Programação

  • Apresentação do curso

    Contrair tudo Expandir tudo

    Analogia entre Circuito RLC e Amortecedores Automotivos

    Objetivo Geral:

    O curso tem como objetivo explorar e entender a analogia entre o comportamento de um circuito elétrico RLC e o funcionamento de um sistema de amortecimento em automóveis. Ao longo deste curso, será demonstrado como os conceitos de resistência, indutância e capacitância em um circuito elétrico se correlacionam com os conceitos de amortecimento e oscilação no sistema mecânico de um veículo.

    Público-alvo:

    Este curso é voltado para alunos de ensino médio avançado, alunos de graduação em física, engenharia ou áreas afins, que tenham interesse em compreender a relação entre circuitos elétricos e sistemas mecânicos.

    Pré-requisitos:

    1. Eletromagnetismo: Esta disciplina aborda os conceitos fundamentais de eletromagnetismo, incluindo campos elétricos e magnéticos, além de circuitos elétricos simples. O entendimento de circuitos será essencial para a análise de circuitos RLC.

    2. Oscilações e Ondas: O conteúdo desta disciplina inclui oscilações, ondas e acústica, com foco nos osciladores harmônicos e amortecimento. Esses conceitos são fundamentais para a compreensão do comportamento de circuitos RLC e dos sistemas mecânicos amortecidos.

    3. Eletromagnetismo I: A disciplina oferece uma introdução mais aprofundada aos princípios do eletromagnetismo, com ênfase em campos e equações de Maxwell. Ela complementa o conhecimento sobre a dinâmica dos circuitos elétricos.

    4. Mecânica Clássica: A mecânica clássica, com foco nas leis de Newton, é crucial para entender os sistemas dinâmicos de amortecimento em automóveis, além de oferecer ferramentas para a modelagem matemática de sistemas oscilatórios.

    5. Métodos Matemáticos da Física I: Esta disciplina é essencial para o entendimento das ferramentas matemáticas, incluindo o estudo de equações diferenciais, que serão aplicadas tanto na análise de circuitos elétricos RLC quanto nos sistemas mecânicos.

    6. Física Experimental III (Eletricidade e Magnetismo): Os experimentos de circuitos elétricos e os fundamentos de eletricidade e magnetismo aplicados em laboratório permitem que os alunos tenham uma base prática na construção e análise de circuitos RLC.

    7. Física Experimental IV (Oscilações, Ondas e Óptica): A disciplina explora a experimentação de oscilações e ondas, com aplicação direta no estudo de sistemas dinâmicos oscilatórios, como os amortecedores, e suas analogias com circuitos RLC.

    8. Eletromagnetismo II: Essa disciplina aprofunda o estudo do eletromagnetismo, com aplicação em problemas práticos de circuitos complexos, o que será útil para a compreensão de circuitos RLC em regime transiente e amortecimento.

    Disciplinas Optativas (Recomendadas):

    Embora não sejam obrigatórias, as seguintes disciplinas optativas podem enriquecer a compreensão dos alunos sobre os temas abordados no curso:

    1. Física Computacional I: Pode ser útil para simulações numéricas dos circuitos RLC e sistemas mecânicos.
    2. Física Moderna: Para melhor compreensão da física aplicada em sistemas reais de engenharia.

  • Aulas e objetivo de aprendizagem


    Objetivo geral: Os alunos deverão ser capazes de compreender e aplicar a analogia entre circuitos elétricos RLC e sistemas de amortecimento em automóveis. Eles deverão, ao final do módulo, ser capazes de modelar matematicamente ambos os sistemas, reconhecer semelhanças em suas equações diferenciais e aplicar esse conhecimento para resolver problemas práticos em ambas as áreas.

    Competências específicas:

    1. Reconhecer os elementos equivalentes entre circuitos RLC (resistor, indutor, capacitor) e sistemas de amortecimento (massa, mola, amortecedor).
    2. Resolver equações diferenciais que descrevem o comportamento de sistemas oscilatórios e amortecidos.
    3. Aplicar o conhecimento adquirido em exemplos práticos, como o comportamento de um circuito RLC e de um amortecedor de automóveis em condições reais.

    Evidência de aprendizagem:

    1. Resolução de exercícios práticos e problemas aplicados.
    2. Participação no fórum e discussões sobre os conceitos apresentados.
    3. Apresentação de um projeto final que envolva a aplicação da analogia RLC Vs Amortecedor a um problema específico.

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      Aulas 1, 2 e 3 - Introdução ao curso Arquivo
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      Aulas 4, 5 e 6 - Circuito RLC em corrente alternada Arquivo
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      Aulas 4, 5 e 6 - Osciladores Harmônicos Arquivo
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      Aulas 7, 8 e 9 - Controle PID Arquivo
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      Aulas 10, 11 e 12 Arquivo

    • REFERÊNCIAS:
      1 - Halliday, Resnick & Walker, Fundamentos de Física, Vol. 3, Seções 36.4 (sobre circuitos RLC-
      série), 36.5 (sobre potência e fatores de potência), 35.5 (sobre oscilações amortecidas no circuito
      LC), 35.6 (sobre oscilações forçadas e ressonância), Problemas 36.21 e 36.51 (sobre fator de
      qualidade).
      2 - James J. Brophy, Eletrônica Básica, pp. 73-76 (sobre circuitos RLC-série), 79-80 (sobre fator de
      qualidade).
      3 - José Goldemberg, Física Geral e Experimental, 2o Vol., pp. 270-273 (sobre circuito RLC-série e
      fator de qualidade).
      4 - “Física da Eletrônica do Estado Sólido” de J. N. Shive, capítulo 5.
      5 - P. Coullet e C. Tresser, J.Physique C5, 25 (1978).
      6 - M. J. Feigenbaum, J. Stat. Phys. 19, 25 (1978). 40
      7 - Ömer Morgül, P. Letters A, V262, Num 2-3,p. 144 (1999) “On the control of some chaotic systems by using dither”
      8 - “Ring Laser”, Wikipedia (wikipedia.org/wiki/Ring_laser) 
      9 - “Ring Laser”, RP Photonics (www.rp-photonics.com/ring_lasers.html )
      10 - “Network packet”, (wikipedia.org/wiki/Network_packet)

  • Arquivos auxiliares ao curso

  • Avaliação

  • Tópico 4

  • Tópico 5

  • Tópico 6

  • Tópico 7

  • Tópico 8

  • Tópico 9

  • Tópico 10