1 crédito = 15 horas-aula
Objetivo
Apresentar as formulações Lagrangeana e Hamiltoniana da mecânica, comparando-as à abordagem Newtoniana. Discutir a dinâmica de sistemas caóticos simples e o alcance do determinismo na física clássica.
Ementa
1) Coordenadas generalizadas. O princípio da
ação mínima;
equações de Euler-Lagrange;
aplicações. Simetrias e leis de
conservação. Momento
canônico. Equações de Hamilton.
2) Caos determinístico.
Bibliografia
-R.P.
Feynman, R.B. Leighton, M. Sands, The Feynman Lectures on Physics, vol.
2, cap. 19 (Addison Wesley, 1970).
-L.
Landau, E. Lifchitz, Curso de Física - Mecânica,
caps. 1,2,7 (Hemus, 2004).
-J.D.
de Deus, M. Pimenta, A. Noronha, T. Peña, P. Brogueira,
Introdução à Física
(McGraw-Hill, 2000).
-R.P.
Feynman, O que é uma Lei Física?, cap. 4
(Gradiva, 1989).
-T.W.B.
Kibble, F.H. Berkshire, Classical Mechanics (Imperial College Press,
2004).
-G.
L. Baker, J. P. Gollub, Chaotic Dynamics: an Introduction (Cambridge,
1990).
-R.M.
May, Simple Mathematical Models with Very Complicated Dynamics, Nature
261 (1976) 459.
Objetivo
Discussão da eletrodinâmica de Maxwell, com ênfase na propagação e emissão da radiação eletromagnética. Apresentação da teoria da relatividade restrita em seus aspectos experimentais, conceituais e formais.
Ementa
1) As equações de Maxwell.
Invariância
de calibre. Ondas eletromagnéticas;
polarização. Vetor de Poynting. Potenciais
retardados. O oscilador de
Hertz.
2) A relatividade galileana e a eletrodinâmica. O experimento
de Michelson-Morley. A relatividade restrita.
Transformação de Lorentz.
Adição de
velocidades. Efeito Doppler. Momento e energia
relativísticos. O espaço-tempo de Minkowski;
quadrivetores e quadritensores. Transformação de
Lorentz dos campos eletromagnéticos.
Noções sobre relatividade geral.
Bibliografia
-H.M. Nussenzveig, Curso de
Física Básica:
Eletromagnetismo, cap. 12 (Blucher, 2002).
-H.M. Nussenzveig, Curso de Física Básica:
Ótica, Relatividade, Física Quântica,
cap. 6 (Blucher, 2002).
-R.P. Feynman, R.B.
Leighton, M. Sands, The Feynman Lectures on Physics, vol. 2 (Addison
Wesley, 1970).
-D. J. Griffths,
Introduction to Electrodynamics (Prentice Hall, 1998).
-R. Resnick,
Introdução à Relatividade Especial
(EDUSP, 1971).
-E.F. Taylor, J.A.
Wheeler, Spacetime Physics (Freeman, 1992).
Objetivo
Apresentar os princípios fundamentais da mecânica quântica, com aplicações que evidenciem a sua capacidade de descrever o mundo microscópico.
Ementa
Fenômenos quânticos. Estrutura conceitual e formal da mecânica quântica. O sistema de dois níveis; aplicações. Sistemas em uma dimensão; aplicações. Momento angular e spin. Bósons e férmions.
Bibliografia
-H.M.
Nussenzveig, Curso de Física Básica:
Ótica, Relatividade, Física Quântica,
caps. 7-10 (Blucher, 2002,).
-R.P. Feynman, R.B. Leighton, M. Sands, The Feynman Lectures on
Physics,
vol. 3 (Addison Wesley, 1970).
-R.P. Feynman, QED: The Strange Theory of Light and Matter (Princeton,
1985).
-O.
Pessoa Jr., Conceitos de Física Quântica (Livraria
da Física, 2003).
-D.
J. Griffths, Introduction to Quantum Mechanics (Prentice Hall, 1994).
-R.
Müller, H. Wiesner, Teaching quantum mechanics on an
introductory level, American Journal of Physics 70 (2002) 200; 70
(2002) 887.
-I.M. Greca, M.A.
Moreira, V.E. Herscovitz, Uma proposta para o ensino de
mecânica quântica, Revista Brasileira de Ensino de
Física, 33 (2001) 444.
-O. Nairz, M. Arndt,
A. Zeilinger, Quantum interference experiments with large molecules,
American Journal of Physics 71 (2003) 319.
-P.G. Kwiat, L.
Hardy, The mystery of the quantum cakes, American Journal of Physics 68
(2000) 33.
Objetivo
Introdução à álgebra linear, com ênfase nas aplicações à mecânica quântica e à física ondulatória.
Ementa
Números e funções complexas. Espaços vetoriais. Bases. Operadores lineares. Matrizes. Produto interno. Autovetores e autovalores; diagonalização. Série e transformada de Fourier. Equações diferenciais lineares.
Bibliografia
-E. Butkov, Física Matemática, caps. 2,4,10 (LTC, 1988).
Objetivo
Apresentação de uma resenha dos estudos sistemáticos realizados nos últimos 30 anos, decorrentes da observação e pesquisa da aprendizagem dos alunos em física, sua compreensão dos conceitos físicos, modelos e formas de raciocínio. Discussão de vários aspectos relevantes para o ensino dos conceitos mais fundamentais da física introdutória, que abrangem os tópicos usualmente apresentados no ensino médio e fundamental, e em parte do ensino básico universitário.
Ementa
As dificuldades dos alunos e o pensamento crítico, processos de desenvolvimento do raciocínio abstrato formal. Os problemas do desenvolvimento cognitivo e o domínio conceitual: interpretação de relações funcionais entre grandezas físicas, representações gráficas, linguagem do cotidiano e linguagem científica. Revisão tópica de conceitos de física: cinemática, dinâmica elementar, eletricidade e eletromagnetismo, ondas e luz, primórdios da física moderna.
Bibliografia
-A.
B. Arons, A Guide to Introductory Physics Teaching (Wiley, 1990).
-Livros
didáticos de 2o e 3o graus.
-Artigos
publicados em periódicos.
Objetivo
Conhecer, compreender e aplicar em sala de aula as diversas estratégias de ensino, refletindo sobre sua contribuição para a eficiência da aprendizagem de física.
Ementa
Comunicação de ciência. Preparação de atividades para a sala de aula. Métodos formais e informais de avaliação. Construção de instrumentos: diagnósticos, testes, provas. O laboratório e tecnologias aplicadas ao ensino. Análise do livro didático. Teorias da aprendizagem: Psicodidáticas - Piaget, Vygotsky, Ausubel, Gagné. Psicosociais - Lemke, Roth. Condutistas - Thorndike, Skinner. A pesquisa em ensino de física e a sala de aula.
Bibliografia
-R.
Porlan, A. Rivero, El conocimiento de los profesores (Diada, 1998).
-M.
Monk, J. Dillon, Learning to teach science (Falmer, 1995).
-M.A.
Moreira, Teorias de Aprendizagem (EPU, 1999).
-C.
Coll e outros, Psicologia do ensino (ARTMED, 1997).
-
F. Perrrenoud, Novas competências para ensinar (ARTMED, 2000).
-F.
Hernandez e M. Ventura, Organização do
currículo por projetos de trabalho, 5a ed. (ARTMED, 1996).
-J. Leach, A.C. Paulsen, Practical work in science education: recent
research studies (Kluwer, 1999).
-Artigos
publicados em periódicos.
Objetivo
Discussão da formação das categorias conceituais da Física. Discussão dos fundamentos epistemológicos das leis da Física.
Ementa
Construção do programa mecanicista. Concepção mecanicista da natureza: séculos XVII e XVIII. Transformação da descrição mecanicista da natureza: séculos XIX e XX; concepção probabilística.
Bibliografia
-E.J.
Djksterhuis, The Mechanization of the World Picture (Princeton, 1986).
-R.
Westfall, The Construction of the Modern Science (Cambridge, 1977).
-P.M.
Harmann, Energy, Force and Matter (Cambridge, 1985).