1. Mecânica da partícula e dos sistemas de partículas.
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.
2. Mecânica do corpo rígido
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.
3 Mecânica dos fluidos
a) Hidrostática. Pressão. Equação fundamental (Princípio de Pascal). Teorema de Arquimedes.
b) Hidrodinâmica. Equação de continuidade (conservação da massa). Teorema de Bernoulli.
4. Termodinâmica
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.
5. Oscilações e Ondas
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.
6. Carga eléctrica e campo eléctrico
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.
7. Corrente eléctrica
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.
8. Campo magnético
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.
9. Electromagnetismo
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.
10. Ondas electromagnéticas
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 .
11. Física quântica
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.
12. Relatividade
a) Princípio de relatividade. Transformação de Lorentz. Contracção do espaço e dilatação do tempo. Transformação de velocidades.
b) Momento linear e energia relativistas. Conservação.
13. Matéria
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.
Requisitos adicionais:
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.
1. Mecánica de la partícula y de los sistemas de partículas.
a) Cinemática de la partícula.
Posición, trayectoria, velocidad y aceleración. Movimiento circular. Aceleración tangencial y centrípeta. Movimiento curvilíneo en general.
b) Dinámica de la partícula.
Leyes de Newton . Sistemas de referencia inerciales y no inerciales. Fuerzas de inercia . Momento lineal (momentum o cantidad de movimiento) y momento angular (momento cinético). Teoremas de conservación. Impulso mecánico.
c) Dinámica de los sistemas de partículas. Fuerzas exteriores e interiores. Momento lineal y angular de un sistema de partículas. Teoremas de conservación. Centro de masas.
d) Trabajo mecánico. Potencia. Trabajo de las fuerzas exteriores e interiores. Relación entre el trabajo mecánico y la energía cinética (Teorema de las fuerzas vivas). Fuerzas conservativas. Energía potencial. Energía mecánica. Teorema de conservación.
e) Fuerza de rozamiento (fricción). Coeficientes de rozamiento. Fuerza de rozamiento viscoso (Ley de Stokes). Fuerzas elásticas (Ley de Hooke).
f) Ley de la Gravitación Universal. Energía potencial gravitatoria. Energía potencial gravitatoria en puntos próximos a la superficie de la Tierra. Movimiento orbital. Leyes de Kepler.
2. Mecánica del sólido rígido
a) Estática. Momento de una fuerza (torque). Par de fuerzas. Condiciones de equilibrio de un sólido rígido.
b) Cinemática. Movimiento de un sólido rígido: traslación y rotación. Condición de rodadura pura: eje instantáneo de rotación.
c) Ecuación fundamental de la Dinámica de rotación. Rotación de un sólido rígido alrededor de un eje fijo. Momento de inercia. Teorema de Steiner.
3 Mecánica de fluidos.
a) Hidrostática. Presión. Ecuación fundamental (Principio de Pascal). Teorema de Arquímedes.
b) Hidrodinámica. Ecuación de continuidad (conservación de la masa). Teorema de Bernoulli.
4. Termodinámica
a) Calor y trabajo. Concepto de temperatura. Equilibrio termodinámico. Funciones de estado. Energía interna. Primer Principio de la Termodinámica. Capacidades caloríficas.
b) Modelo de un gas ideal. Presión. Energía cinética molecular. Número de Avogadro. Ecuación de estado de un gas ideal. Escala absoluta de temperatura. Aproximación molecular a fenómenos simples en líquidos y sólidos como ebullición, fusión, etc.
c) Procesos termodinámicos: isotérmicos, isocóricos, isobáricos y adiabáticos .
d) Segundo Principio de la Termodinámica. La entropía como función de estado. Reversibilidad e irreversibilidad. Ciclo de Carnot. Rendimiento y Eficiencia.
5. Oscilaciones y Ondas
a) Oscilaciones armónicas. Ecuación de las oscilaciones armónicas. Solución de la ecuación para el movimiento armónico. Atenuación y resonancia .
b) Ondas unidimensionales . Función de onda. Ondas transversales y longitudinales. Polarización. Ondas armónicas: periodicidad temporal y espacial. Transporte de energía. Potencia. Intensidad de la onda. Ondas sonoras. Intensidad de una onda sonora: decibelios. Efecto Doppler.
c) Propagación de ondas: Principio de Huygens-Fresnel. Discontinuidades en el medio: leyes de la reflexión y de la refracción.
d) Superposición de ondas armónicas. Coherencia. Análisis de Fourier . Ondas estacionarias (en cuerdas y tubos sonoros). Interferencias. Pulsaciones. Difracción.
6. Carga eléctrica y campo eléctrico
a) Carga eléctrica. Conservación de la carga eléctrica. Ley de Coulomb.
b) Campo eléctrico. Potencial. Líneas de fuerza y superficies equipotenciales. Distribuciones discretas de carga. El dipolo eléctrico. Teorema de Gauss. Aplicación a distribuciones de carga.
c) Conductores en equilibrio. Condensadores (capacitores). Energía almacenada en un condensador cargado. Densidad de energía del campo eléctrico.
7. Corriente eléctrica.
a) Movimiento de cargas en un conductor. Intensidad de corriente. Resistencia eléctrica. Ley de Ohm.
b) Generadores de corriente continua: fuerza electromotriz y resistencia interna. Generalización de la ley de Ohm.
c) Trabajo y potencia. Ley de Joule. Circuitos: leyes de Kirchhoff.
8. Campo magnético.
a) Fuerzas sobre cargas en movimiento: fuerza de Lorentz. Campo magnético. Movimiento de partículas cargadas en campos magnéticos. Aplicaciones sencillas: ciclotrón, espectrómetro de masas, selector de velocidades, etc.
b) Ley de Biot y Savart: campo magnético creado por un conductor rectilíneo de longitud infinita.
c) Ley de Ampère. Campo magnético creado por sistemas simétricos simples: espiras y solenoides. Fuerzas entre corrientes.
9. Electromagnetismo.
a) Inducción electromagnética. Flujo magnético. Leyes de Faraday y de Lenz. Inducción y autoinducción. Energía del campo magnético.
b) Generación de corrientes alternas. Circuitos simples de corriente alterna. Constantes de tiempo. Circuitos resonantes.
10. Ondas electromagnéticas
a) Circuitos oscilantes. Frecuencia de oscilaciones. Generación por retroalimentación y resonancia.
b) Optica ondulatoria. Difracción por una o dos rendijas. Red de difracción: poder de resolución. Reflexión de Bragg.
c) Espectros de dispersión y difracción. Líneas espectrales de gases.
d) Tranversalidad de las ondas electromagnéticas. Polarización por reflexión. Superposición de ondas polarizadas.
e) Cuerpo negro, ley de Stefran-Boltzmann.
11. Física cuántica
a) Efecto fotoeléctrico. Energía y momento lineal de un fotón. Fórmula de Einstein.
b) Longitud de onda de De Broglie. Desigualdad (Principio) de Incertidumbre de Heisenberg.
12. Relatividad
a) Principio de relatividad. Transformación de Lorentz. Contracción del espacio y dilatación del tiempo. Transformación de velocidades.
b) Momento lineal y energía relativistas. Conservación.
13. Materia
a) Aplicaciones simples de la ley de Bragg.
b) Estudio cualitativo de niveles de energía de átomos y moléculas. Emisión, absorción y espectro de átomos hidrogenoides.
c) Estudio cualitativo de niveles de energía del núcleo. Desintegraciones alfa, beta y gamma. Absorción de radiación. Decaimiento exponencial: periodo de semidesintegración y vida media. Componentes del núcleo. Defecto de masa y reacciones nucleares.
Parte Experimental: La parte teórica del temario proporciona la base de todos los problemas experimentales, los cuales requieren que los participantes realicen mediciones experimentales.
Requerimientos adicionales:
1. Los concursantes deberán ser conscientes de que los instrumentos afectan las mediciones.
2. Conocimiento de las técnicas experimentales más comunes para la medición de las cantidades físicas mencionadas en el temario teórico.
3. Conocimiento de instrumentos simples y comúnmente utilizados en el laboratorio, tales como: el vernier, termómetros, multímetros simples, amperímetros, voltímetros, óhmetros, potenciómetros, diodos, transistores, montajes ópticos simples, etc.
4. Habilidad para usar, con el adecuado apoyo de las instituciones, algunos instrumentos y arreglos más elaborados, como el osciloscopio de doble traza, contadores, escaladores, generadores de señales y funciones, convertidores analógico-digitales conectados a una computadora, amplificador, integrador, diferenciador, fuente de alimentación, voltímetros óhmetros y amperímetros universales (analógicos y digitales).
5. Estimación correcta de fuentes de error y estimación de su influencia en los resultados finales.
6. Errores absolutos y relativos, precisión de los instrumentos de medición, error de una sola medición, error en una serie de mediciones, error de una cantidad como función de cantidades medidas.
7. Transformación de una dependencia funcional a una forma lineal por medio de la selección apropiada de variables y ajuste de una recta a puntos experimentales.
8. Uso apropiado de papel milimetrado con distintas escalas (por ejemplo, papel polar y logarítmico).
9. Redondeo correcto de cifras, expresión de los resultados o del resultado final y error o errores con el número correcto de cifras significativas.
10. Conocimiento estándar de reglas básicas de seguridad en el laboratorio. Sin embargo, si el montaje experimental contiene algunos riesgos de seguridad, el texto del problema señalará las advertencias apropiadas.
