Aula 1 - Introdução a Biofísica

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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
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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!
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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.
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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
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A Física é uma Ciência!!
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“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. ”
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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.
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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. 
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Um pouco de história.....
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 Para medir, o homem tomava a si próprio como referência!!
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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?
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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.
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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....
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SISTEMAS DE MEDIÇÃO
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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)
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“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”. 
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Grandeza física
Número
Unidade
Algarismos significativos
Múltiplos e submúltiplos
Símbolos
Unidades fundamentais
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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
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 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)
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 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. 
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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.
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Toda grandeza física tem que ser medida!
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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
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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
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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
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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
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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
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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 
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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