01 - Introducao-Motivacao

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BC0102 Estrutura da Matéria
ESTRUTURA DA MATÉRIA
APRESENTAÇÃO
© Alysson Fábio Ferrari,
Para a Universidade Federal do ABC
sites.google.com/site/alyssonferrari
Alysson Fábio Ferrari
sites.google.com/site/alyssonferrari
 
INTRODUÇÃO
© Alysson Fábio Ferrari sites.google.com/site/alyssonferrari
Por exemplo...
Por que existe uma “mancha
clara”, de formato alongado,
no céu?
Do que ela é feita?
Como surgiu?
BC0102 – Estrutura da Matéria
Desde sempre, o ser humano olha
ao seu redor e faz perguntas...
 
INTRODUÇÃO
BC0102 – Estrutura da Matéria
Esta mancha chama-se “Via-Láctea”, e existiram muitas
explicações para sua origem.
Jacopo Tintoretto:
"A Origem da Via-Láctea"
Os gregos, por exemplo,
acreditam que Zeus havia
oferecido, a um de seus
filhos bastardos, o leite de
sua esposa, a deusa Hera.
Ao perceber que
amamentava um bastardo,
Hera, irritada, arrancou-lhe
da boca o peito, espirrando
uma trilha de leite no céu,
que até hoje enxergamos
como a Via-Láctea.
 
INTRODUÇÃO
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Hoje temos uma
explicação diferente...
Aprendemos que o sol é
apenas uma entre uma
infinidade de estrelas,
que se aglomeram em
grupos que chamamos
“galáxias”.
Encontramo-nos dentro
de uma galáxia em forma
de disco, e a “faixa
iluminada” que vemos no
céu não é mais do que a
imagem que nós temos
da nossa própria Galáxia,
vista de dentro.
 
INTRODUÇÃO
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Segundo algumas crenças antigas chinesas, nos primórdios
do mundo o céu estava dividido em muitos pedaços e não
cobria a Terra. A deusa Nüwa moldou tijolos de argila de cinco
cores diferentes e com eles preencheu as rachaduras do céu.
Depois, apoiou o céu sobre a Terra, usando as quatro patas de
uma tartaruga gigante.
O arco-íris é, portanto, uma rachadura no céu, preenchida
pelos tijolos coloridos de Nüwa.
Outra pergunta: o que é um arco-íris?
 
INTRODUÇÃO
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Outra pergunta: o que é um arco-íris?
Hoje, aprendemos que as propriedades
de propagação da luz em gotículas de
água suspensas na atmosfera são
responsáveis por separar as cores dos
raios de luz que chegam do sol. 
 
INTRODUÇÃO
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Muitas respostas que foram dadas a estas perguntas são profundamente
ligadas à cultura e história dos povos, às suas crenças religiosas e sua
organização social. Estas respostas não são apenas respostas, são
crenças, são compromissos sociais, e são arte.
A CIÊNCIA é uma forma de abordar estas perguntas, contudo, que
procura primar pela objetividade, pela clareza e pela precisão. É uma
tradição de pensamento em que estas qualidades são buscadas e
valorizadas, e onde a verificação experimental é considerada como o
argumento fundamental para a verdade. 
Existem muitas perguntas que são tão simpes que podem nascer da
curiosidade de uma criança, mas cujas respostas são extraordinárias...
● Do que os diferentes objetos e materiais ao nosso redor são feitos?
● Como surgiu o mundo?
● Como surgiu a vida?
● ...
 
INTRODUÇÃO
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A CIÊNCIA nasce de uma das
características mais fundamentais do
espírito humano: a CURIOSIDADE.
Este é o primeiro e o fundamental motivo
que nos leva a fazer ciência.
Além disso, para nossa sorte, fazer
ciência também é muito ÚTIL. Ela
permitiu aprimorar enormemente a nossa
TECNOLOGIA.
 
INTRODUÇÃO
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Para atender aos critérios de objetividade, clareza e precisão, a MATEMÁTICA 
tornou-se uma ferramenta básica da CIÊNCIA.
A MATEMÁTICA é uma linguagem que justamente prima pela precisão e
objetividade com que relaciona conceitos, e extrai consequências lógicas de
determinadas suposições/observações.
A MATEMÁTICA é a linguagem mais adequada para escrever muitas das
respostas encontradas pela ciência.
Galileu Galilei (1564-1642)
“O grandíssimo livro da natureza está escrito em
linguagem matemática e os caracteres são os
triângulos, círculos e outras figuras geométricas (…)
sem as quais se estará vagueando em vão por um
obscuro labirinto.”
 
INTRODUÇÃO
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A ciência permite ao conhecimento humano ultrapassar seus próprios limites físicos.
3,5 Kg
40 cm
70 Kg
170 cm
20 x
4 x
A ciência consegue estender a compreensão do ser humano para estruturas
extremamente grandes e muitíssimos pequenas.
 
NOTAÇÃO CIENTÍFICA
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Para conseguir lidar com números muito grandes e muito pequenos, é conveniente
utilizar a notação científica.
10-3 = 0,001
10-2 = 0,01
10-1 = 0,1
100 = 1
101 = 10
102 = 100
103 = 1000
0,00007456 x 103 = 0,00007456 x 1000
= 0000,07456 
= 0,07456
7456 x 10-3 = 7456 x 0,001
= 7,456 
27836463,34934893789 x 10n
n casas para a direita
se n é positivo
n casas para a esquerda
se n é negativo
0,00000000000000000003435 m= 3,435 x 10-20 m
476650000000000000000000 m = 4,7665 x 1023 m
 
NOTAÇÃO CIENTÍFICA
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1 cm = 0,01 m = 10-2 m
1 kg = 1000 g = 103 g
1 GeV = 
 = 1.000.000.000 eV
 = 109 eV
1 nm = 
 = 0,000000001 m
 = 10-9 m
Viagem do
macrocosmo ao
microcosmo
1026 m
Limite (teórico) do
universo observável
100.000.000.000.000.000.000.000.000 m
cem milhões de bilhões de bilhões de metros
90 bilhões de anos-luz
Como qualquer coisa no universo
pode se propagar com no máximo
a velocidade da luz, e como o
universo está se expandindo,
partes do universo mais distantes
do que o universo observável
jamais poderão ser observadas
ou mesmo ter qualquer influência
sobre a Terra.
Mapa das Galáxias do SDSS
(Sloan Digital Sky Survey)
Cada ponto é uma galáxia,
com em média 100 bilhões de
estrelas.
Distância máxima observada:
2 bilhões de anos luz.
Fonte: http://www.sdss.org/
1023 m 
Nossa galáxia torna-se
individualmente
visível.
100.000.000.000.000.000.000.000 m
cem mil bilhões de bilhões de metros
1022 m 10.000.000.000.000.000.000.000 mdez mil bilhões de bilhões de metros
Vê-se interiamente a
estrutura da nossa
galáxia.
Estamos entrando na
periferia da nossa
galáxia
1021 m 1.000.000.000.000.000.000.000 mmil bilhões de bilhões de metros
Nosso sol parece
bem pequeno
1016 m 10.000.000.000.000.000 mdez milhões de bilhões de metros1 ano-luz
Nesse pontos
poderíamos ver o
sistema solar e a órbita
dos planetas
 
1013 m 10.000.000.000.000 mdez mil bilhões de metros
Parte da órbita
terrestre 
1010 m 10.000.000.000 mdez bilhões de metros
A Terra e a órbita da
lua em branco
109 m 1.000.000.000 mum bilhão de metros
108 m 100.000.000 mcem milhões de metros
A Terra é azul!
Já estamos tão
próximos que
podemos identificar
os continentes.
107 m 10.000.000 mdez milhões de metros
Visão típica de um
satélite sobre a
Flórida, EUA
106 m 1.000.000 m = 1.000 Kmmil quilômetros
Altura de cruzeiro de
um avião a jato
comercial.
104 m 10.000 m = 10 Kmdez quilômetros
Neste ponto seria
possível pular de
pára-quedas
103 m 1.000 m = 1 Kmum quilômetro
Visão de um prédio
de cerca de trinta
andares.
102 m – cem metros
Visão que temos
quando olhamos
para o chão.
100 m – um metro
Podemos ver os
detalhes das folhas
10-1 m – dez centímetros
Nessa distância é
possível observar a
estruturada folha
10-2 m – um centímetro
Estrutura celular
começa a aparecer
(vasos da folha)
10-3 m – um milímetro
As células estão
definidas e nós
podemos observar a
união entre elas
10-4 m – 0,1mm - cem mícrons
Vamos começar
nossa viagem dentro
das células 
10-5 m – dez mícrons
O núcleo da célula
começa a ficar
vísivel
10-6 m – um mícron
AVISO AOS NAVEGANTES
“A Traição das
Imagens”, 
René Magritte, 1928
“Isto não é um cachimbo”
Podemos ver os
cromossomos dentro
do núcleo celular.
10-7 m – 100 nanometros
A cadeia de DNA pode
ser visualizada
10-8 m – 10 nanometros
Enxergamos as
moléculas que
compõem o DNA.
10-9 m – 1 nanometro
Enxergamos o átomo
de cárbono!
10-10 m – 1 Angstrons
Um espaço imenso
entre o núcleo e os
elétrons.
Vê-se o núcleo,
pequeno, ao centro.
10-12 m – 1.000 fermis
Enxergamos com
clareza o núcleo do
átomo de carbono.
10-14 m – 10 fermis
Estamos face a face
com o próton e o
nêutron 
10-15 m – 1 fermi
Examinando os quarks.
Limite atual do nosso
conhecimento
10-16 m – 0,1 fermi – 100 attometros
 
INTRODUÇÃO
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1026 m 10-16 m
42 ordens de magnitude!
Esses são os limites atuais
da compreensão científica 
do universo pela espécie
humana.
 
INTRODUÇÃO
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Neste curso, vamos mostrar um pouco da resposta que a ciência forneceu a
duas perguntas:
* Do que tudo é feito? ( Partículas Elementares )
* Por que a matéria do mundo se organiza da forma como ela se organiza? 
 ( Interações )
Estas respostas não são simples. A humanidade levou séculos para desenvolvê-
las, desde suas primeiras idéias de sucesso até os detalhes que conhecemos
hoje. 
Muitas partes destas respostas envolvem uma matemática muito complicada,
que não podemos descrever neste curso. Muitas vezes vamos apresentar
“regras” que não poderemos justificar por não dominar a matemática necessária.
 
INTRODUÇÃO
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Ementa Oficial
Macro ao micro (estruturas). Micro ao macro (interações). Teoria Atômica. Modelo
de Dalton/Gay-Lussac. Princípios de conservação de massa e volume. Constante
de Avogadro, Loschmidt, Faraday. Tabela Periódica (Mendeleev). Corpo
Negro/Efeito fotoelétrico. Movimento Browniano. Millikan. Radiações (Röntgen,
Becquerel, Curie, Rutherford). Energia relativística. Espectros atômicos
(Fraunhoer a Bohr). Propriedades Ondulatórias: Reflexão, Difração e
Interferência e Natureza ondulatória da matéria. Princípio da Incerteza.
Ementa Real
Ementa Oficial - Propriedades Ondulatórias + Química: ligações químicas, teoria
de orbitais moleculares.
 
INTRODUÇÃO
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Página da Disciplina (aulas, cronograma das provas, avisos)
https://sites.google.com/site/alyssonferrari
● Listas de exercícios unificadas
● Monitoria (informações em breve)
● Avaliação: P1 + P2 + SUB
● Prova substitutiva (conteúdo da P1 + P2)
● Aberta
● A nota da SUB substitui a menor das notas da P1 e P2
 
INTRODUÇÃO
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Avaliação - Conceito
 A: desempenho excepcional, demonstrando excelente
compreensão da disciplina
 B: bom desempenho, demonstrando capacidade boa de
uso dos conceitos da disciplina
 C: desempenho adequado, demonstrando capacidade
de uso dos conceitos da disciplina e capacidade para
seguir em estudos mais avançados
 D: aproveitamento mínimo dos conceitos da disciplina,
com familiaridade parcial do assunto, mas demonstrando
deficiências que exigem trabalho adicional para prosseguir
em estudos avançados
CONCEITO D CONCEITO D ≠≠ APROVAÇÃO APROVAÇÃO
 
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Avaliação - Conceito
 F: reprovado. A disciplina deve ser cursada novamente
para a obtenção de crédito
 O: reprovado por falta. A disciplina deve ser cursada
novamente para a obtenção de crédito
 I: incompleto. Indica que uma pequena parte dos
requerimentos do curso precisa ser completada
 T: disciplinas equivalentes cursadas em outras escolas
e admitidas pela UFABC
ATENÇÃO: reprovação por falta implica no cancelamento da bolsas
auxílios moradia, ver item 4.1 em
http://proap.ufabc.edu.br/images/PDF/edital%20012012_bolsas.pdf
 
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CALENDÁRIO
 1ª PROVA
• 31 de outubro
 2º PROVA
• 08 de dezembro
 PROVA SUBSTITUTIVA
• 15 de dezembro
 
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Bibliografia
 Química, um curso universitário, Maham e Myers, Editora Edgard Blücher
Ltda, 4ª edição
 Princípios de Química, Questionando a vida moderna e o meio ambiente,
Peter Atkins e Loretta Jones, Editora Bookman - 3ª edição
 Física Moderna para iniciados, interessados e aficionados, Volume 1 E 2,
Ivan S. Oliveira, Editora Livraria da Física
 Física Moderna, Origens Clássicas e Fundamentos Quânticos, F. Caruso e
V. Oguri, Editora Campus
 Outros livros/materiais serão citados na página da disciplina ou nas
apresentações, que estarão disponíveis na página.
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