Aprovado em Sorata, Bolívia, outubro de 2001
a) Cinemática da partícula. Posição, trajectória, velocidade e aceleração. Movimento circular. Aceleração tangencial e centrípeta. Movimento curvilíneo em geral.
b) Dinâmica da partícula. Leis de Newton . Sistemas de referência inerciais e não inerciais. Forças de inércia . Momento linear (ou quantidade de movimento) e momento angular. Teoremas de conservação. Impulso mecânico.
c) Dinâmica dos sistemas de partículas. Forças exteriores e interiores. Momento linear e angular de um sistema de partículas. Teoremas de conservação. Centro de massa.
d) Trabalho mecânico. Potência. Trabalho das forças exteriores e interiores. Relação entre o trabalho mecânico e a energia cinética (Teorema das forças vivas). Forças conservativas. Energia potencial. Energia mecânica. Teorema de conservação.
e) Força de atrito (fricção). Coeficientes de atrito. Força de atrito viscoso (Lei de Stokes). Forças elásticas (Lei de Hooke).
f) Lei da Gravitação Universal. Energia potencial gravítica. Energia potencial gravítica em pontos próximos da superfície da Terra. Movimento orbital. Leis de Kepler.
a) Estática. Momento de uma força (torque). Par de forças. Condições de equilíbrio de um corpo rígido.
b) Cinemática. Movimento de um corpo rígido: translação e rotação. Condição de rotação pura: eixo instantâneo de rotação.
c) Equação fundamental da Dinâmica de rotação. Rotação de um sólido rígido em torno de um eixo fixo. Momento de inércia. Teorema de Steiner.
a) Hidrostática. Pressão. Equação fundamental (Princípio de Pascal). Teorema de Arquimedes.
b) Hidrodinâmica. Equação de continuidade (conservação da massa). Teorema de Bernoulli.
a) Calor e trabalho. Conceito de temperatura. Equilíbrio termodinâmico. Funções de estado. Energia interna. Primeiro Princípio da Termodinâmica. Capacidades térmicas.
b) Modelo de um gás ideal. Pressão. Energia cinética molecular. Número de Avogadro. Equação de estado de um gás ideal. Escala absoluta de temperatura. Aproximação molecular a fenómenos simples em líquidos e sólidos como ebulição, fusão, etc.
c) Processos termodinâmicos: isotérmicos, isocóricos, isobáricos e adiabáticos .
d) Segundo Princípio da Termodinâmica. A entropia como função de estado. Reversibilidade e irreversibilidade. Ciclo de Carnot. Rendimento e eficiência.
a) Oscilações harmónicas. Equação das oscilações harmónicas. Solução da equação para o movimento harmónico. Atenuação e ressonância .
b) Ondas unidimensionais . Função de onda. Ondas transversais e longitudinais. Polarização. Ondas harmónicas: periodicidade temporal e espacial. Transporte de energia. Potência. Intensidade da onda. Ondas sonoras. Intensidade de uma onda sonora: o decibel. Efeito Doppler.
c) Propagação de ondas: Princípio de Huygens - Fresnel. Descontinuidades no meio: leis da reflexão e da refracção.
d) Sobreposição de ondas harmónicas. Coerência. Análise de Fourier . Ondas estacionárias (em cordas e tubos sonoros). Interferências. Pulsações. Difracção.
a) Carga eléctrica. Conservação da carga eléctrica. Lei de Coulomb.
b) Campo eléctrico. Potencial. Linhas de força e superfícies equipotenciais. Distribuições discretas de carga. O dipolo eléctrico. Teorema de Gauss. Aplicação a distribuições de carga.
c) Condutores em equilíbrio. Condensadores (capacitores). Energia armazenada num condensador carregado. Densidade de energia do campo eléctrico.
a) Movimento de cargas num condutor. Intensidade de corrente. Resistência eléctrica. Lei de Ohm.
b) Geradores de corrente contínua: força electromotriz e resistência interna. Generalização da lei de Ohm.
c) Trabalho e potência. Lei de Joule. Circuitos: leis de Kirchhoff.
a) Forças sobre cargas em movimento: força de Lorentz. Campo magnético. Movimento de partículas carregadas em campos magnéticos. Aplicações simples: ciclotrão, espectrómetro de massa, selector de velocidades, etc.
b) Lei de Biot e Savart: campo magnético criado por um condutor rectilíneo de comprimento infinito.
c) Lei de Ampère. Campo magnético criado por sistemas simétricos simples: espiras e solenóides. Forças entre correntes.
a) Indução electromagnética. Fluxo magnético. Leis de Faraday e de Lenz. Indução e auto-indução. Energia do campo magnético.
b) Geração de correntes alternadas. Circuitos simples de corrente alternada. Constantes de tempo. Circuitos ressonantes.
a) Circuitos oscilantes. Frequência de oscilações. Geração por rectro-alimentação e ressonância.
b) Óptica ondulatória. Difracção por uma ou duas fendas. Rede de difracção: poder de resolução. Reflexão de Bragg.
c) Espectros de dispersão e difracção. Linhas espectrais de gases.
d) Transversalidade das ondas electromagnéticas. Polarização por reflexão. Sobreposição de ondas polarizadas.
e) Corpo negro, lei de Stefan - Boltzmann.
a) Efeito fotoeléctrico. Energia e momento linear de um fotão. Fórmula de Einstein.
b) Comprimento de onda de De Broglie. Desigualdade (Princípio de Incerteza) de Heisenberg.
a) Princípio de relatividade. Transformação de Lorentz. Contracção do espaço e dilatação do tempo. Transformação de velocidades.
b) Momento linear e energia relativistas. Conservação.
a) Aplicações simples da lei de Bragg.
b) Estudo qualitativo de níveis de energia de átomos e moléculas. Emissão, absorção e espectro de átomos hidrogenóides.
c) Estudo qualitativo de níveis de energia do núcleo. Desintegrações alfa, beta e gama. Absorção de radiação. Decaimento exponencial: período de semi-desintegração e vida média. Componentes do núcleo. Deficit de massa e reacções nucleares.
Parte Experimental: a parte teórica do programa fornece a base de todos os problemas experimentais, os quais requerem dos participantes a realização de medições experimentais.
1. Os participantes devem saber que os instrumentos afectam as medições.
2. Conhecimento das técnicas experimentais mais comuns para a medição das quantidades físicas referidas no programa teórico.
3. Conhecimento de instrumentos simples e utilizados habitualmente no laboratório, tais como: craveira, termómetros, multímetros simples, amperímetros, voltímetros, ohmímetros, potenciómetros, díodos, transístores, montagens simples de óptica, etc.
4. Capacidade para usar, com o adequado apoio das instituições, alguns instrumentos e dispositivos mais elaborados, como o osciloscópio de duplo traço, contadores, geradores de sinais e funções, conversores analógico-digitais ligados a um computador, amplificador, integrador, diferenciador, fonte de alimentação, voltímetros ohmímetros e amperímetros universais (analógicos e digitais).
5. Estimativa correcta das fontes de erro e estimativa da sua influência nos resultados finais.
6. Erros (incertezas) absolutos e relativos, precisão dos instrumentos de medição, erro de uma só medição, erro numa série de medições, erro de uma grandeza como função das grandezas medidas.
7. Transformação de uma dependência funcional a uma forma linear por meio da selecção apropriada de variáveis e ajuste de uma recta a pontos experimentais.
8. Uso apropriado de papel milimétrico com diferentes escalas (por exemplo, papel polar e logarítmico).
9. Arredondamento correcto de algarismos, expressão dos resultados ou do resultado final e erro ou erros com o número correcto de algarismos significativos.
10. Conhecimento das regras básicas de segurança no laboratório. Se a montagem experimental contiver alguns riscos, o texto do problema indicará as advertências apropriadas.