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/2011 Disciplina Código :
Física Experimental 2
Carga Horária Semanal : Carga Horária Semestral:
04 aulas
Coordenadora:
Profa. Marisa Almeida Cavalcante
08571 68 horas
OBJETIVOS GERAIS: 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 um sistema de controle. O tema será Geração e/ou Consumo de Energia Elétrica.
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 aprovados para o curso de Computação: MF = {[ (N1+ N2)/2] x (0.8+0.04 A)} , onde: N1 = (2 P1 + A1)/3 (média parcial do 1o. bim) ; P1 = prova P1 (1o. bim) ; aluno
Ciência da
N2 = (2 P2 + A2)/3 (média parcial do 2o. bim)
P2 = Nota atribuida ao projeto- discriminando a participação de cada
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); • as notas relacionadas à pesquisa sobre temas de especial relevância aplicados à área de computação. Para o cálculo da média, será descartada a menor nota entre as atividades acima. 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.
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 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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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 osciloscópio analógico medidas de tensões CC 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, 7 a. 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 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
CRONOGRAMA Dia 14/02 15/02 21/02 22/02 01/03
Tópicos Apresentação do programa e definição de projetos com o Arduíno.Criação dos blogs de cada equipe para acompanhamento do projeto Definindo campo eletrico Definindo campo magnetico. Equaçoes de Maxwell Queda de um imã através da entrada de microfone. Lei de Lenz e Lei de Faraday Raios Catódicos e a descoberta do elétron: Demonstração experimental e uso de simuladores – Experimento de Lenard Simulador disponível em http://fisicacomputacaopucsp.blogspot.com/2010/02/simulacao-desvio-
atividade Projeto R1 R2 R3 R4
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02/03
07 e 08/03 14/03 15/03
21/03
22/03
28/03 29/03
04/04 05/04
11/04 12/04 18/04
de-particulas.html Roteiro R0 desenvolvido disponível em http://fisicacomputacaopucsp.blogspot.com/2010/02/roteiro-r0-simulacaode-lenard.html Simulação de experimentos de determinação da carga especifica de elétrons. Experimento de J. J. Thomson Simulador disponível em http://fisicacomputacaopucsp.blogspot.com/2010/02/simulador-osthomsons-experimento-de.html Roteiro T1 desenvolvido disponível em http://fisicacomputacaopucsp.blogspot.com/2010/02/roteiro-r1-simulacaode-experimento-de.html Recesso acadêmico e administrativo - Carnaval Apresentação dos resultados parciais do projeto Teoria de conversores A/D e exercícios com EWB Simulador de conversor AD disponível em http://fisicacomputacaopucsp.blogspot.com/2010/02/simulacaoconversor-ad.html Roteiro prévio desenvolvido disponível em http://fisicacomputacaopucsp.blogspot.com/2010/02/roteiro-r2conversores-analogico.html 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 Roteiro prévio desenvolvido disponível em http://fisicacomputacaopucsp.blogspot.com/2010/02/roteiro-r4-correntealternada.html Medida de tensão com o osciloscópio - Tensão eficaz – Definição e construção do gráfico Vpp versus Tensão eficaz (VRMS) Roteiro prévio desenvolvido disponível em http://fisicacomputacaopucsp.blogspot.com/2010/02/roteiro-r5-relacaovpico-pico-e-tensao.html Apresentação do relatório de atividades do projeto Acoplamento do osciloscópio ao PC através do cabo serial - uso do software wavestar para a observação de sinais diretamente em PC., Manual para acoplamento do PC ao osciloscópio disponível em http://fisicacomputacaopucsp.blogspot.com/2010/05/guia-rapido-paraconexao-do.html Medida de tensão com o osciloscópio - Tensão eficaz – Definição e construção do gráfico Vpp versus Tensão eficaz (VRMS) Varredura do tempo – Medida de tempo – Determinação de Freqüência de sinais Revisão para a prova P1 - Resolução lista de exercícios Lista de exercícios resolvida nesta aula disponível em http://fisicacomputacaopucsp.blogspot.com/2010/03/lista-deexercicios-revisao-fe2-2010.html Prova P1 Correção da prova P1 – Introdução a portas lógicas. Chaves e lâmpadas Familiarização com a placa didática com protoboard Roteiro provisório disponível em
R5
Projetos R6
R7
R7/R8
Projetos R9
R9/R10
R11
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19/04
25/04 26/04
02/05
03/05
09/05 10/05 16/05
http://fisicacomputacaopucsp.blogspot.com/2010/04/portas-logicasroteiro-r10.html 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) http://fisicacomputacaopucsp.blogspot.com/2010/04/portas-logicasroteiro-r10.html Apresentação dos resultados e entrega do 2º relatório. Apresentação de um pôster para apresentação na Semana Academica em outubro Construção de um alarme ótico utilizando portas lógicas e um fototransistor; Verificando o código de controles remotos com fototransistor Roteiro desenvolvido nesta aula disponível. http://fisicacomputacaopucsp.blogspot.com/2010/04/roteio-r10b-alarmeotico-com-portas.html Determinação do tempo de propagação em portas lógicas e Roteiro desenvolvido R10c disponível em http://fisicacomputacaopucsp.blogspot.com/2010/05/roteiro-r10c-tempode-propagacao-em.html Determinação do tempo de - uso do software wavestar para a observação de sinais diretamente em PC., Manual para acoplamento do PC ao osciloscópio disponível em http://fisicacomputacaopucsp.blogspot.com/2010/05/guia-rapido-paraconexao-do.html Roteiro desenvolvido R10c disponível em http://fisicacomputacaopucsp.blogspot.com/2010/05/roteiro-r10c-tempode-propagacao-em.html Carga e descarga em capacitores (roteiro ainda não disponível) Carga e descarga em capacitores (roteiro ainda não disponível Estudo de Filtros passa-alta e passa-baixa. Circuito RC serie Roteiro desenvolvido nesta aula disponível em http://fisicacomputacaopucsp.blogspot.com/2010/05/roteiro-r12-filtroscapacitivos.html
17/05 Circuito RLC – Estudo das defasagens entre os sinais- Filtro passabanda 23/05 Circuito RLC – Estudo das defasagens entre os sinais- Filtro passabanda 24/05 Ondas eletromagnéticas e aplicações 30/05 Apresentação final dos projetos 31/05 Apresentação final dos projetos 06/06 Apresentação final dos projetos 01/06 Apresentação final dos projetos 13/07 Prova Substitutiva 14/07 Fechamento de notas
R11
Projeto R11/R12
R12/R13
R13
R14 R14 R15
R15/R16 R16 R17 Projetos Projetos Projetos Projetos
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