Introdução

Esta disciplina é central na formação do físico, tanto do bacharel quanto do licenciado. Tem um caráter múltiplo: é integradora, porque junta os conhecimentos adquiridos na Física básica com os métodos analíticos aprendidos nas disciplinas de matemática; por causa disso também, é uma introdução às técnicas da Física Matemática; é uma disciplina que leva o estudante ao domínio de técnicas bastante gerais de resolução de problemas, o que é parte da natureza mesmo da profissão de físico, pesquisador ou professor; e proporciona, por fim, uma visão mais abrangente e completa dos conteúdos da Física newtoniana, além de apresentar, a nível introdutório, uma formulação mais sofisticada e geral, obtida a partir de um princípio variacional.

• Mecânica newtoniana de uma partícula.
  
• Oscilações.
  
• Problema de dois corpos: gravitação e forças centrais.
  
• Dinâmica de um sistema de partículas.
  
• Movimento em referencial não inercial.
  
• Princípio variacional.
  
• Equações de Lagrange.
  

(Fonte: catálogo da UFF)

As aulas deste semestre serão filmadas para criação de um canal de vídeo-aulas no youtube, que se chamará “Mecânica Clássica UFF”.
A frequência às aulas é um compromisso recíproco entre professor e alunos: eu não faltarei, a não ser por motivos médicos ou humanitários, e espero o mesmo comportamento da parte de vocês.
Uma parte importante do conteúdo da disciplina será objeto de dinâmicas participativas em sala de aula, e isto realça a importância da sua presença. A pesquisa em ensino de Física demonstra que estas dinâmicas aumentam a eficácia do aprendizado, e por isso serão usadas na disciplinas. Usarei duas modalidades: algumas aulas envolverão a realização de atividades tutoriais em grupo e outras constarão da discussão coletiva de questões conceituais. O material para estas dinâmicas será disponibilizado nas abas Tutoriais e Questões para Discussão em Classe. A participação integral nas aulas, e portanto nestas dinâmicas, poderá merecer bonificação na nota final, a meu critério.

a. Espaço, tempo, massa e força
b. Escalares e vetores
c. Análise dimensional
d. Produto de vetores e cálculo vetorial
e. Sistemas de coordenadas
f. 1ª e 2ª leis, referenciais inerciais
g. Equações diferenciais
h. 3ª lei e conservação de momento
i. 2ª lei em coordenadas cartesianas e polares (2D)

a. Forças de arrasto: caso linear (viscosidade), trajetória e alcance
b. Arrasto quadrático
c. Partícula carregada: carga em campo magnético
d. Números complexos

a. Conservação do momento
b. Sistemas de massa variável; foguetes
c. Centro de massa
d. Momento angular de uma partícula; lei de Kepler
e. … de sistema de partículas; momento de inércia

a. Trabalho e energia cinética
b. Forças conservativas e energia potencial; o gradiente e o rotacional
c. Energia em sistemas 1D: análise gráfica e solução completa
d. Equilíbrio e estabilidade
e. Forças centrais
f. Energia de interação e conservação da energia mecânica

a. Lei de Hooke e movimento harmônico simples
b. Osciladores bidimensionais; figuras de Lissajous
c. Oscilações amortecidas e forçadas
d. Ressonância

a. Cálculo variacional e equação de Euler-Lagrange
b. Problemas clássicos: princípio de Fermat, a braquistócrona
c. Princípio de Hamilton
d. Sistemas sem e com vínculos
e. Momento generalizado e coordenadas ignoráveis
f. Teorema de Noether e leis de conservação

a. Centro de massa, coordenada relativa e massa reduzida
b. Equações de movimento
c. Referencial do centro de massa
d. Problema unidimensional equivalente
e. Equação da órbita e órbitas de Kepler
f. Navegação de espaçonave: transferência entre órbitas

a. Referencial em translação acelerada; as marés
b. Vetor velocidade angular
c. Derivadas temporais em referenciais em rotação
d. 2ª lei em referencial em rotação
e. Forças centrífuga e de Coriolis
f. Queda livre na superfície da Terra
g. Pêndulo de Foucault

a. Propriedades do centro de massa
b. Rotação em torno de eixo fixo
c. Rotação em torno de eixo qualquer; tensor de inércia
d. Equação de autovalores do tensor de inércia e eixos principais de inércia
e. Precessão de um pião
f. Equações de Euler com torque nulo