PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE SÃO PAULO Centro de Ciências Exatas e Tecnologia Faculdade de Matemática, Física e Tecnologia
PLANO DE ENSINO DE DISCIPLINA CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO 1º/2012 Disciplina Código :
Física Experimental 2
Carga Horária Semanal : Carga Horária Semestral:
04 aulas
Coordenadora:
Profa. Marisa Almeida Cavalcante
08571 68 horas
OBJETIVOS GERAIS: Adquirir conceitos básicos de tecnologia digital; desenvolver capacidade crítica de observação de processos físicos e sua interligação com a área de ciência da computação; compreender os princípios básicos envolvidos na conversão analógico-digital de sinais. ESPECÍFICOS: Aprender os princípios de funcionamento dos osciloscópios analógico e digital e aprender a manuseá-los para medidas de grandezas físicas; aprender noções básicas de conversores analógico-digitais; estudar algumas aplicações de circuitos lógicos.
PROCEDIMENTOS DE ENSINO O curso será desenvolvido principalmente por meio de:
aulas expositivas;
atividades experimentais em laboratório;
entrega de relatórios sobre o trabalho experimental;
resolução de listas de exercícios em classe e extra-classe;
estudo de bibliografia específica.
Alem disso os alunos desenvolverão projetos envolvendo o micro-controlador Arduino
RECURSOS NECESSÁRIOS Laboratórios de física com as respectivas montagens experimentais. Materiais para demonstração. Sala de aula com recursos audio-visuais. Acervo da biblioteca para pesquisa e estudo.
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: secexatast@pucsp.br
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INSTRUMENTOS E CRITÉRIOS DE AVALIAÇÃO A média final será calculada segundo os critérios Computação:
aprovados para o curso de
MF = {[ (N1+ N2)/2] x (0.8+0.04 A)} , N1 = (2 P1 + A1)/3 (média parcial do 1o. bim) ; P1 = prova P1 (1o. bim) ; aluno
Ciência da
onde:
N2 = (2 P2 + A2)/3 (média parcial do 2o. bim)
P2 = Nota atribuida ao projeto-discriminando a participação de cada
A nota para o projeto será dividada em Notas para postagens no blog, notas de apresentação (AP1, AP2 e AP3 ) , nota para o Poster e Nota para o Artigo. A = média das atividades do 1o. bim; A2 = média das atividades do 2o. bim A = ( A1 + A2)/2 = média das atividades Será aprovado o aluno que obtiver média final igual ou superior a 5.0 e freqüência mínima de 75%, considerando 17 semanas letivas. As provas referentes à parte experimental serão realizadas na bancada do laboratório, individualmente. A prova substitutiva PS substituirá a menor nota entre P1 e P2 e abrangerá toda a matéria do semestre. Observações importantes: A média de atividades, para cada bimestre, será calculada considerando-se:
as notas dos relatórios (individual e/ou em grupo) referente às experiências. [Não serão aceitos relatórios de alunos que não comparecerem às aulas de laboratório.];
as notas referentes à resolução das listas de exercícios (individuais e/ou em grupo);
A media de atividades será calculada sobre 9 relatorios, dos quais 6 deles são obrigatorios os outros tres roteiros poderão ser escolhidos pelos alunos.
Os relatorios podem ser entregues por uma equipe contendo máximo 5 estudantes.
O professor, sempre que julgar necessário, poderá examinar o aluno individualmente em relação aos procedimentos adotados em laboratório, atribuindo-lhe nota individual que será somada à do relatório.
EMENTA Estudar os princípios e aplicações de circuitos de corrente alternada. Noções básicas de circuitos lógicos. 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: secexatast@pucsp.br
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CONTEÚDO PROGRAMÁTICO TEORIA 1. Natureza dos Campos Eletricos e Campo Magneticos. Equaçoes de Mawell. Movimento de partículas carregadas em campos elétrico e magnético aplicação: o tubo de raios catódicos (TRC) 2. Noções sobre conversores analógico-digitais 3. Circuitos de corrente alternada: período, frequência, fase, amplitude, comprimento de onda 4. Circuitos de corrente alternada aplicação: filtro RC 5. Propagação de ondas eletromagnéticas e transmissão de informação 6. Circuitos lógicos LABORATÓRIO Introdução ao uso do Arduino Introdução ao uso do osciloscópio digital medidas de tensões CC e CA Circuitos de Corrente Alternada Aplicacão 1 : frequência, comprimento de onda, tensão efetiva (osciloscópio digital) Aplicação 2: cálculo de defasagens usando figuras de Lissajous - (osciloscópio digital) Filtro RC e Filtro RLC Estudo de transistores como "chave" Circuitos lógicos Portas lógicas
BIBLIOGRAFIA Básica Halliday, Resnick, Walker, Fundamentos de Física - Eletromagnetismo, LTC, 7a. ed., 2007 Sears e Zemansky, Young & Freedman, Física III, Pearson/Addison Wesley, 10 a. ed., 2004 Torres, G., Fundamentos de Eletrônica, Axcel Books do Brasil, 2002 Complementar http://fisicacomputacaopucsp.blogspot.com/ - Blog da disciplina em que todo o material será disponibilizado, tais como; apresentaçoes, vídeos, simuladores, roteiros, etc.. G.R.E.F., Física III - Eletromagnetismo, EDUSP, 3a. ed.,1998 Tooley, M., Electronic Circuits Student Handbook, Butterworth-Heinemann, 1995 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: secexatast@pucsp.br
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Fishbane, Gasiorowicz, Thornton, Physics for Scientists and Enginneers, Prentice Hall, 2 a. ed. extended, 1996 Benson, H., University Physics, John Wiley & Sons, revised ed., 1996 http://labduino.blogspot.com/: Blog uso do Arduino no Ensino de Ciencias http://arduino.cc/ : Site do Arduino http://processing.org/: Site da linguagem de programação gráfica Processing
CRONOGRAMA
Dia
Tópicos
06/02
Apresentação do programa e definição de projetos com o Arduíno. Criação dos blogs de cada equipe para acompanhamento do projeto
07/02
Oficina Arduino - Oficina em que os alunos puderam trazer suas montagens e duvidas tanto nas montagens físicas quanto na elaboração dos softwares, pois havia a presença de professores do curso de Ciência da Computação
---
13/02
Oficina Arduino - Oficina em que os alunos puderam trazer suas montagens e duvidas tanto nas montagens físicas quanto na elaboração dos softwares, pois havia a presença de professores do curso de Ciência da Computação
R1
14/02
Oficina Arduino - Oficina em que os alunos puderam trazer suas montagens e duvidas tanto nas montagens físicas quanto na elaboração dos softwares, pois havia a presença de professores do curso de Ciência da Computação
R2
20/02
Carnaval
21/02
Carnaval
2702
Oficina Arduino - Oficina em que os alunos puderam trazer suas montagens e duvidas tanto nas montagens físicas quanto na elaboração dos softwares, pois havia a presença de professores do curso de Ciência da Computação
28/02
05/03
06/03 12/03
Oficina Arduino - Oficina em que os alunos puderam trazer suas montagens e duvidas tanto nas montagens físicas quanto na elaboração dos softwares, pois havia a presença de professores do curso de Ciência da Computação Definindo campo elétrico downloads dos roteiros disponivel em http://fisicacomputacaopucsp.blogspot.com/p/roteiros-downloads.html Roteiro R5 Definindo campo magnetico. Lei de Faraday e Lei de Lenz com simuladores http://fisicacomputacaopucsp.blogspot.com/p/roteirosdownloads.html - Roteiro R6 Queda de um imã através da entrada de microfone. Lei de Lenz e Lei de Faraday http://fisicacomputacaopucsp.blogspot.com/p/roteiros-
atividade
R3 Obrigatório
R4
R5 Obrigatório R6 R7 Obrigatório
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: secexatast@pucsp.br
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downloads.html - Roteiro R7 13/03
Raios Catódicos e a descoberta do elétron: Demonstração experimental e uso de simuladores – Experimento de Lenard
R8
Simulador disponível em http://fisicacomputacaopucsp.blogspot.com/2010/02/simulacao-desviode-particulas.html Roteiro R8 desenvolvido disponível em http://fisicacomputacaopucsp.blogspot.com/p/roteiros-downloads.html 19/03
Congresso
20/03
Congresso
26/03
Medida de tensão e freqüência de sinais usando o osciloscópio digital roteiro R9 disponível em – Introdução ao uso de osciloscópio http://fisicacomputacaopucsp.blogspot.com/p/roteiros-downloads.html
27/03
Apresentação Inicial do projeto
02/04
Introdução a Corrente Alternada – Noções sobre fasores definição de freqüência e amplitude de um sinal AC – Utilização de simuladores e observação de sinais no osciloscópio digital
R9
Projetos R10
Roteiro R10 desenvolvido disponível em http://fisicacomputacaopucsp.blogspot.com/p/roteiros-downloads.html 03/04
Exercícios sobre Fasores – determinação da equação de fasores e determinação de fases iniciais
---
Nota para Blog 09/04
Medida de tensão com o osciloscópio - Tensão eficaz – Definição e construção do gráfico Vpp versus Tensão eficaz (VRMS) –
R11
Roteiro 11 desenvolvido disponível em http://fisicacomputacaopucsp.blogspot.com/p/roteiros-downloads.html 10/04
Carga e descarga em capacitores usando o Arduino. Roteiro R12 disponível em http://fisicacomputacaopucsp.blogspot.com/p/roteirosdownloads.html
16/04
Carga e descarga em capacitores usando o Arduino. Roteiro R12 disponível em http://fisicacomputacaopucsp.blogspot.com/p/roteirosdownloads.html (continuação)
17/04
Revisão para a prova P1 - Resolução lista de exercícios
R12 Obrigatório --
Lista de exercícios resolvida nesta aula disponível em http://fisicacomputacaopucsp.blogspot.com/p/roteiros-downloads.html 23/04
Prova P1
24/04
Filtro passa-alta e passa baixa com circuito RC serie . Estudo da reatância capacitiva e sua dependência com a freqüência. Equações fasoriais dos sinais em cada componente. Roteiro R13 disponível em http://fisicacomputacaopucsp.blogspot.com/p/roteiros-downloads.html
30/04
Recesso acadêmico
01/05
Recesso acadêmico
07/05
Correção P1 - Continuação- Filtro passa-alta e passa baixa com circuito
R13 Obrigatório
R14
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: secexatast@pucsp.br
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RC serie . Estudo da reatância capacitiva e sua dependência com a freqüência. Equações fasoriais dos sinais em cada componente. Roteiro R14 disponível em http://fisicacomputacaopucsp.blogspot.com/p/roteirosdownloads.html 08/05
Nota para Blog Oficina Arduino para dúvidas sobre os projetos em andamento
Projeto
14/05
Estudo da reatância indutiva e sua dependência com a freqüência. Equações fasoriais de cada componente. Roteiro R11 disponível em http://fisicacomputacaopucsp.blogspot.com/p/roteiros-downloads.html
R15
15/05
Determinação da Impedância em circuitos AC. Roteiro R12 disponível em http://fisicacomputacaopucsp.blogspot.com/p/roteiros-downloads.html
R16
21/05
Estudo de circuitos RLC serie e ressonância http://fisicacomputacaopucsp.blogspot.com/p/roteiros-downloads.html
R17
22/05
Apresentação dos projetos - Etapa intermediária.
28/05
Familiarização com a placa didática com protoboard. Introdução a portas lógicas observação de sinais de entrada e saída com osciloscópio digital . Obtenção a equação booleana para cada porta lógica (NOT, AND, OR, NAND E NOR)
Obrigatório Projeto R16
Roteiro R16 disponível em http://fisicacomputacaopucsp.blogspot.com/p/roteiros-downloads.html 29/05
Estudo de fototransitores e verificação do código de controles remoto. Construção de um alarme ótico utilizando Portas Lógicas. Roteiro R17 disponível em http://fisicacomputacaopucsp.blogspot.com/p/roteirosdownloads.html
R17
04/06
Determinação do tempo de propagação em portas lógicas e
R18
Roteiro desenvolvido R18 disponível em http://fisicacomputacaopucsp.blogspot.com/p/roteiros-downloads.html 05/06
Entrega dos artigos e pôsteres do projeto Nota para Blog
11/06
Apresentação Final dos projetos - Prova P2
Projeto
12/06
Apresentação Final dos projetos – Prova P2
Projeto
18/06 Duvidas para a PS 19/06 Prova PS 25/06 Fechamento de Notas e entrega de pendências 26/06 Fechamento do semestre
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