d) Ressonância; transientes.
(e) O conceito de onda.
(f) Exemplo: radiação eletromagnética (ver Feynmann, cap. 28).
(g) Radiação de dipolo.
(h) Interferência.
(i) Difração.
(j) A origem do índice de refração.
(k) Espalhamento da luz.
(l) Polarização
(m) Efeitos relativísticos na radiação (ver Feynmann, cap. 34)
3. Temperatura e calor
(a) Equilíbrio térmico; lei zero da termodinâmica.
(b) Temperatura e sua medida empírica.



(c) Dilatação.
(d) Quantidade de calor; o equivalente mecânico da caloria.
(e) A primeira lei da termodinâmica.
(f) Processos reversíveis.
4. Propriedades dos gases ideais.
(a) Equação de estado.
(b) Energia interna.
(c) Capacidades térmicas molares.
(d) Processos adiabáticos.
5. A segunda lei da termodinâmica.
(a) Enunciados de Clausius e Kelvin.
(b) Motor térmico; refrigerador.
(c) Equivalência dos enunciados de Clausius e Kelvin.
(d) A escala termodinâmica de temperatura.
(e) O teorema de Clausius.
(f) Entropia; processos reversíveis.
(g) O princípio do aumento de entropia.
6. Teoria cinética dos gases

(a) A teoria atômica da matéria.
(b) A teoria cinética dos gases.
(c) A teoria cinética da pressão.
(d) A lei dos gases perfeitos.
(e) Calores específicos e equipartição da energia.
(f) Livre caminho médio.
(g) A equação de van der Waals para gases ideais.







7.Noções de mecânica estatística.

(a) A distribuição de Maxwell.
(b) O movimento browniano.
(c) Interpretação estatística da entropia.
 
CCM 0122 - Physics II

Program:
1. Hydrostatics
1.1 Properties of fluids, pressure, equilibrium
1.2 Fluids in a gravitational field; variation of pressure with height
1.3 Archimedes principle

2. Hydrodynamics
2.1 Flow. Conservation of Mass. Continuity equation
2.2 Forces on a fluid. Bernoulli equation
2.3 Circulation
2.4 Viscosity

3. The Harmonic Oscillator
3.1 Harmonic Oscillations.
3.2 Complex Notation. Superposition.
3.3 Damped Oscillations. Coupled Oscillators
3.4 Energy

4. Waves
4.1 Waves in one dimension. The String.
4.2 Wave equation. Wave Intensity
4.3 Interference. Reflection
4.4 Normal Modes. Fourier Analysis

5. Sound
5.1 Sound waves. Harmonic Sounds. Intensity
5.2 Musical Sounds. Tone and timbre. Sound sources
5.3 Waves in three dimensions. The Huygens principle
5.4 Reflection, refraction, interference.
5.5 Doppler effect. The Mach cone

6. Temperature
6.1 Thermical equilibrium. The thermodynamics zeroth law
6.2 The gas thermometer
6.3 Thermodilation

7. Heat and the first law
7.1 Heat. Conduction of heat.
7.2 Heat and equivalent work
7.3 The first Law of thermodynamics
7.4 Reversible processes

8. Gases
8.1 Ideal gases and equation of state
8.2 Internal Energy
8.3 Adiabatic processes

9. The Second Law
9.1 Clausius and Kelvin formulations
9.2 Thermic engine. Refrigerator
9.3 Carnot cycle. Thermodynamical temperature scale
9.4 Clausius theorem. Entropy. Reversible processes
9.5 Irreversible processes. Entropy variation.

10. Kinetic theory of gases
10.1 Atomic theory of matter and kinetic theory of gases. Pressure.
10.2 Perfect gases Specific heat, equipartition of energy, mean free path.
10.3 Van de Walls equation

11. Statistical Mechanics
11.1 Maxwell Distribution. Experimental proof
11.2 Brownian motion. Statistical interpretation of Entropy
11.3 The time arrow
 
 
Avaliação
     
Método
Provas e listas de exercícios
Critério
três provas de igual peso. Média 5 necessária para aprovação.
Norma de Recuperação
A possibilidade de recuperação depende de análise, caso a caso, feita pela Comissão de Graduação do CCM.
 
Bibliografia
     
- R. P. Feynmann, Lectures on Physics, Vol. I.
- H. M. Nussenzveig, Curso de Física Básica, Vol. II (não trata da teoria da relatividade).
 

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