Física Experimental PT

Descrição geral

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.

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.

Este curso e os seus respetivos conteúdos estão licenciados através da licença Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

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.

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