Física

Trabalha grandezas fundamentais e derivadas, Sistema Internacional, conversões, ordens de grandeza e análise dimensional. Inclui estimativas como o tempo de queda de um objeto e a energia consumida por um aparelho.

Apresenta resolução, precisão, exatidão, algarismos significativos, incertezas e propagação de erros. O estudante registra medidas repetidas e produz um resultado com intervalo de incerteza.

Usa proporções, potências, funções, trigonometria e gráficos para representar relações físicas. A prática inclui linearização de dados, leitura de inclinações e identificação de tendências.

Trata vetores, componentes, produtos escalar e vetorial e sistemas de coordenadas cartesiano, polar, cilíndrico e esférico. Esses recursos serão aplicados a deslocamentos, forças e campos.

Desenvolve limites, derivadas e integrais como ferramentas para descrever taxas de variação e acumulação. Movimento, trabalho e distribuições contínuas fornecem os primeiros problemas físicos.

Apresenta matrizes, sistemas lineares, autovalores, autovetores e números complexos. Essas ferramentas sustentam oscilações acopladas, circuitos, mecânica quântica e análise de modos.

Trabalha equações diferenciais ordinárias, condições iniciais, séries e transformadas de Fourier. O estudante resolve modelos simples de movimento, difusão e ondas.

Cobre distribuições, médias, variâncias, correlação, regressão, testes de hipótese e inferência bayesiana. Dados experimentais reais são usados para ajustar modelos e avaliar evidências.

Ensina preparação de bancada, identificação de riscos, uso seguro de eletricidade, lasers, fontes térmicas, vácuo, criogenia e radiação. Inclui caderno de laboratório, calibração e resposta a incidentes.

Acompanha a passagem da filosofia natural à física experimental, a síntese newtoniana, a termodinâmica industrial, os campos, a relatividade e a revolução quântica. Também situa grandes laboratórios, colaboração internacional e mudanças na relação entre física, tecnologia e sociedade.

Aplica programação à representação de dados, solução de equações, visualização e verificação numérica. O estudante implementa integrações simples e compara resultados computacionais com soluções analíticas.

Define posição, deslocamento, velocidade, aceleração, referenciais e movimento relativo. Gráficos e dados de vídeo são usados para analisar movimentos em uma e duas dimensões.

Desenvolve as leis de Newton, diagramas de corpo livre, atrito, tensão, forças de contato e movimento circular. A prática transforma situações reais em equações de movimento verificáveis.

Trata trabalho, potência, energia cinética, energia potencial e conservação da energia. Inclui a análise de máquinas simples, trajetórias e perdas dissipativas.

Apresenta impulso, momento linear, centro de massa e colisões elásticas e inelásticas. Vídeos ou sensores permitem comparar a conservação prevista com resultados medidos.

Cobre torque, momento de inércia, momento angular, rolamento e equilíbrio de corpos rígidos. O estudante calcula e mede a resposta de rodas, barras e sistemas compostos.

Desenvolve a gravitação de Newton, energia gravitacional, órbitas, leis de Kepler e marés. Simulações numéricas mostram órbitas ligadas, escape e problemas de muitos corpos.

Formula a mecânica por coordenadas generalizadas, princípio da ação, equações de Lagrange e Hamilton. O método é aplicado a pêndulos, restrições e sistemas acoplados.

Trata oscilações livres, amortecidas, forçadas e ressonantes. Experimentos com massas, molas ou pêndulos conectam frequência natural, fase e dissipação.

Apresenta espaço de fases, estabilidade, bifurcações, atratores e sensibilidade às condições iniciais. Mapas iterativos e pêndulos não lineares mostram como surge o caos determinístico.

Cobre tensão, deformação, elasticidade, flexão, cisalhamento e ondas em sólidos. O estudante relaciona propriedades de materiais à resposta de estruturas simples.

Desenvolve pressão, empuxo, continuidade, Bernoulli, viscosidade, camada limite e número de Reynolds. Medições de vazão e simulações simples comparam regimes laminar e turbulento.

Trata movimento aleatório, difusão, arrasto, turbulência e transporte de massa e momento. O capítulo conecta observações microscópicas a fluxos macroscópicos em líquidos e gases.

Define temperatura, equilíbrio térmico, escalas termométricas, calor específico, expansão e mudanças de fase. Calorimetria permite medir trocas de energia em sistemas reais.

Apresenta energia interna, trabalho termodinâmico e a primeira lei. Processos isotérmicos, adiabáticos, isobáricos e isocóricos são representados em diagramas de estado.

Desenvolve entropia, irreversibilidade, ciclos, máquinas térmicas, refrigeradores e limites de eficiência. O estudante analisa motores e bombas de calor sem confundir conservação de energia com possibilidade de processo.

Relaciona pressão e temperatura ao movimento molecular por meio da teoria cinética. Distribuições, microestados, ensembles e função de partição conectam mecânica microscópica e termodinâmica.

Trata equilíbrio entre fases, diagramas de fase, fenômenos críticos, nucleação e universalidade. Inclui análise de transições em fluidos, ímãs e materiais.

Desenvolve equação de onda, superposição, interferência, reflexão, refração, dispersão e ondas estacionárias. Cordas e molas servem como sistemas experimentais acessíveis.

Cobre produção, propagação e percepção do som, intensidade, decibéis, ressonância, batimentos e efeito Doppler. O estudante analisa espectros de voz, instrumentos e ambientes.

Apresenta carga, lei de Coulomb, campo elétrico, fluxo e lei de Gauss. Simetrias são usadas para calcular campos de distribuições discretas e contínuas.

Trata potencial, energia eletrostática, capacitores, dielétricos e condições de contorno. Mapas de potencial e montagens capacitivas conectam cálculo e medição.

Desenvolve corrente, resistência, potência, leis de Kirchhoff e circuitos RC. O estudante monta, mede e diagnostica circuitos de corrente contínua com multímetro.

Cobre força magnética, movimento de cargas, campos produzidos por correntes e propriedades magnéticas da matéria. Bobinas e sensores permitem mapear campos magnéticos.

Apresenta indução de Faraday, lei de Lenz, indutância, transformadores e circuitos RL e RLC. A prática inclui geração de tensão por fluxo variável e análise de transientes.

Integra eletricidade e magnetismo pelas equações de Maxwell, potencial eletromagnético e conservação de energia. Casos com simetria mostram como campos estáticos e variáveis formam uma teoria única.

Trata ondas eletromagnéticas, polarização, energia, momento, antenas e propagação em meios. O espectro é relacionado a rádio, micro-ondas, infravermelho, luz visível, ultravioleta, raios X e gama.

Cobre corrente alternada, impedância, fasores, filtros, ressonância e potência em circuitos. Medições com gerador de sinais e osciloscópio mostram amplitude, frequência e fase.

Apresenta diodos, transistores, amplificadores operacionais, fontes e sensores. O estudante constrói circuitos de condicionamento de sinais e identifica limites reais dos componentes.

Desenvolve reflexão, refração, espelhos, lentes, formação de imagens e instrumentos ópticos. Traçados de raios e montagens simples permitem projetar câmeras, lupas e telescópios.

Trata interferência, difração, coerência, polarização e resolução. Experimentos de fenda dupla e redes de difração conectam padrões observados ao caráter ondulatório da luz.

Cobre emissão estimulada, cavidades, lasers, fibras ópticas, detectores e dispositivos fotônicos. Inclui alinhamento seguro, comunicação óptica e limites de resolução e sensibilidade.

Desenvolve postulados de Einstein, transformações de Lorentz, dilatação do tempo, contração do comprimento e energia relativística. Diagramas espaço-temporais ajudam a resolver aparentes paradoxos.

Apresenta princípio da equivalência, curvatura do espaço-tempo, geodésicas, buracos negros e testes observacionais. O foco está no significado físico das equações de Einstein e em soluções importantes.

Parte da radiação de corpo negro, efeito fotoelétrico, espectros e dualidade onda-partícula. Esses experimentos mostram por que a física clássica precisou ser reformulada.

Define estados, amplitudes, operadores, observáveis, probabilidades e princípio da incerteza. A notação de Dirac e os espaços vetoriais dão a linguagem usada nos capítulos seguintes.

Resolve a equação de Schrödinger para poços, barreiras, tunelamento e oscilador harmônico. Soluções analíticas e numéricas são comparadas para interpretar energias e funções de onda.

Trata momento angular orbital, spin, adição de momentos angulares e princípio de exclusão. Experimentos como Stern–Gerlach conectam o formalismo a resultados observáveis.

Apresenta estados mistos, matriz densidade, emaranhamento, medição, decoerência e interpretações da teoria. O estudante calcula correlações e distingue previsões experimentais de interpretações filosóficas.

Desenvolve aproximações perturbativas, método variacional, aproximação WKB e teoria de espalhamento. Essas técnicas permitem tratar sistemas sem solução exata.

Cobre o átomo de hidrogênio, estrutura eletrônica, tabela periódica, acoplamentos e interação com campos. Espectros atômicos são calculados e comparados a linhas observadas.

Trata ligações, rotações, vibrações, estados eletrônicos e espectroscopia molecular. O capítulo mostra como espectros identificam moléculas e revelam sua estrutura.

Apresenta condensados de Bose–Einstein, gases de Fermi, armadilhas, resfriamento a laser e redes ópticas. Esses sistemas servem para simular matéria quântica e testar teorias com grande controle experimental.

Cobre pulsos ultracurtos, geração de harmônicos elevados e observação de movimentos eletrônicos em escalas de attossegundos. O estudante relaciona resolução temporal, largura espectral e dinâmica quântica.

Desenvolve redes cristalinas, simetrias, difração, fônons e propriedades térmicas dos sólidos. Dados de difração são usados para inferir espaçamentos e estruturas.

Apresenta elétrons livres, bandas de energia, superfícies de Fermi e transporte eletrônico. O capítulo explica por que materiais podem ser condutores, isolantes ou semicondutores.

Trata junções, dopagem, diodos, transistores, dispositivos optoeletrônicos e fabricação em escala microscópica. Curvas características conectam modelos de bandas ao funcionamento de chips e sensores.

Cobre diamagnetismo, paramagnetismo, ferromagnetismo, domínios, spintrônica e armazenamento magnético. O estudante interpreta ciclos de histerese e mecanismos de ordenamento.

Apresenta resistência zero, efeito Meissner, pares de Cooper, junções Josephson e aplicações. Inclui materiais de alta temperatura crítica e desafios de medição e engenharia.

Trata invariantes topológicos, efeito Hall quântico, isolantes topológicos e estados de borda. Modelos de bandas simples mostram como propriedades globais geram condução protegida.

Cobre grafeno, dicalcogenetos, heteroestruturas de van der Waals e materiais de ângulo mágico. O estudante relaciona dimensionalidade, estrutura de bandas e fenômenos eletrônicos emergentes.

Apresenta polímeros, coloides, cristais líquidos, membranas e matéria granular. O capítulo usa energia, entropia e escalas de tempo para explicar deformação, auto-organização e fluxo.

Desenvolve propriedades do núcleo, energia de ligação, modelos nuclear e de camadas e estabilidade. Tabelas de nuclídeos ajudam a prever configurações e tendências.

Trata decaimentos alfa, beta e gama, meia-vida, atividade e cadeias radioativas. Dados de contagem são analisados com estatística apropriada e correção de fundo.

Cobre espalhamento, fissão, fusão, reatores, nucleossíntese e produção de isótopos. Balanços de massa e energia permitem avaliar reações e aplicações.

Apresenta dose, interação da radiação com matéria, detectores, blindagem, princípios de proteção e controle de contaminação. Inclui procedimentos de monitoração e comunicação de risco.

Mostra como partículas e interações são descritas por campos, simetrias e diagramas de Feynman. O capítulo fornece a base conceitual para interpretar o Modelo Padrão sem ocultar suas exigências matemáticas.

Organiza quarks, léptons, bósons mediadores, interação forte, eletrofraca e mecanismo de Higgs. Reações e leis de conservação são usadas para analisar processos de partículas.

Cobre aceleradores, colisores, detectores, gatilhos, reconstrução de eventos e significância estatística. O estudante acompanha como uma assinatura física é separada de ruídos e fundos.

Trata oscilações, massas, sabores, fontes naturais e detectores de neutrinos. Evidências experimentais mostram onde o Modelo Padrão precisa ser ampliado.

Desenvolve quase-neutralidade, blindagem de Debye, ondas, instabilidades e magnetohidrodinâmica. Aplicações incluem o Sol, magnetosferas, descargas e processos industriais.

Cobre confinamento magnético e inercial, aquecimento, estabilidade, balanço energético e materiais para reatores. Resultados recentes de ignição e os desafios para geração elétrica são avaliados quantitativamente.

Trata telescópios, detectores, fotometria, espectroscopia, astrometria e observação em diferentes faixas do espectro. O estudante transforma sinais instrumentais em medidas de objetos celestes.

Apresenta equilíbrio hidrostático, transporte de energia, fusão, evolução estelar, anãs brancas, estrelas de nêutrons e supernovas. Diagramas Hertzsprung–Russell são usados para inferir idade e massa.

Cobre meio interestelar, formação de estrelas, dinâmica e evolução de galáxias e buracos negros supermassivos. Curvas de rotação e espectros conectam observações a modelos físicos.

Trata detecção por trânsito, velocidade radial, microlentes e imagem direta, além de formação e atmosferas planetárias. O estudante avalia sinais, vieses de seleção e condições de habitabilidade.

Desenvolve expansão do Universo, lei de Hubble, radiação cósmica de fundo, nucleossíntese primordial e formação de estruturas. Parâmetros cosmológicos são ligados às principais observações.

Apresenta evidências gravitacionais, candidatos a partículas e buscas diretas e indiretas por matéria escura. Também trata a expansão acelerada e os modelos usados para representar energia escura.

Cobre geração, propagação e detecção de ondas gravitacionais, interferômetros e análise de sinais. Fusões de buracos negros e estrelas de nêutrons mostram como uma nova janela observacional foi criada.

Integra sinais eletromagnéticos, gravitacionais, neutrinos e raios cósmicos para estudar o mesmo evento. O capítulo acompanha alertas, coordenação de observatórios e inferência conjunta.

Trata qubits, portas, circuitos, protocolos, correlações não clássicas e medidas de informação. Teletransporte e distribuição de chaves servem como aplicações verificáveis do formalismo.

Cobre algoritmos quânticos, correção de erros, ruído, arquiteturas físicas e limites dos dispositivos atuais. O estudante monta e simula circuitos, avaliando quando existe vantagem plausível.

Apresenta interferometria atômica, relógios ópticos, magnetometria e sensores baseados em defeitos quânticos. O foco está em sensibilidade, calibração, ruído e aplicações fora do laboratório.

Aplica mecânica, termodinâmica, fluidos e ondas ao interior da Terra, sismos, gravidade e campo magnético. Dados sísmicos e gravimétricos são usados para inferir estruturas inacessíveis diretamente.

Trata circulação, radiação, nuvens, balanço energético, efeito estufa e variabilidade climática. Modelos e séries observacionais permitem separar mecanismos físicos, incertezas e cenários.

Aplica difusão, elasticidade, fluidos, termodinâmica e física estatística a células, membranas, moléculas e tecidos. Estimativas de escala ajudam a decidir quais mecanismos dominam um sistema vivo.

Cobre formação de imagens, ultrassom, ressonância magnética, medicina nuclear, radioterapia e dosimetria. O capítulo também situa controle de qualidade, segurança do paciente e atuação profissional regulamentada.

Desenvolve discretização, estabilidade e solução numérica de equações diferenciais ordinárias e parciais. Problemas de órbitas, difusão, ondas e campos servem para validar algoritmos.

Trata amostragem, integração estocástica, cadeias de Markov e propagação computacional de incertezas. O estudante implementa simulações para sistemas estatísticos, transporte e análise experimental.

Apresenta técnicas de simulação de partículas e contínuos, incluindo dinâmica molecular, elementos finitos e dinâmica de fluidos computacional. Cada modelo é verificado por conservação, convergência e comparação com casos conhecidos.

Cobre sensores, amplificação, conversão analógico-digital, sincronização, controle e aquisição automatizada. O estudante projeta uma cadeia de medição desde o fenômeno até o arquivo de dados.

Trata classificação, regressão, redução de dimensionalidade, redes neurais e inferência baseada em simulação para problemas físicos. O foco está em validação, vieses, incerteza e respeito às leis de conservação.

Segue um trabalho completo desde a pergunta e revisão da literatura até o modelo, experimento ou simulação, análise de incertezas, validação e apresentação do resultado. Inclui decisões sobre escopo, recursos, segurança e critérios para concluir que a evidência é suficiente.

Ensina caderno de pesquisa, versionamento, dados e código reutilizáveis, revisão por pares, pré-registros e publicação aberta. O estudante prepara um relatório que outra pessoa consiga auditar e reproduzir.

Mapeia pesquisa acadêmica, ensino, indústria, laboratórios, física médica, computação, finanças, energia e divulgação. Indica caminhos de entrada, portfólios, iniciação científica, pós-graduação, certificações ou registros profissionais aplicáveis e formas de acompanhar literatura e conferências.