Agenda atual da OIbF
(aprovada em Porto Rico em 26 de outubro de 2018)
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1. Geral

Os problemas devem se concentrar no uso e na compreensão dos fundamentos físicos, sem depender do uso extensivo e / ou complexo da matemática. Os valores numéricos devem ser dados preferencialmente usando unidades do Sistema Internacional (SI).

 

2. Parte Teórica

2.1 Mecânica das partículas e sistemas de partículas

a) Cinemática da partícula. Posição, deslocamento, trajetória, distância percorrida, velocidade e aceleração. Movimento circular. Movimento curvilíneo em geral. Movimento relativo (transformação de Galileu).

b) Dinâmica da partícula. Leis de Newton. Sistemas de referência inerciais e não inerciais. Momento linear (momento ou momento) e momento angular (momento cinético). Teoremas de conservação. Impulso mecânico.

c) Dinâmica de sistemas de partículas. Forças externas e internas. Momento linear e angular de um sistema de partículas. Teoremas de conservação. Centro de massa.

d) Trabalho mecânico. Poder. Trabalho de forças externas e internas. Teorema do trabalho e da energia. Forças conservadoras. Energia potencial. Energia mecânica. Princípio de conservação.

e) Força de atrito (atrito estático e cinético). Força de atrito viscosa (Lei de Stokes). Forças elásticas (Lei de Hooke).

f) Lei da Gravitação Universal. Energia potencial gravitacional. Energia potencial gravitacional em pontos próximos à superfície da Terra. Movimento orbital. Leis de Kepler.

g) Oscilações harmônicas. Equação de oscilações harmônicas. Uso da solução da equação para movimento harmônico. Atenuação e ressonância.

 

2.2 Mecânica Sólida Rígida

a) Estático. Momento de uma força (torque). Par de forças. Condições de equilíbrio de um corpo rígido.

b) Cinemática. Movimento de um sólido rígido: translação e rotação. Condição de rolamento puro: eixo de rotação instantâneo.

c) Equação fundamental da dinâmica de rotação. Rotação de um corpo rígido em torno de um eixo fixo. Momento de inércia. Teorema de Steiner.

 

2.3 Mecânica dos Fluidos

a) Hidrostático. Pressão. Equação fundamental (Princípio de Pascal). Teorema de Arquimedes.

b) Hidrodinâmica. Equação de continuidade (conservação de massa). Teorema de Bernoulli.

 

2.4 Termodinâmica

a) Calor e trabalho. Conceito de temperatura. Equilíbrio termodinâmico. Funções de estado. Energia interna. Primeira Lei da Termodinâmica. Capacidades Caloríficas.

b) Modelo de um gás ideal. Pressão. Energia cinética molecular. Número de Avogadro. Equação de estado de um gás ideal. Escala de temperatura absoluta. Abordagem molecular para fenômenos simples em líquidos e sólidos, como fervura, fusão, etc. Tensão superficial (definição dinâmica e energética) c) Processos termodinâmicos: isotérmicos, isocóricos, isobáricos e adiabáticos. Ciclos termodinâmicos.

d) Segundo Princípio da Termodinâmica. Conceito de entropia. Eficiência ou desempenho termodinâmico. Reversibilidade e irreversibilidade. Ciclo de Carnot.

 

2.5 Eletrostática

a) Carga elétrica. Conservação de carga elétrica. Lei de Coulomb.

b) Campo elétrico. Potencial. Linhas de força e superfícies equipotenciais. Distribuições de carga discreta. O dipolo elétrico. Teorema de Gauss. Aplicativo para carregar distribuições.

c) Condutores em equilíbrio. Capacitores (capacitores). Meios dielétricos. Energia armazenada em um capacitor carregado. Densidade de energia do campo elétrico.

 

2.6 Corrente Elétrica

a) Movimento de cargas em um condutor. Amperagem. Resistência elétrica: resistividade e condutividade. Lei de Ohm. Forma diferencial da lei de Ohm. Trabalho e poder. Lei de Joule.

b) Circuitos com geradores de corrente contínua: força eletromotriz, resistência interna e leis de Kirchhoff.

c) Utilização de soluções de carga e descarga de circuitos RC.

 

2.7 Magnetostática

a) Forças sobre cargas móveis: Força de Lorentz. Campo magnético. Movimento de partículas carregadas em campos magnéticos. Aplicações simples: ciclotron, espectrômetro de massa, seletor de velocidade, etc.

b) Lei de Biot e Savart e lei de Ampère. Forças entre correntes. Momento de dipolo magnético.

 

2.8 Indução eletromagnética e circuitos de corrente variável

a) Leis de Faraday e Lenz. Indução e autoindução.

b) Densidade de energia do campo magnético.

c) Utilização de soluções para circuitos RL, LC e RLC e suas analogias com osciladores mecânicos. Geração de correntes alternadas. Circuitos de corrente alternada simples. Constantes de tempo. Circuitos ressonantes.

 

2,9 ondas

a) Ondas unidimensionais. Função de onda. Ondas transversais e longitudinais. Ondas harmônicas: periodicidade temporal e espacial. Transporte de energia. Poder. Intensidade da onda. Ondas sonoras. Intensidade de uma onda sonora: decibéis. Efeito Doppler.

b) Propagação de ondas: princípio de Huygens-Fresnel. Descontinuidades no meio: leis de reflexão e refração.

c) Superposição de ondas harmônicas. Coerência. Ondas estacionárias (em cordas e tubos de som). Interferência Pulsações. Difração.

d) Transversalidade das ondas eletromagnéticas. Polarização linear, Polaroids, Lei de Malus. Ângulo de Brewster. Polarização de reflexão. Superposição de onda polarizada.

e) Difração por uma ou duas fendas. Difração por orifícios circulares. Rede de difração: propriedades, poder de resolução.

f) Óptica geométrica. Diagramas de raios e imagens ópticas. Espelhos planos e esféricos. Lentes finas divergentes e convergentes. Combinações simples de lentes. Potência óptica e ampliação. Fórmula do fabricante da lente.

 

2,10. Física quântica

a) Corpo negro, lei de Stefan-Boltzmann e lei de Wien.

b) Efeito fotoelétrico. Energia e momento de um fóton. Fórmula de Einstein.

c) Comprimento de onda de De Broglie. Heisenberg Incerteza Inequalidades (Princípio).

 

2.11 Relatividade

a) Princípio da relatividade. Transformações de Lorentz. Contração do espaço e dilatação do tempo. Transformação de velocidades.

b) Momento linear relativístico e energia. Conservação.

 

2.12 Matéria

a) Aplicações simples da lei de Bragg.

b) Estudo qualitativo dos níveis de energia dos átomos e moléculas. Emissão, absorção e espectro de átomos de hidrogênio.

c) Estudo qualitativo dos níveis de energia do núcleo. Decaimentos alfa, beta e gama. Absorção de radiação. Decaimento exponencial: meia-vida e meia-vida. Componentes do núcleo. Defeito de massa e reações nucleares.

 

3. Parte experimental

A parte teórica do programa fornece a base para todos os problemas experimentais. Habilidades experimentais e criatividade, gerenciamento de incertezas e análise de dados devem prevalecer nos experimentos. Medições diretas e cálculos numéricos devem ocupar uma quantidade razoável de tempo alocado. As fórmulas necessárias para os cálculos não devem exigir longos processos teóricos e / ou matemáticos. Para realizar este teste, os participantes devem atender aos seguintes requisitos adicionais:

3.1 Os competidores devem estar cientes de que os instrumentos afetam as medições.

3.2 Conhecimento das técnicas experimentais mais comuns de medição das grandezas físicas mencionadas no programa teórico.

3.3 Conhecimento de instrumentos simples e comumente usados ​​em laboratório, tais como: o vernier, termômetros, multímetros simples, amperímetros, voltímetros, ohmímetros, potenciômetros, diodos, transistores, montagens ópticas simples, etc.

3.4 Capacidade de utilizar, com o apoio adequado das instituições, alguns instrumentos e arranjos mais elaborados, como osciloscópio de traço duplo, contadores, escaladores, geradores de sinais e funções, conversores analógico-digitais conectados a um computador, amplificador, integrador, diferenciador, fonte de alimentação, volt-ohmímetros universais e amperímetros (analógico e digital).

3.5 Estimativa correta das fontes de erro e estimativa de sua influência nos resultados finais.

3.6 Erros absolutos e relativos, precisão dos instrumentos de medição, erro de uma única medição, erro em uma série de medições, erro de uma grandeza em função das grandezas medidas.

3.7 Transformação de uma dependência em uma forma linear pela escolha apropriada de variáveis ​​e ajustando uma linha reta aos pontos experimentais. Encontrar os parâmetros de regressão linear (inclinação, interceptação e estimativa de incerteza) graficamente ou usando as funções estatísticas de uma calculadora (qualquer método é aceitável). Seleção de escalas ideais para representar graficamente e plotar pontos de dados com barras de erro.

3.8 Uso adequado de papel milimetrado com escalas diferentes (por exemplo, papel polar e logarítmico).

3.9 Arredondamento correto de algarismos, expressão dos resultados ou do resultado final e erro ou erros com o número correto de algarismos significativos.

3.10 Conhecimento padrão das regras básicas de segurança no laboratório. No entanto, se a configuração experimental contiver alguns riscos de segurança, o texto do problema indicará os avisos apropriados.

 

4. Matemática

4.1 Álgebra

Simplificação de fórmulas por fatoração e expansão. Solução de sistemas lineares de equações. Solução de equações e sistemas de equações que levam a equações quadráticas; seleção de soluções de significado físico. Soma das séries aritméticas e geométricas.

4.2 Geometria

Graus e radianos como medidas alternativas de ângulos. Igualdade de ângulos internos e externos alternados, igual aos ângulos correspondentes. Reconhecimento de triângulos semelhantes. Áreas de triângulos, trapézios, círculos e elipses; áreas superficiais de esferas, cilindros e cones; volumes de esferas, cones, cilindros e prismas. Regras do seno e cosseno, propriedade dos ângulos inscritos e centrais, teorema de Tales, medianas e centróide de um triângulo. Os alunos devem estar familiarizados com as propriedades das seções cônicas, incluindo círculos, elipses, parábolas e hipérboles.

4.3 Trigonometria

Propriedades básicas de funções trigonométricas, trigonométricas inversas, exponenciais e logarítmicas e polinômios. Isso inclui fórmulas relacionadas a funções trigonométricas de uma soma de ângulos, resolvendo equações simples envolvendo funções trigonométricas, trigonométricas inversas, logarítmicas e exponenciais.

4.4 Vetores

Propriedades básicas de somas vetoriais, produtos escalares e vetoriais. Interpretação geométrica de uma derivada no tempo de uma grandeza vetorial.

4.5 Números Complexos

Não serão propostos problemas onde o uso de números complexos é indispensável.