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Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri Faculdade de Ciências Biológicas e da Saúde Departamento de Ciências Básicas Introdução à Biofísica Prof. Harriman Aley Morais Diamantina, 2014 2 A Persistência da Memória Salvador Dali (1931) Qual a medida de beleza deste quadro? Pessoas diferentes = notas diferentes A beleza é um conceito abstrato e não pode ser quantificada objetivamente e de forma reprodutível! 2 3 Área de conhecimento Ciência “Ciência é um conjunto de conhecimentos empírico, teórico e prático sobre a natureza, produzido por uma comunidade global de pesquisadores fazendo uso do método científico, que dá ênfase à observação, explicação e predição de fenômenos reais do mundo através de experimentos”. Fonte: Disponível em http://pt.wikipedia.org/wiki/Biofísica. Acesso em 31 mar. 2014. 4 Galileu Galilei (1564 – 1642) Fonte: Disponível em: <http://4.bp.blogspot.com/-JkLZXllum3s/UJQ2_ApqGVI/AAAAAAAAAjs/yMPLlq9bXlQ/s320/Capturar.PNG>. Acesso em 31 mar. 2014. Método experimental Método científico Duvidar, verificar e controlar a experiência Como, quando e em que situação 4 5 A Física é uma Ciência!! 6 “O estudo das ciências biológicas, médicas e biomédicas está se tornando cada vez mais quantitativo em seus aspectos experimentais e teóricos, refletindo o uso, nesses campos de pesquisa, dos métodos e conceitos fundamentais desenvolvidos em Física, Química e Matemática”. (OKUNO ET AL., 1982) O que é a Biofísica? “É uma ciência interdisciplinar que aplica as teorias e os métodos da física para resolver questões de biologia. A Biofísica busca enxergar o ser vivo com um corpo, que ocupando lugar no espaço, e transformando energia, existe num meio ambiente o qual interage com este ser. ” 7 Fonte: Disponível em http://pt.wikipedia.org/wiki/Biofísica. Acesso em 06 jan. 2011. Fonte: Disponível em http://www.sitedecuriosidades.com/im/g/98F37.jpg. Acesso em 06 jan. 2011. 7 8 Logo que nascemos aprendemos a lidar com o mundo através de observações de seu comportamento, muitas vezes em resposta às nossas ações. Assim, a ciência procura estabelecer relações entre conjuntos de observações, com as quais tenta desenvolver generalizações e, a partir disso, elaborar conceitos teóricos para as interpretações. É importante ressaltar que na área de biologia/saúde, o grau de incerteza é alto, de forma que devemos conduzir nossos trabalhos com uma precisão conhecida, para que possamos extrair conclusões adequadas. 8 Um pouco de história..... 9 Para medir, o homem tomava a si próprio como referência!! 9 10 Para quebrar a cabeça!! 1 jarda = 4,5 palmos 1 palmo = 8 polegadas 1 pé = 12 polegadas 1 polegada = 2,54 cm Quantas polegadas tem uma jarda? Quantos pés tem um jarda? Um palmo corresponde a quantos pés? Quantos centímetros tem uma jarda? 10 11 LEITURAS OBRIGATÓRIAS! DURÁN, J. E. R. Biofísica: fundamentos e aplicações. São Paulo: Prentice Hall, 2003. cap. 1 ROZENBERG, I. M. O Sistema Internacional de Unidades. 3 ed. São Paulo, SP: Instituto Mauá de Tecnologia, 2006. cap. 1 ao 4. 12 1789 – Criação do Sistema Métrico Decimal pela Academia de Ciências da França, com três unidades básicas de medida: o metro, o litro e o quilograma. 1867 – Criação do Comitê dos Pesos e Medidas e da Moeda 1875 – Convenção do Metro Bureau Internacional des Poids et Mesures (BIPM) O estava ocorrendo na França no final do século XVIII? A revolução francesa.... 12 13 SISTEMAS DE MEDIÇÃO 14 Bureau Internacional des Poids et Mesures (BIPM) Missão: assegurar a unificação mundial do sistema de medidas físicas Comitê Internacional de Pesos e Medidas (CIPM), sob autoridade da Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM) 1960 – 11ª CGPM – Sistema Internacional de Unidades (SI) 14 15 “A Metrologia é a ciência que abrange todos os aspectos teóricos e práticos relativos às medições, qualquer que seja a incerteza em qualquer campo da ciência ou tecnologia” (INMETRO, 2008). Logo que nascemos aprendemos a lidar com o mundo através de observações de seu comportamento, muitas vezes em resposta às nossas ações. Assim, a ciência procura estabelecer relações entre conjuntos de observações, com as quais tenta desenvolver generalizações e, a partir disso, elaborar conceitos teóricos para as interpretações. É importante ressaltar que na área de biologia/saúde, o grau de incerteza é alto, de forma que devemos conduzir nossos trabalhos com uma precisão conhecida, para que possamos extrair conclusões adequadas. “Medir é a forma de conseguirmos expressar um valor numérico como múltiplo ou uma fração de uma unidade padrão reconhecida”. 15 16 Grandeza física Número Unidade Algarismos significativos Múltiplos e submúltiplos Símbolos Unidades fundamentais 17 Grandeza Unidade Símbolo Comprimento metro m Massa quilograma kg Tempo segundo s Corrente elétrica Ampère A Temperatura Kelvin K Quantidade de substância mol mol Intensidade luminosa candela cd 17 18 Quilograma (3ª CGPM, 1901) é a unidade de massa, igual à massa do protótipo internacional (cilindro de platina-iridiada, com diâmetro e altura de 39 milímetros) 18 19 Metro (17ª CGPM, 1983) é o comprimento da trajetória percorrida no vácuo pela luz durante um tempo de 1/299 792 458 de segundo. Segundo é a duração de 9 192 631 770 períodos da radiação correspondente a transição entre os dois níveis hiperfinos do estado fundamental do átomo de césio 133. Kelvin é a fração 1/273,16 da temperatura termodinâmica do ponto triplo da água. Mol é a quantidade de substância de um sistema que contém tantas entidades elementares como átomos tenha em 0,012 quilogramas de carbono 12. 19 20 Ampère é a intensidade de uma corrente constante que mantendo-se em dois condutores paralelos, retilíneos, de comprimento infinito, de secção circular desprezível e situados a uma distância de um metro um do outro no vácuo, produziria uma força igual a 2 x 10-7 Newton por metro de comprimento. Candela é a unidade luminosa de uma fonte que emite uma radiação monocromática de frequência 540 x 1012 hertz e cuja intensidade energética em dada direção é 1/683 watt por esteroradiano. 20 21 Toda grandeza física tem que ser medida! 22 Toda medida física está associada a uma incerteza!! Limitação da escala do instrumento Nível de calibração do instrumento Condições no ambiente de medição Habilidade do medidor Algarismos significativos Unidades derivadas 23 GRANDEZAS UNIDADE SÍMBOLO Superfície metroquadrado m2 Volume metrocúbico m3 Velocidade metroporsegundo m/s Aceleração metroporsegundoaoquadrado m/s2 Númerodeondas metroelevadoapotênciamenosum m-1 Massaespecífica quilogramapormetrocúbico kg/m3 Volumeespecífico metrocúbicoporquilograma m3/kg Densidadedecorrente ampèrepormetroquadrado A/m2 Campomagnético ampèrepormetro A/m Concentração molpormetrocúbico mol/m3 luminância candela por metro quadrado cd/m2 23 24 GRANDEZA UNIDADE SÍMBOLO EXPRESSÃO SI Outras unidades Frequência hertz Hz s-1 Força newton N m.kg.s-2 Pressão,tensão pascal Pa m-1.kg.s-2 N/m2 Energia joule J m2.kg.s-2 N.m Potência,fluxo de energia watt W m2.kg.s-3 J/s Quantidade deeletricidade coulomb C s.A Diferença depotencial elétrico volt V m2.kg.s-3.A-1 W/A Temperatura Celsius grau Celsius °C K Atividade (deradionuclídeo) becquerel Bq s-1 Dose absorvida gray Gy m2.s-2 J/kg Equivalentededose sievert Sv m2.s-2 J/kg 25 25 26 Fator Prefixo Símbolo 1024 yotta Y 1021 zetta Z 1018 exa E 1015 peta P 1012 tera T 109 giga G 106 mega M 103 quilo k 102 hecto h 101 deca da Fator Prefixo Símbolo 10-1 deci d 10-2 centi c 10-3 mili m 10-6 micro µ 10-9 nano n 10-12 pico p 10-15 femto f 10-18 atto a 10-21 zepto z 10-24 yocto y 26 27 NOME SÍMBOLO CONVERSÃO minuto min 1 min = 60 s hora h 1 h = 60 min = 3 600 s dia d 1 d = 24 h = 86 400 s litro l, L 1 L = 1 dm3= 10-3m3 tonelada t 1 t = 103kg grau º 1° = (p/180) rad minuto ’ 1’ = (1/60)° = (p/10 800) rad segundo ” 1” = (1/60)’ = (p/648 000) rad neper Np 1Np= 1 bel B 1B = (1/2)ln10 (Np) Unidades de uso permitido com as unidades SI 28 Unidades em uso temporário com as unidades SI Grandeza Unidade Símbolo Conversão energia quilowatt-hora kWh 1 kWh = 3,6 MJ área hectare ha 1 ha = 1 hm2= 104m2 comprimento angström Å 1 Å = 0,1 nm = 10-10m secção de choque barn b 1 b = 10-28m2 pressão bar bar 1 bar = 105Pa radioatividade curie Ci 1Ci= 3,7 x 1010Bq exposição (radiação) roentgen R 1 R = 2,58 x 10-4C/kg dose absorvida rad rd 1 rd = 0,01Gy dose equivalente rem rem 1rem= 0,01Sv= 10mSv 8. Referências bibliográficas 29 DURÁN, J. E. R. Biofísica: fundamentos e aplicações. São Paulo: Prentice Hall, 2003. HENEINE, I. F. Biofísica básica. São Paulo: Editora Atheneu, 2002. INMETRO - Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial. Informações disponíveis em: <http://www.inmetro.gov.br>. Acesso em 30/03/2014. INMETRO. Sistema internacional de unidades. Duque de Caxiais, RJ: INMETRO/CICMA/SEPIN, 2012. “A mente que se abre a uma nova idéia jamais volta ao seu tamanho original” Albert Einstein
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