Nome da Atividade
SIMULAÇÕES COMPUTACIONAIS NO ENS. DE FÍSICA
CÓDIGO
11090044
Carga Horária
90 horas
Tipo de Atividade
DISCIPLINA
Periodicidade
Semestral
Unidade responsável
CARGA HORÁRIA TEÓRICA
3
CARGA HORÁRIA PRÁTICA
3
FREQUÊNCIA APROVAÇÃO
75%
CARGA HORÁRIA OBRIGATÓRIA
6
CRÉDITOS
6

Ementa

Noções de algoritmo e linguagem de programação. Modelagem e simulação em sistemas físicos. Implementação de recursos de internet e de novas mídias eletrônicas no ensino de física para o ensino médio.

Objetivos

Objetivo Geral:

Ministrar ao aluno conhecimento básico sobre o emprego de métodos computacionais aplicados ao ensino de Física.

Conteúdo Programático

Unidade 1.Algoritmos e linguagem de programação

Algoritmos: conceitos básicos
Fluxogramas: estruturas básicas.
Pseudocódigos: tipos de dados em pseudocódigos; estruturas básicas e codificação: sequencial, repetição para, repetição enquanto, repetição repita; variáveis compostas: vetores e matrizes.
Exercícios de aplicação.
Histórico e desenvolvimento dos diferentes compiladores para Fortran.
Estrutura básica de um programa em Fortran 90: comandos básicos; estruturas condicionais e de repetição; entrada e saída de dados.
Vetores e matrizes: definição; alocação fixa e dinâmica de vetores e matrizes.
Estruturas tipo subprogramas: funções e sub-rotinas.
Exercícios de aplicação.

Unidade 2.Modelagem de sistemas físicos I

Introdução à modelagem via Dinâmica Molecular: métodos de integração: diferenças finitas; algoritmos de Verlet e Velocity-Verlet.
Dinâmica de uma e duas partículas com aceleração constante, usando modelagem em Dinâmica Molecular.
Dinâmica de uma e dua partículas com aceleração variável: uso de métodos de inversão de movimento numa colisão, usando potenciais efetivos entre as partículas (Lennard-Jones e WCA).
Técnicas de visualização da modelagem, usando software livre PGPLOT e JMOL.
Modelagem de um sistema de partículas confinado numa caixa: solução da dinâmica, visualização da modelagem e cálculo de propriedades físicas.
Exercícios de aplicação.

Unidade 3.Modelagem de sistemas físicos II

Instalação do software Modellus: diferenças entre as versões para Windows e Linux.
Interface gráfica do Modellus: funções básicas; exemplos de modelagens.
Modelagem de problemas físicos usando Modellus: cinemática e dinâmica da partícula; colisões; oscilações; ondas; eletromagnetismo.
Exercícios de aplicação.
Mídias eletrônicas no ensino de física: laboratórios virtuais (CD de livros didáticos, vídeos, applets, animações e simulações).
Ambiente Virtual de Aprendizagem (uso de fóruns no ensino de física).

Bibliografia

Bibliografia Básica:

  • CORMEN, T. H.; LEISERSON, C. R.; RIVEST, R. L. e STEIN Algoritmos: teoria e prática (3 a Edição). Elsevier. 2012.
  • CUNHA, R. D. da. Introdução à linguagem de programação Fortran 90. Porto Alegre: Ed. da UFRGS, 2005.
  • RESNICK, R.; HALLIDAY, D.; KRANE, K. Física vols. I - III. 4 ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos Editora S.A, 1996.
  • NUSSENSVEIG, H. M. Física Básica. Vols.I-III. São Paulo: Edgard Blucker Ltda.

Bibliografia Complementar:

  • ANJOS, A. J. S. As novas tecnologias e o uso dos recursos telemáticos na educação científica: a simulação computacional na educação em física. Cad. Bras. Ens. Fis. v. 25, p. 569-600. 2008.
  • ALLEN, M. P; TILDESLEY, D. J. Computer Simulation of Liquids. Oxford University Press. 1987.
  • LABORATÓRIO VIRTUAL DA USP. Disponível em http://www.labvirt.fe.usp.br/ .
  • RAPAPORT, D. C. The Art of Molecular Dynamics Simulation. Cambridge University Press. 1995.
  • MODELLUS. Interactive Modelling with Mathematics. Disponível em http://modellus.fct.unl.pt.

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