Neste curso os participantes irão adquirir conhecimentos de análise de dados e tratamentos dos erros experimentais associados, bem como técnicas numéricas de ajuste de funções aos modelos teóricos que descrevem as experiências propostas.
Será dada ênfase a este último tópico e em particular serão utilizadas experiências que exemplifiquem casos sucessivamente mais complexos de ajustes numéricos de funções. No entanto, será preterido um formalismo matemático em prol do uso de técnicas computacionais disponíveis em folhas de cálculo, como o MSExcel ou on-line como o Fitteia. Em particular pretende-se que o participante desenvolva competências de análise de dados experimentais e definição de critérios para a aceitação do modelo teórico proposto.
Neste curso usaremos experiências básicas mas que refletem a riqueza da física e química:
Pêndulo simples e física do globo
Público-alvo
O curso é indicado para quem pretende realizar uma introdução a técnicas laboratoriais, em particular na física e na química.
Organização
O curso desenrola-se num primeiro momento de sistematização do conhecimento de física experimental (1-2 semanas) propondo-se ao participante, de seguida, realizar uma pequena experiência artesanal que será, posteriormente, complementada através da utilização de uma congénere num laboratório remoto (e-lab).
Pré-requisitos
Este curso é indicado para uma introdução a técnicas laboratoriais, em particular à física e química. Nesse sentido, o conhecimento de termos e conceitos básicos destas áreas é uma mais valia.
O requisito principal será o conhecimento matemático de funções e suas derivadas.
Material necessário
Para realizar o curso é necessário dispor de um computador com acesso à Internet, com a instalação previa de:
plataforma Java
MSExcel ou outra folha de calculo
VLC ou outro visualizador de vídeo
Sendo este curso de índole experimental também será necessário preparar, previamente ao início do curso, um conjunto de materiais simples, listados de seguida:
Pêndulo simples
Bola saltitante ou outra massa equivalente;
Cordel fino de 2m e um clip de ferro;
Régua/fita métrica;
Cronómetro;
Batente/limitador de curso.
Avaliação
A avaliação inclui os seguintes elementos:
Fichas eletrónicas sobre sobre as matérias lecionadas;
Submissão dos relatórios sobre a experiência artesanal realizada autonomamente;
Avaliação pelos pares dos relatórios submetidos;
Ficha sobre atividade no e-lab;
Tutores
Horácio Fernandes
Professor associado no Técnico e investigador no IPFN, onde coordena as atividades no ISTTOK. Em 1999 criou o e-lab, o primeiro laboratório remoto no Técnico e um dos poucos no mundo desenhado para educação, com acesso livre a cerca de 20 experiências.
Os seus interesses científicos cobrem a operação em tempo real de sistemas de fusão nuclear e engenharia. Participa regularmente em atividades de divulgação científica. Foi membro do Technical Advisor Panel na F4E (a agência europeia no ITER) e é coordenador de investigação na IAEA.
João Loureiro
Doutor em Engenharia Física Tecnológica pelo Instituto Superior Técnico. Teve desde pequeno um grande interesse em física experimental, em particular na área de plasmas e fusão nuclear. Quando era aluno do mestrado em Engenharia Física Tecnológica começou a colaborar com o e-lab. Esse trabalho viria a tornar-se o tema da sua tese de mestrado para a qual criou duas experiências remotas sobre física de plasmas (a sonda de Langmuir e a curva de Paschen).
Quando não está a fazer manutenção à experiência da sonda de Langmuir trabalha com plasmas magneticamente confinados de fusão nuclear no IPFN.
Mariana Silva
Aluna do 4º ano de Engenharia Física e Tecnológica no Instituto Superior Técnico. Tem vindo, desde criança, a descobrir o seu gosto por Física e Engenharia em geral, sendo a Física Experimental a sua área de preferência.
Nunca está parada e foi nos últimos dois anos membro do Núcleo de Física do Instituto Superior Técnico, inicialmente como Diretora do Circo da Física, secção que se dedica à divulgação científica entre toda a população, e mais recentemente como Vice-presidente do núcleo.
Domingos Tavares
Mestre em Ciências e Sistemas de Informação Geográfica, Licenciado em Física e Química (Ensino), Estudante de doutoramento em Sistemas Energéticos e Alterações Climáticas da Universidade de Aveiro.
Lecciona Mecânica e Vibrações na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Cabo Verde.
Sónia Semedo
Recebeu o grau de doutora em Engenharia Física, especialização em instrumentação, na Universidade de Coimbra, Portugal, em 2016 sendo professora auxiliar na Universidade de Cabo Verde desde Março de 2016.
Os seus atuais interesses de investigação estão direcionados para o desenvolvimento de sistemas de captura de energia capazes de alimentar sensores inteligentes em redes de sensores sem fios e a gestão dessa mesma energia. Participa ainda em projetos interdisciplinares que lhe permitem adquirir novos conhecimentos e aplicá-los em diferentes áreas.
Lúcio Carvalho
Professor de Informática para o ensino da Física da Licenciatura de Física na Faculdade de Ciências e das Tecnologias da Universidade de São Tomé e Príncipe (FCT-USTP).
Lúcio Carvalho é Licenciado em Física e Química e Mestre em Matemática e Aplicações e um grande entusiasta da física em São Tomé e Principe, tendo sido anteriormente professor na Escola Portuguesa de São Tomé e Príncipe. Foi um dos fundadores da União de Físicos dos Países de Língua Portuguesa.
Edson Mascarenhas
Possui graduação em Física pela Universidade Federal da Bahia. Tem experiência didática e pedagógica na área de Física dos materias, atuando nas linhas de pesquisas de difração de raio X, a qual é o tema do doutorado. Além disso, também tem interesse em estudar as Propriedades Mecânicas e Acústicas dos sólidos, atuando principalmente nos seguintes temas: textura, macro tensão, micro tensão e síntese de super condutores de a alta TC.
Atualmente é professor adjunto da universidade do estado da Bahia (UNEB), sendo o coordenador dos cursos de Licenciatura em Física EAD e o Mestrado Nacional Profissional Ensino de Física (MNPEF).
Perguntas Frequentes
É necessário comprar um livro?
Não. Todos os conhecimentos de experimentalismo e metrologia necessários são apresentados nos vídeos e textos de apoio. É sugerida bibliografia para quem desejar aprofundar os seus conhecimentos.
Bibliografia recomendada
Abreu, M. C. e Matias, L. e Peralta, L. (1994). Física Experimental - Uma Introdução. Presença.
Fonseca, I. M. A. (2010). Erros Experimentais, Ajustamentos e Outras Coisas Mais. Gradiva.
D. W. Preston e E. R. Dietz, The Art of Experimental Physics. Wiley, 1991.
A. Ribeiro, P. Sebastião, e F. Tomé, Contribuição para o Desenvolvimento do Ensino da Física Experimental no IST. AEIST, 2000.
Hughes, I. G. e Hase, T. P. A. (2010). Measurements and their Uncertainties: A practical guide to modern error analysis. Oxford University Press.
Os vídeos integrados neste curso foram gravados no estúdio da FCCN
General description
In this course, participants will acquire knowledge of data analysis and treatment of associated experimental errors, as well as numerical techniques for adjusting functions to the theoretical models that describe the proposed experiments.
Emphasis will be given to this last topic and in particular, experiments will be used that exemplify successively more complex cases of numerical function adjustments. However, a mathematical formalism will be neglected in favor of the use of computational techniques available in spreadsheets, such as MSExcel or online such as Fitteia. In particular, it is intended that the participant develops skills for analyzing experimental data and defining criteria for the acceptance of the proposed theoretical model.
In this course, we will use basic experiences that reflect the richness of physics.
Target Audience
The course is suitable for those who want to make an introduction to laboratory techniques, particularly in physic and chemistry fields.
Organization
In the initial phase, the course approaches the systematization of experimental physics knowledge (1-2 weeks) and afterward, proposing the participant to carry out a small artisanal experiment that will be later on complemented through the use of a remote laboratory (e-lab).
Prerequisites
This course is suitable for an introduction to laboratory techniques, in particular to physics and chemistry. In this sense, knowledge of basic terms and concepts in these areas is an asset.
The main requirement will be mathematical knowledge of functions and their derivatives.
Necessary material
To take the course it is necessary to have a computer with internet access, with the previous installation of:
Java plataform
MSExcel or another spreadsheet
VLC or another video player
This course being of an experimental nature, it will also be necessary to prepare, before the beginning of the course, a set of simple materials, listed below:
Simple pendulum
Bouncing ball or other equivalent mass;
2m thin cord and an iron clip;
Ruler/tape measure;
Stopwatch;
Stopper/limit.
Assessment
The assessment includes the following elements:
Electronic files on the subjects taught;
Submission of reports on the artisanal experience carried out autonomously;
Peer review of submitted reports;
Activity sheet on e-lab
Tutors
Horácio Fernandes
Associate professor at Técnico and researcher at IPFN, where he coordinates activities at ISTTOK. In 1999, he created the e-lab, the first remote laboratory at Técnico and one of the few in the world designed for education, with free access to about 20 experiments.
His scientific interests cover the real-time operation of nuclear fusion systems and engineering. Participates regularly in scientific dissemination activities. He was a member of the Technical Advisor Panel at F4E (the European agency at ITER) and is a research coordinator at IAEA.
João Loureiro
PhD in Technological Physics Engineering from Instituto Superior Técnico. He had a great interest in experimental physics since he was a child, particularly in the field of plasmas and nuclear fusion. When he was a student in the Master's Degree in Technological Physics Engineering he started to collaborate with e-lab. This work would become the subject of his master's thesis for which he created two remote experiments on plasma physics (the Langmuir probe and the Paschen curve).
When he is not maintaining the Langmuir probe experiment he works with magnetically confined nuclear fusion plasmas at IPFN.
Mariana Silva
5th year student of Physical and Technological Engineering at Instituto Superior Técnico. Since she was a child, she discovered her taste for Physics and Engineering in general, with Experimental Physics being his preferred area.
She never stops and has been a member of the Physics Association of the Instituto Superior Técnico for the past two years, initially as Director of the Physics Circus, a section dedicated to scientific dissemination among the entire population, and more recently as Vice President of the association.
Domingos Tavares
Master in Science and Geographic Information Systems, Degree in Physics and Chemistry (Teaching), PhD student in Energy Systems and Climate Change at the University of Aveiro.
He teaches mechanics and vibrations at the Faculty of Science and Technology, University of Cape Verde.
Sónia Semedo
She received a PhD in Physics Engineering, specializing in instrumentation, at the University of Coimbra, Portugal, in 2016, being an assistant professor at the University of Cape Verde since March 2016.
His current research interests are focused on the development of energy capture systems capable of powering smart sensors in wireless sensor networks and the management of that same energy. It also participates in interdisciplinary projects that allow it to acquire new knowledge and apply it in different areas.
Lúcio Carvalho
Professor of Informatics for the teaching of Physics at the Physics Degree at the Faculty of Science and Technology of the University of São Tomé and Príncipe (FCT-USTP).
Lúcio Carvalho has a degree in Physics and Chemistry and a Master in Mathematics and Applications and a great physics enthusiast in São Tomé and Principe, having previously been a professor at the Portuguese School of São Tomé and Príncipe. He was one of the founders of the Union of Physicists of Portuguese Speaking Countries.
Edson Mascarenhas
Graduated in Physics from the Federal University of Bahia. He has didactic and pedagogical experience in the field of Physics of materials, working in the lines of X-ray diffraction research, which is the subject of the doctorate. In addition, he is also interested in studying the Mechanical and Acoustic Properties of solids, acting mainly on the following topics: texture, macro tension, micro tension and synthesis of super conductors of high CT.
He is currently an adjunct professor at the University of the State of Bahia (UNEB), being the coordinator of the Licentiate Degree courses in Distance Learning Physics and the National Professional Master's Degree in Physics Teaching (MNPEF).
Frequently Asked Questions
Is it necessary to buy a book?
No. All the necessary knowledge of experimentalism and metrology are presented in the videos and supporting texts. Bibliography is suggested for those who wish to deepen their knowledge.
Recommended bibliography
Abreu, M. C. e Matias, L. e Peralta, L. (1994). Física Experimental - Uma Introdução. Presença.
Fonseca, I. M. A. (2010). Erros Experimentais, Ajustamentos e Outras Coisas Mais. Gradiva.
D. W. Preston e E. R. Dietz, The Art of Experimental Physics. Wiley, 1991.
A. Ribeiro, P. Sebastião, e F. Tomé, Contribuição para o Desenvolvimento do Ensino da Física Experimental no IST. AEIST, 2000.
Hughes, I. G. e Hase, T. P. A. (2010). Measurements and their Uncertainties: A practical guide to modern error analysis. Oxford University Press.
