4302313 - Física Experimental V (2019)

Objetivos Disciplinas experimentais devem contribuir para sedimentar nos estudantes as bases da metodologia científica bem como apresentar com clareza a importância das atividades experimentais no processo de produção do conhecimento. A fim de se atingir esse objetivo, deve-se dar ênfase ao desenvolvimento da habilidade de analisar e interpretar quantitativa e rigorosamente as medidas realizadas, com o uso dos princípios da teoria de erros, conhecimento sobre a instrumentação utilizada e de técnicas avançadas de análise de dados, inclusive simulações computacionais, assim como a habilidade de avaliar os resultados obtidos, comparando-os com teorias, modelos e outros experimentos, identificando limitações e propondo aprimoramentos. Todas as atividades devem ser planejadas para estimular o raciocínio e senso crítico, bem como para orientar o desenvolvimento da capacidade de trabalho coletivo dos alunos.

Este curso deve estimular o amadurecimento e independência dos alunos dentro de um laboratório científico. A disciplina será constituída de no máximo cinco experimentos de complexidade avançada onde o tempo médio de duração de um experimento seja de um mês. Os resultados experimentais só serão obtidos através de uma análise sistemática e complexa de vários conjuntos de dados, obtidos ao longo das várias semanas do experimento. Devemos focar na ideia que experimentos “não dão errado” e sim que, muitas vezes, a Natureza é demasiadamente complexa e as ferramentas que temos à disposição (experimentais e teóricas) podem ser limitadas para o seu entendimento por completo. Devemos introduzir os alunos à automatização de experimentos e simulações numéricas.
O objetivo desta disciplina é aprofundar a formação experimental na área de Física Moderna a partir da realização de experiências que fundamentaram a formulação da Mecânica Quântica.
Objetivos específicos:

1. Explorar técnicas avançadas para realização de medidas.
2. Noções de automatização de experimentos.
3. Realizar simulações de modo a planejar experimentos e entender resultados experimentais.
4. Saber resolver ambiguidades experimentais. Identificar e saber tratar dados correlacionados (covariância).
5. Explorar fenômenos físicos complexos, nos quais previsões teóricas se mostram insuficientes para o entendimento completo do problema.
6. Divulgar resultados através de textos compactos, como artigos científicos.
7. Confrontar resultados e debater experimentos através de apresentações orais.

Programa

Experiências que fundamentaram a formulação da Mecânica Quântica. Através da realização de experimentos complexos, que requerem a realização sistemática de medidas experimentais e suas correlações: 1. praticar tomadas de dados cuidadosas e sistemáticas; 2. automatizar os experimentos; 3. correlacionar conjuntos de dados independentes de forma a extrair uma interpretação física mais complexa; 4. desenvolver a análise crítica do conjunto de dados. Para o tratamento de dados, aperfeiçoar os conceitos de: 1. simulações experimentais, método de Monte Carlo; 2. ajustes de funções genéricas e não lineares. Método de máxima verossimilhança; 3. análise de dados correlacionados (covariância); 4. propagação de incertezas com covariância entre parâmetros; 5. extrapolação de curvas; 6. tratamento de grandes volumes de dados; 7. incertezas sistemáticas de medidas. Para a análise, síntese e apresentação dos resultados: 1. elaborar sínteses de experimentos, selecionando adequadamente as informações obtidas e correlacionando-as com medidas previamente realizadas; 2. elaborar apresentações orais de resultados experimentais.