plano de ensino de lem1-2011

Plano de Ensino de Disciplina FFÍSICAÍSICA M MÉDICAÉDICA EE//OUOU L LICENCIATURAICENCIATURA EMEM F FÍSICAÍSICA

20112011DDISCIPLINAISCIPLINA : : LLABORATÓRIOABORATÓRIO DEDE E ESTRUTURASTRUTURA DADA M MATÉRIAATÉRIA 1 1CCÓDIGOÓDIGO : : 08680 SSÉRIEÉRIE : : 5º 5º PERÍODOPERÍODO..CCARGAARGA H HORÁRIAORÁRIA S SEMANALEMANAL : : 03 03 HORASHORAS CCARGAARGA H HORÁRIAORÁRIA SEMESTRALSEMESTRAL: : 54 54 HORASHORASCCOORDENADOROORDENADOR ( (AA) :) : MMARISAARISA A ALMEIDALMEIDA C CAVALCANTEAVALCANTEPPROFESSORESROFESSORES : : MMARISAARISA A ALMEIDALMEIDA C CAVALCANTEAVALCANTE

OOBJETIVOSBJETIVOSGerais

Fornecer subsídios para que os alunos possam:

Compreender os experimentos e teorias físicas fundamentais, desde o final do século

XIX até quase a metade do século XX, que conduziram a uma visão mais complexa e

satisfatória da natureza da radiação eletromagnética e da estrutura atômica da

matéria;

Desenvolver a capacidade critica de observação de processos físicos e sua interligação

com o desenvolvimento tecnológico atual.

Reconhecer que a Física é uma ciência em constante evolução, num processo orgânico

para o qual é sempre possível contribuir.

Específicos

Fornecer subsídios para que os alunos possam, dentro de uma perspectiva histórica e

contextualizada:

Reconhecer que a teoria quântica da radiação pode complementar a visão do

eletromagnetismo clássico a respeito da natureza das radiações eletromagnéticas;

Identificar através de processos experimentais o confronto entre os conceitos da

Física Clássica e as grandes descobertas da Física do século XX;

Interpretar a teoria quântica da matéria e da radiação, identificando a dualidade

como propriedade inerente da natureza.

Rua Marquês de Paranaguá, 111 – Consolação – São Paulo – SP – 01303-050 – tel (55-11) 3124.7212 – fax (55-11) 3124.7213http://www.pucsp.br/cce – e-mail: [email protected]

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE SÃO PAULOCentro de Ciências Exatas e Tecnologia

Faculdade de Matemática, Física e Tecnologia

Compreender os fenômenos físicos relacionados à estrutura microscópica dos átomos e

desenvolver experimentos que contribuíram para formar a idéia atual de átomo.

PPROCEDIMENTOSROCEDIMENTOS DEDE E ENSINONSINO

O curso será desenvolvido por meio de:

Aulas expositivas, visando apresentação do problema que será abordado e fornecendo

os requisitos teóricos necessários para o seu entendimento.

Realizar experimentos em Laboratório real. O aluno efetua medidas e observações

qualitativas, permitindo-lhe vivenciar uma série de fenômenos importantes para a

compreensão dos conceitos desenvolvidos na Física Moderna.

Realizar experimentos em laboratórios virtuais, através de softwares de simulação e

recursos de multimídia desenvolvidos pelo GoPEF (Grupo de Pesquisa da PUC/SP). Estes

Softwares de simulação e material multimídia são elementos adicionais que, permitem

uma maior compreensão dos fenômenos físicos.

Simulação de Experimentos em java , disponíveis em sites específicos da Internet.

Elaboração de relatórios dos experimentos virtuais e/ou reais realizados. Toda a análise

dos resultados obtidos em laboratório será efetuada com auxílio de softwares

aplicativos, tais como ; Lotus, Excel, Graphical Analysis, etc. O aluno receberá através do

professor toda a orientação necessária para a utilização destes aplicativos em

laboratório.

Discussões em grupo e estudo de textos e bibliografia em sala e fora dela.Resolução de

atividades relacionadas às aulas expositivas.Utilização/indicação de vídeos relativos ao

assunto em desenvolvimento.

Elaboração de pequenos projetos ou seminários para o desenvolvimento em grupo ou

individual, quando houver possibilidade. Acompanhamento a distancia utilizando

recursos disponíveis em um ambiente virtual de aprendizagem para compartilhamento e

interatividade entre os participantes do curso no blog

http://www.labempucsp.blogspot.com/





IINSTRUMENTONSTRUMENTO EE C CRITÉRIORITÉRIO DEDE A AVALIAÇÃOVALIAÇÃOAtividades e Provas teóricas e/ou experimentais realizadas em sala de aula e à

distancia através do teleduc.

Relatórios dos experimentos realizados

Acompanhamento individual durante as aulas, envolvimento do aluno na

realização das atividades propostas.

A nota de atividade para o Laboratório é constituída de:

Provas P1, P2 e PS provas escritas e realizadas presencialmente.

Atividades Ei , que correspondem a exercícios que devem ser resolvidas em sala de aula e que

abordam o tema desenvolvido nas aulas expositivas (em grupo com no máximo 3 alunos)

Atividades Ri, que correspondem a sumario dos relatórios, contendo os dados obtidos,

cálculos, gráficos que devem ser resolvidos em sala de aula e entregues no dia em que o

experimento foi desenvolvido (em grupos com no máximo 3 alunos).

Atividades I.i, que correspondem a relatórios detalhados. Esta atividade deve ser desenvolvida

individualmente e entregue na data estabelecida no cronograma. Este relatório deve

apresentar introdução teórica, descrição detalhada do material utilizado e esquema da

montagem, procedimento detalhado, dados obtidos, gráficos e conclusão analisando os

resultados obtidos. Desse modo, temos:

Média de atividade A1 (laboratório) = Média aritmética das atividades Ei, Ri e I.i

desenvolvidas no 1o. Semestre.

A média final da disciplina de Lab de EM será calculada na forma geral aprovada para o

Curso de Física:

MF= (P1+P2+A)/3

Onde a nota de PS poderá substituir as notas de P1 ou P2.

RRECURSOSECURSOS N NECESSÁRIOSECESSÁRIOS




Equipamentos específicos associados a cada experimento em laboratório.

Projetor multimídia para apresentações dos tópicos e demonstração de softwares.

Aparelho de TV e Vídeo e sala para apresentação

Alguns equipamentos experimentais para demonstrações.

Laboratório de informática com computadores ligados em rede e Internet e uma área

especifica para trabalho em Estrutura da Matéria para acesso dos alunos. Nesta área

deve ficar disponível o material escrito necessário ao desenvolvimento do curso e

softwares de simulação que deverão ser utilizados.

Laboratório disponível fora do horário de aula para o desenvolvimento de projetos.

Auxílio da Oficina dos laboratórios da PUC/SP para realização de projetos.

Pequenas verbas, da coordenação dos laboratórios, para a compra de materiais de

pequeno porte para desenvolvimento de projetos.

Acervo da biblioteca.

EEMENTAMENTA

A disciplina estuda as descobertas marcantes do final do século XIX e início do século XX,

que conduziram ao desenvolvimento da Física Quântica.

Serão abordados os seguintes tópicos:

Tópico A: Espectroscopia e Verificação da lei de Stefan-Boltzmann

Tópico B: Raios Catódicos e a determinação da carga específica do elétron.

Tópico C: Efeito Fotoelétrico

Tópico D: Experiência de MilliKan - Determinação da carga do elétron

CCONTEÚDOONTEÚDO P PROGRAMÁTICOROGRAMÁTICO

A 1. Radiação eletromagnética - Espectro eletromagnético. Comprimento de onda e

freqüência. Fenômenos de Interferência e difração. Atividade E1

A 2. Classificação espectral. Espectros de absorção e emissão. Espectroscópios. Descrição do

conjunto de experiências que devem ser realizadas relacionadas a Análise Espectrais.

A 3. Experimento sobre Análise Espectral. Análise espectro contínuo e resolução de Filtros Rua Marquês de Paranaguá, 111 – Consolação – São Paulo – SP – 01303-050 – tel (55-11) 3124.7212 – fax (55-11) 3124.7213

http://www.pucsp.br/cce – e-mail: [email protected]



Experimento sobre Análise Espectral. Análise de espectros discretos e resolução de

redes de difração Verificação Experimental da Lei de Stefan Boltzmann e pirômetro

ótico

B.1 Raios Catódicos e a descoberta do elétron. Verificação experimental de algumas

propriedades dos Raios Catódicos.

B.2 Determinação da carga específica do elétron - Método de Bush, Método de J.J.

Thomson e Método de Lenard. Atividade E2

B.3 Método de Lenard; execução do experimento -

B.4 Método de Hélice de Bush; execução do experimento –

C.1 Método de Thomson: Experimento Virtual - Software de Simulação e material

multimídia

C.2 Comportamento corpuscular da radiação. Comportamento Dual e suas conseqüências

conceituais. Teoria de Einstein para o Efeito Fotoelétrico e Definição de curva

característica de uma célula fotoelétrica. Aula Expositiva e Exercícios. Atividade E3

C.3 Determinação Experimental da constante de Planck

D.1 Obtenção experimental da curva característica de uma Célula Fotoelétrica e

verificação da dependência da intensidade de luz sobre o Efeito

D.2 Determinação da Carga do Elétron - Experiência de Millikan –

D.3Parte experimental verificação de que a carga de uma gota de óleo pode ser

estatisticamente dada por um múltiplo inteiro da carga do elétron.

D.4 Simulação computacional do Experimento de Millikan

BBIBLIOGRAFIAIBLIOGRAFIABásica

EISBERG, R. M. & RESNICK, R., Física Quântica, Ed. Campus Ltda, RJ, 1994.

BEISER, A., Concepts of Modern Physics, McGraw-Hill, Inc., 5a. ed., New York, 1995.

BROGUEIRA P; PEÑA T; NORONHA A.; PIMENTA M.; DEUS J.D, Introdução à Física, Rua Marquês de Paranaguá, 111 – Consolação – São Paulo – SP – 01303-050 – tel (55-11) 3124.7212 – fax (55-11) 3124.7213

http://www.pucsp.br/cce – e-mail: [email protected]



Ed.McGraw-Hill de Portugal, 2a. ed., 2000.

CAVALCANTE, M.A. & TAVOLARO, C.R.C., Física Moderna Experimental,2ª.edição revisada. Ed. Manole, SP, 2007

Complementar

PESSOA JR., O., Conceitos de Física Quântica, Ed. Livraria da Física, São Paulo, SP, 2003. CHESMAN, C., ANDRÉ, C., MACÊDO, A., Física Moderna Experimental e Aplicada, 2a.

ed., Ed. Livraria da Física, São Paulo, SP, 2004. RICHTMYER, F.K., KENNARD, E.H. & COOPER, J., Introduction to Modern Physics, 6th Ed.,

McGraw-Hill, Inc., New York, 1969. BORN, M., Física Atômica, Fundação Calouste Gulbenkian, Lisboa, 4a. ed., 1986. GIBERT, A., Origens Históricas da Física Moderna, Fundação Calouste Gulbenkian, Lisboa,

1982. KRANE, K. S., Modern Physics, John Wiley & Sons, 2nd. Ed., New York, 1996. SERWAY, R.A., MOSES, C.J., MOYER, C.A., Modern Physics, Saunders College Publ., 2nd. Ed.,

USA, 1997. GUINIER, A, A Estrutura da Matéria. Do céu azul ao material Plástico - EDUSP - 1996. KAPLAN, I., Física Nuclear, Ed. Guanabara Dois S.A., 2a. ed., RJ, 1978. WEHR, M.R. & RICHARD, J.A. , Física do Átomo, Ao Livro Técnico S.A., 1965, RJ. WHITE, H. E., Introduction to Atomic Spectra, McGraw-Hill B. C., Inc., USA, 1934. CHPOLSKI, E., Physique Atomique, Ed. de Moscou, vol. 1. ACOSTA, V., COWAN, C. & GRAHAM, B.J., Curso de Física Moderna, Ed. Harla, México. SEMAT, H., Introduction to Atomic and Nuclear Physics, Farrar & Rinehart, Inc., NY,

1954. HOAG, J.B. & KORFF, S.A., Electron and Nuclear Physics, D. Van Nostrand Company, Inc., 3d.

ed., NY, 1948. FEYNMAN, R.P., LEIGHTON, R.B. & SANDS, M., The Feynman Lectures on Physics.

Artigos de divulgação cientifica (entre outros):

CAVALCANTE, M.A.; TAVOLARO,C.R.C. “Experiências em Física Moderna.” Física na Escola Vol 6.no1, pp 75 a 82, 2005.

CAVALCANTE M A; PIFFER A E NAKAMURA P. “O uso da internet na compreensão de temas de Física Moderna para o Ensino Médio” . Revista Brasileira de Ensino de Física. Vol 23. N.o 1, pp 108 a 112, 2001.

TERINI, R. A., CAVALCANTE, M. A., PAES, C. E. B., S. VICENTE, V. E. J., “Utilização de Métodos Computacionais no Ensino: a Experiência de Geiger e Marsden do Espalhamento de Partículas Alfa”, Caderno Catarinense de Ensino de Física, vol. 11, No.1, p. 33-42, 1994.

Periódicos (entre outros):




Physics Today e Scientific American – Recentes desenvolvimentos da Física Quântica. Revista Brasileira de Ensino de Física – Recentes desenvolvimentos no ensino de Física

Moderna Sites e Blogs na Internet:

http://www.labempucsp.blogspot.com/ Blog da disciplina que permitirá maior interatividade entre os participantes do curso

http://www.fisicamodernaexperimental.blogspot.com/ Blog do livro paradidático CAVALCANTE, M.A. & TAVOLARO, C.R.C., Física Moderna Experimental,2ª.edição revisada. Ed. Manole, SP, 2007

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/quantum - material teórico em bom nível e ilustrado.

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/default.htm : Esta página possibilita baixar os arquivos que contêm as simulações em java utilizadas nas atividades desenvolvidas no laboratório.

http://mesonpi.cat.cbpf.br/marisa : considerações sobre o uso de novas tecnologias no ensino de física.

http://plc.cwru.edu/tutorial/enhanced/lab/lab.htm : simulações em java sobre experimentos de óptica física.

http://cref.if.ufrgs.br/ Centro de Referência para o Ensino de Física da UFRGS – pode-se realizar alguns experimentos de Física Moderna Remotamente.

Dia Cronograma

16/02 Apresentaçao de programa e definição de projetos. Cada equipe deve desenvolver um experimento que não exista nos laboratórios de Física com objetivos didáticos.Um blog para acompanhamento do projeto deve ser criado.Criação dos blogs e discussões sobre o projeto

23/02 Aula expositiva atividade E1. Ampola de Geissler descrição geral e retrospectiva histórica levando em conta o desenvolvimento de sistemas de alto vácuo que deram origem a descoberta de Raios Catódicos e ao desenvolvimento de tubos de descarga elétrica tais como tubos de Plucker. Analise espectral da luz emitida pelos tubos de descarga: Radiação eletromagnética - Espectro eletromagnético. Comprimento de onda e freqüência. Fenômenos de Interferência e difração. Classificação espectral. Espectros de absorção e emissão. Espectroscópios. Descrição do conjunto de experiências que devem ser realizadas relacionadas à Análise Espectrais.Apresentação disponível em http://labempucsp.blogspot.com/2009/02/aula-espectroscopia-apresentacao.html Atividade E1 disponível em http://labempucsp.blogspot.com/2010/02/atividade-e1-espectroscopia-2010.html

02/03 Experimento sobre Análise Espectral. Análise espectro contínuo e resolução de Filtros (R1A) -Turma A. Experimento sobre Análise Espectral. Análise de espectros discretos e resolução de redes de difração (R1B). Turma BUtilização do espectrofotômetro da Pasco- espectro do Hg- Turma C (R1C)Roteiros disponíveis em R1 espectroscopia (parte A e B) http://labempucsp.blogspot.com/2010/02/roteiro-r1-espectroscopia.html R1 parte C http://labempucsp.blogspot.com/2010/02/roteiro-r1-espectrofotometro.html

09/03 Feriado




http://labempucsp.blogspot.com/2010/02/roteiro-r1-espectrofotometro.html

http://labempucsp.blogspot.com/2010/02/roteiro-r1-espectroscopia.html


http://labempucsp.blogspot.com/2010/02/atividade-e1-espectroscopia-2010.html

http://labempucsp.blogspot.com/2009/02/aula-espectroscopia-apresentacao.html

http://cref.if.ufrgs.br/

http://plc.cwru.edu/tutorial/enhanced/lab/lab.htm

http://mesonpi.cat.cbpf.br/marisa

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/default.htm

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/quantum

http://www.fisicamodernaexperimental.blogspot.com/


16/03 Experimento sobre Análise Espectral. Análise espectro contínuo e resolução de Filtros (R1A) -Turma A. Experimento sobre Análise Espectral. Análise de espectros discretos e resolução de redes de difração (R1B). Turma BUtilização do espectrofotômetro da Pasco- espectro do Hg- Turma C (R1C)Roteiros disponíveis em R1 espectroscopia (parte A e B) http://labempucsp.blogspot.com/2010/02/roteiro-r1-espectroscopia.html R1 parte C http://labempucsp.blogspot.com/2010/02/roteiro-r1-espectrofotometro.html

23/03 Apresentação dos resultados parciais – Nota parcial – P2a30/03 Experimento sobre Análise Espectral. Análise espectro contínuo e resolução de Filtros (R1A) -Turma A. Experimento

sobre Análise Espectral. Análise de espectros discretos e resolução de redes de difração (R1B). Turma BUtilização do espectrofotômetro da Pasco- espectro do Hg- Turma C (R1C)Roteiros disponíveis em R1 espectroscopia (parte A e B) http://labempucsp.blogspot.com/2010/02/roteiro-r1-espectroscopia.html R1 parte C http://labempucsp.blogspot.com/2010/02/roteiro-r1-espectrofotometro.html

06/04 Aula expositiva Atividade E2. Raios Catódicos e a descoberta do elétron. Verificação experimental de algumas propriedades dos Raios Catódicos. Determinação da carga específica do elétron – Método de Bush, Método de Sr. J.J.Thomson e Método de Lenard. Aula expositiva, simulação e experimento virtual nos computadores no Laboratório. Apresentação disponível em http://labempucsp.blogspot.com/2009/03/apresentacao-aula-sobre-raios-catodicos.html Atividade E2 disponível em http://labempucsp.blogspot.com/2010/03/atividade-e2-raios-catodicos.html

13/04 Método de Lenard; execução do experimento - (R2a). Turma A. Método de Bush - Experimento obtendo ordem de grandeza (R2b) Turma B.Roteiros e Resumo teórico de cada experimento disponível em http://labempucsp.blogspot.com/2010/03/pasta-com-roteiros-e-resumos-teoricos.html

20/04 Método de Lenard; execução do experimento - (R2a). Turma A. Método de Bush - Experimento obtendo ordem de grandeza (R2b) Turma B.Roteiros e Resumo teórico de cada experimento disponível em http://labempucsp.blogspot.com/2010/03/pasta-com-roteiros-e-resumos-teoricos.html

CRONOGRAMA

27/04 Prova P1 – Parte A04/05 Aula Expositiva (E3). Efeito fotoelétrico- simulações exercícios - Comportamento corpuscular da radiação.

Comportamento Dual e suas conseqüências conceituais. Teoria de Einstein para o Efeito Fotoelétrico e definição de curva característica de uma célula fotoelétrica. A simulação utilizada para o Efeito Fotoelétrico pode ser obtida através do blog, Atividade E3 e pasta com roteiros e resumo teórico sobre Efeito Fotoelétrico disponível em http://labempucsp.blogspot.com/2010/03/atividades-e-roteiros-sobre-efeito.html

11/05 Determinação Experimental da constante de Planck - montagem Phywe/Pasco - (R3a)Obtenção experimental da curva característica de uma Célula Fotoelétrica e verificação da dependência da intensidade de luz sobre o Efeito (R3b).Roteiros e resumo teórico sobre Efeito Fotoelétrico disponível em http://labempucsp.blogspot.com/2010/03/atividades-e-roteiros-sobre-efeito.html

18/05 Determinação Experimental da constante de Planck - montagem Phywe/Pasco - (R3a)Obtenção experimental da curva característica de uma Célula Fotoelétrica e verificação da dependência da intensidade de luz sobre o Efeito (R3b).Roteiros e resumo teórico sobre Efeito Fotoelétrico disponível em http://labempucsp.blogspot.com/2010/03/atividades-e-roteiros-sobre-efeito.html




http://labempucsp.blogspot.com/2010/03/atividades-e-roteiros-sobre-efeito.html



http://labempucsp.blogspot.com/2010/03/pasta-com-roteiros-e-resumos-teoricos.html

http://labempucsp.blogspot.com/2010/03/pasta-com-roteiros-e-resumos-teoricos.html

http://labempucsp.blogspot.com/2010/03/atividade-e2-raios-catodicos.html

http://labempucsp.blogspot.com/2009/03/apresentacao-aula-sobre-raios-catodicos.html

http://labempucsp.blogspot.com/2009/03/apresentacao-aula-sobre-raios-catodicos.html







25/05 Apresentação dos resultados finais – Nota P2b

01/06 Aula expositiva – determinação da carga do elétron – Experimento de Millikan –E4 - Apresentação da Simulação computacional e da montagem experimental Atividade E4 e roteiro disponível em http://labempucsp.blogspot.com/2010/04/millikan-atividade-e4-e-roteiro-r5-2010.html

08/06 Experimento de Millikan - experimento real (R4)- uso do tracker –s oftware de Analise de Movimento para estudar a velovcidade de queda e de subida da gotaAtividade E4 e roteiro disponível em http://labempucsp.blogspot.com/2010/04/millikan-atividade-e4-e-roteiro-r5-2010.html

15/06 Prova P2 – Apresentação final do projeto -22/06 Semana de Provas – Agendado pela Coordenação de curso29/06 Aula de duvida para a PS06/07 Prova PS




http://labempucsp.blogspot.com/2010/04/millikan-atividade-e4-e-roteiro-r5-2010.html




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