TRABALHO APS

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UNIVERSIDADE PAULISTA UNIP
Igor Benassi Roman Facio RA:N223FE6
Engenharia Ciclo Básico
“FÍSICA MODERNA E SUAS APLICAÇÕES NA CIÊNCIA E TECNOLOGIA”
Campinas-SP 
Introdução
Quando se pensa em física nós dias atuais é impossível passar despercebido descobertas, teorias e ideias propostas anos atrás, alias tudo que conhecemos hoje se deve a estudos e quebras de paradigmas do passado.
O físico teórico Albert Einstein Alemão que viveu entre 1987 a 1955, é um ícone da física, que entre publicações cientificas e não cientificas somam mais de 450 trabalhos publicados, colecionou conquistas intelectuais, seu nome é associado a palavra gênio e não por menos em 1999 foi eleito por 100 físicos renomados como o mais memorável físico de todos os tempos.
Os principais trabalhos de Albert Einstein foram:
Teoria Especial da Relatividade 1905;
Teoria Geral da Relatividade 1916;
Investigações sobre a Teoria do Movimento Browniano 1926;
Evolução da Física 1938;
Alem de seus trabalhos científicos foram publicados ainda trabalhos não científicos sendo os principais Sobre Sionismo em 1930, Minha Filosofia em 1934 e Meus últimos anos em 1950.
Albert Einstein
Einstein foi o responsável pela revolução na física do século XX ao apresentar a Teoria da Relatividade, que contrario da geometria Euclidiana que apresentava a ideia que o universo era plano e o tempo absoluto a teoria da relatividade apresentava a combinação espaço- tempo em um formato curvo.
Um dos motivos que levou Einstein a criar a teoria da relatividade restrita foi que ele acreditava que a mecânica newtoniana já não era mais suficiente para reconciliar as leis da mecânica clássica com as leis do campo eletromagnético que se estendeu até a teoria da relatividade geral em um artigo publicado em 1916 abordando campos gravitacionais.
A teoria da relatividade foi apresentada em duas partes sendo em 1905 a teoria da relatividade restrita e em 1916 a teoria da relatividade geral. Neste trabalho serão abordados os assuntos referentes a teoria da relatividade restrita.
A aplicação prática das pesquisas físicas, implicam na aproximação de pessoas, no melhor controle do mundo em que vivemos, permitindo que possamos evitar alguns desastre naturais, que poderiam abreviar a vida no mundo.
E assim temos como exemplos o: Fóton Emissor - A tecnologia de tratamento de cristais. Estimulante do TIMO - Um aparelho que tem as mesmas características de um fóton emissor.  Leitor de código de barras - Aparelho constituído de um fotodiodo emissor e um fotodiodo receptor dispostos frente a frente. Tomografia por emissão de Pósitrons (PET) - É por definição uma técnica de diagnóstico por imagem, usado na medicina nuclear, que usa conceitos de física moderna, que permitem a investigação da fisiologia do nosso corpo, que seu uso permite a detecção de:
Tumores;
Aneurismas;
Investigação do funcionamento da Tireoide, e Pulmões. Esses são alguns exemplos de muitos existentes hoje em dia, porém citei os que mais me agradam.
 Revisão Bibliográfica 
Isaac Newton e Galileu Galilei estabeleceram as bases para o estudo da Física. Eles demonstraram que a verdade deve ser alcançada através da lógica e de experiências controladas e não somente através do pensamento como acreditavam os gregos e romanos da antiguidade. Quando Newton formulou a suas teorias estava estabelecendo um programa para a Ciência: Determinar as forças que regem o universo e as suas leis.
Na época de Newton e após as suas teorias predominava a ideia mecanicista: o universo funcionava de maneira organizada e previsível, como uma máquina. Se alguma inteligência pudesse conhecer a posição e a velocidade de todos os corpos e estivesse informada sobre as forças que agem neles, seria capaz de determinar o passado e futuro de qualquer objeto.
Porém alguns fatos começaram a abalar a simplicidade e previsibilidade destes pensamentos. Alguns surgiram com o estudo da luz. Afinal o que seria a luz? As experiências começaram a mostrar que hora ela se comportava como partícula, hora como onda. Qual a velocidade da luz? Porque essa velocidade é sempre constante?
Outras questões surgiram com o estudo da eletricidade e de outras áreas. Qual a origem deste fenômeno que tem carga positiva ou negativa? E quanto ao magnetismo? De onde vem? Como explicar as reações químicas ou o calor do sol? Algumas dessas questões possuíam respostas e outras só levavam a novas perguntas.
Enquanto isso a matemática desenvolveu novas ferramentas. Avançou o estudo da probabilidade. O estudo da geometria levava a imaginar o espaço de maneira inteiramente nova enquanto certas teorias eram extremamente difíceis de imaginar.
Soluções
Numa época em que a ciência mergulhava em profunda crise e as mentes mais talentosas do mundo duvidavam de suas próprias convicções, um jovem funcionário de uma biblioteca suíça publica várias teorias. Em uma delas explica o Movimento Browniano, a misteriosa trajetória de partículas (pólem, por exemplo) sobre a água parada. Em outra, mostra como ocorre o efeito fotoelétrico, a geração de eletricidade a partir da luz, que varia conforme a sua frequência. Lança também a Teoria da Relatividade, segundo a qual o tempo e o espaço dependem do referencial em que o objeto é observado. O Jovem se chamava Albert Einstein, recém-formado na Escola Politécnica de Zurich. Pouco antes, Max Planck havia solucionado o problema da radiação do corpo negro.
Um corpo que não reflete luz emite radiação de acordo com sua temperatura. Porém essa radiação não variava conforme previam as teorias clássicas. Para explicar essa contradição, Planck supôs que a energia era emitida de maneira quantizada, quer dizer, em quantidades bem definidas, como se fossem pequenos pacotes de energia.
Revolução - As teorias do início do século tiveram grande impacto sobre o desenvolvimento da Física. A partir delas, chegamos a diversas outras conclusões que revolucionaram a Ciência e cujo impacto experimentamos até hoje no desenvolvimento do eletrônica, das telecomunicações, na medicina e em muitas outras áreas. O estudo dessas teorias e suas consequências denominaram Física Moderna.
Entre os resultados obtidos com o estudo da Física Moderna temos:
Matéria e Energia são equivalentes - A matéria pode ser considerada uma grande quantidade de energia organizada. Algumas das provas de que isso é verdade são as usinas nucleares e as bombas atômicas que utilizam a energia contida em pequenas quantidades de matéria. A fórmula proposta por Einstein que demonstra essa equivalência é:
E = mc²
Onde:
E = Energia
m = Massa
c = Velocidade da Luz
Tempo e Espaço dependem do referencial - As medidas de tempo e espaço não são iguais para todos. Se um observador move-se em velocidade próxima a da luz, o tempo se dilata e o espaço se comprime em relação a um outro observador em repouso. Hoje em dia satélites do sistema GPS possuem correção dos seus relógios devido aos efeitos da relatividade.
A Mecânica Quântica - Se a energia se propaga de maneira quantizada, a matéria e energia são equivalentes e o tempo-espaço é relativo as teorias de Newton deixam de ser aplicáveis a muitos fenômenos, principalmente em corpos muito pequenos como átomos e moléculas. A partir daí surge a Mecânica Quântica para estudar alguns destes casos.
O princípio da Incerteza de Heisenberg no estudo da Mecânica Quântica descobre-se que quanto maior a precisão para definir a velocidade de uma partícula, menor será a precisão para identificar sua posição e vice-versa. Isso não se deve a erros de medição: é uma lei da natureza. Este é, de maneira simplificada, o princípio da incerteza de Heisenberg.
Atualmente o maior desafio da Física Moderna é formular teorias que reúnam a Mecânica Quântica e a Relatividade de Einstein, formando uma espécie de "Teoria do Tudo" criando a base para entender todos os fenômenos do Universo.
 Aplicações na ciência e tecnologiaA Física Moderna é vista como uma nova fase nas investigações científicas, como um novo desafio proposto à inteligência e perseverança humanas. Quando, nos finais do século XIX Lord Kelvin (o físico J.J.Thomson) tinha declarado que na Física haviam apenas alguns detalhes insignificantes a serem desenvolvidos, pensou-se que a compreensão da totalidade através de uma perspectiva alicerçada na Física tinha atingido o seu auge. Eis que, ambicionando-se clarificar duas das “nuvens” que tomavam forma no seu horizonte (uma delas era a distribuição de energia na radiação de um corpo aquecido), surgiram as teorias e os estudos mais revolucionários da História desta ciência: a Teoria da Relatividade, a Teoria Quântica e também a Radioatividade.
 Desenvolvendo trabalhos espantosos nestas novas ideias, Planck, Einstein, Bohr, Schrödinger, Heisenberg, de Broglie, Born, Pauli, Dirac, Becquerel, os Curie, entre outros, trouxeram-nos um mundo mais rico, na medida em que nos presentearam com uma vastíssima gama de aplicações que nos convidam a espreitar uma vida repleta de novas oportunidades e um futuro bem mais promissor.
Sumariamente, apresentamos algumas das principais áreas e respectivos exemplos de aplicações da Física Moderna:
Indústria Tecnológica (todos os equipamentos high-tech):
 Computação (componentes como microprocessadores e processadores quânticos), que se baseia no efeito de “de coerência prolongada”. Este efeito só recentemente foi considerado, e é basicamente o desaparecimento dos efeitos quânticos num corpo macroscópico numa escala de tempo curta. Logo, estes microdispositivos permitem manipular um enorme número de partículas, o que torna os computadores ainda mais rápidos.
 Nanotecnologia: o estudo da Física Moderna permite uma melhor compreensão do mundo atómico, o que permite superar as importantes modificações das propriedades físicas e químicas que se mostram na passagem do mundo macroscópico para o mundo nanométrico. Assim, vê-se permitida a manipulação e caracterização de materiais à escala nanométrica, cuja produção promete revolucionar as propriedades dos materiais e até mesmo a concepção de novos dispositivos baseados em fenómenos físicos quânticos.
Microscopia Electrónica: o princípio de funcionamento assenta na mecânica quântica. Num dos tipos, a amostra é “varrida” por uma sonda carregada eletricamente, gerando-se uma diferença de potencial entre a sonda e a amostra; no outro tipo, sobre uma amostra incide-se uma radiação que resulta na ionização dos átomos e na produção de sinais. As variações de corrente eléctrica e as alterações de comprimentos de onda determinam as colinas e vales da superfície e caracterizam cada espécie atómica, respectivamente.
 Fotografia/Cinematografia: através de meios químicos é conseguida a fixação de imagens que posteriormente são expostas a radiação (infravermelha e ultravioleta). As sequências de fotografias e as fotografias de objetos em movimento deram origem ao cinema.
 Indústria/ Engenharia de Materiais (nesta secção pode-se enquadrar também a engenharia civil, a mecânica e a indústria metalúrgica):
Novas ligas/fibras metálicas e plásticas, que conferem maior resistência e fiabilidade aos materiais.
 Processos de controlo (ex: qualidade e segurança), que se baseiam nos raios X, que permitem a visualização de corpos opacos.
 - Medicina:
 - Ressonância Magnética
 - Radioterapia
 Genética/Biologia Molecular: a difração de raios X permite determinar estruturas microscópicas, como a do DNA em 1953 por Crick e Watson, sendo uma ferramenta na investigação das estruturas genéticas.
Tomografia PET: esta técnica permite ver o funcionamento dos órgãos, injetando-se no pacientes marcadores radioativos que reagindo com os positrões emitidos entram em processos de decaimento permitindo ao dispositivo determinar a trajetória de fotões e determinar o percurso do marcador radioativo, informando acerca do funcionamento dos órgãos do paciente.
 Cosmética: os elementos como o Rádio eram utilizados na remoção de sinais e outros aglomerados de da pele.
Telecomunicações:
- Tele móveis, televisão, rádio, etc.: o funcionamento destes aparelhos e de outros da mesma família baseia-se na transmissão de informação sob a forma de sinais eléctricos e radiações eletromagnéticas.
 Satélites, GPS, etc.: como os satélites se encontram muito acima da superfície terrestre e a sua velocidade orbital é elevada, os efeitos da relatividade são muito evidentes, particularmente na medição do tempo. Isto era de prever, pois os relógios num referencial em movimento tendem a atrasar-se. Apesar de serem usados relógios atómicos bastante precisos, há necessidade de sincronizá-los, de modo a compensar as discrepâncias nas medições.
 Geologia: a visualização, determinação e interpretação do interior da estrutura atómica vieram permitir o estudo das composições das rochas, terrenos, sais minerais, etc.
 - Cristalografia
 - Mineralogia
 Produção de Energia
 Células Fotovoltaicas: baseiam-se no efeito fotoelétrico para produzirem energia eléctrica.
 Centrais Nucleares: a manipulação de núcleos atómicos de certos elementos permite a produção de enormes quantidades de energia.
 Espectroscopia: no século XIX tornou-se um instrumento fundamental na química, essencialmente na identificação de elementos. As linhas dos espectros (de emissão e de absorção) correspondem a frequências exatas distintas de absorção e emissão da radiação, o que é explicado pelos diferentes estados quânticos (e transições electrónicas) dos elementos.
Impactos produzidos na sociedade
A Física inovou muito esse século XXl, não só na melhoria continua da tecnologia, mais sim, salvando pessoas com suas inovações e descobertas dia após dia (o que também inclui suas melhorias).
 A termologia, assim como outros ramos da física, também é muito importante no cotidiano, por exemplo: no dimensionamento de fios elétricos, há uma preocupação com a potência dissipada nos fios, pois o numero de agrupamento de fios por conduite, o tipo de conduite, os tipos de cargas acionadas (motores, lâmpadas, etc), o regime de serviço (media de tempo em que o equipamento fica ligado por dia), bem como a frequência de chaveamento do equipamento, o tipo de ambiente que expõe a instalação elétrica são dados cruciais (de projeto) necessários para que o eng. elétrico possa fazer um correto dimensionamento dos fios, para que não haja sobreaquecimento dos mesmos, garantido uma relação entre segurança e economia. 
 Na mecânica posso citar a preocupação entre a transformação da energia cinética em energia térmica (freios a disco). Nesse momento o material do disco (cerâmica) precisa ter certas propriedades químicas capazes de resistir a freagem do veiculo (alta temperatura e desgaste). Isso é só um exemplo dentre varias aplicações. 
 Em dia chuvoso a física nos orienta a não andar sob a chuva com um garfo de metal nas mãos, pois isto pode acarretar a atração de uma descarga elétrica (Raio) que pode nos matar. 
 Resumindo a física se aplica em nosso cotidiano na descoberta de explicações para os fenômenos, físicos e para o melhor entendimento, buscando sempre facilitar a nossas vidas.
	Leitor do código de barras – feito de um fotodiodo emissor e de um fotodiodo receptores dispostos frente a frente, capta variações da luz incidente quando o código é movido manualmente entre esses dois componentes. Depois, o aparelho converte os dados do sistema binário para um correspondente decimal. Esse leitor, muito usando, na verdade maioria dos lugares vimos, principalmente em lojas grandes, etc.
	Difícil pensar em algo que a Física moderna nos impacta de forma negativa, pois ela sendo bem usada, nós trará muitos benefícios, facilitando nosso cotidiano, mas, como tudo que é demais, pode nos prejudicar sim, como qualquer outra coisa que caia em mãoserradas, pode acontecer diversas coisas, não só como benefícios, mas também como malefícios. 
Efeito do trabalho na formação do aluno
A física moderna merece crédito por grande parte das tecnologias inovadoras desenvolvidas no século XX e seu conhecimento é imprescindível para a formação profissional de engenheiros prontos para enfrentar os desafios emergentes de uma economia do conhecimento no século XXI. Para enfrentar estes desafios, argumentamos que a formação profissional contemporânea em engenharia deve contemplar a compreensão dos princípios físicos necessários para as ciências modernas como, por exemplo, a nanociência, e sua aplicação na constituição de novas tecnologias. 
O constante avanço da tecnologia que se faz presente na sociedade principalmente a partir do final do século XIX e início do século XX traz questionamentos, discussões e propostas pelos profissionais do ensino de Ciências, principalmente do ensino de Física às matrizes curriculares do Ensino Médio (EM). Entende-se que há uma necessidade impreterível da inserção dos conteúdos de Física Moderna e Contemporânea (FMC) na formação básica do aluno para que este possa se contextualizar no mundo tecnológico atual, participar da atual sociedade e exercer seu papel de cidadão. Por meio de análises e pesquisas em instituição de ensino pública constatamos que na maioria das vezes os educandos estão cheios de informações e, em especial na área da Ciência, mas não sabem fundamentar os princípios e conceitos envolvidos no assunto. Com isso demonstramos que o ensino da maneira como está ocorrendo hoje já não atende mais às necessidades de um aprendizado significativo. Necessitamos de novos meios e métodos de ensino.
O ensino de física no nível médio não tem acompanhado os avanços tecnológicos ocorridos nas duas ultimas décadas e tem se mostrado cada vez mais distante da realidade dos alunos. O currículo obsoleto, desatualizado e descontextualizado representa um problema tanto para os professores quanto para os estudantes e torna a prática pedagógica, que normalmente se resume ao quadro de giz, monótona e desinteressante para os atores envolvidos nesse processo. Nesse sentido, pesquisas estão sendo realizadas a fim de desenvolver estratégias que possam promover a motivação e o diálogo nas aulas de ciências, especificamente nas de física. Uma das vertentes que tem se destacado e a introdução de tópicos de física moderna.
Nas ultimas décadas os avanços científicos e tecnológicos tem despertado nos jovens olhares mais atentos sobre temas relacionados as ciências de uma forma geral. A física, em particular, tem contribuído de forma significativa nesse sentido, principalmente para o desenvolvimento da medicina e das engenharias.
A lacuna provocada por um currículo de física desatualizado resulta numa prática pedagógica desvinculada e descontextualizada da realidade do aluno. Isso não permite que ele compreenda qual a necessidade de se estudar essa disciplina que, na maioria dos casos, se resume em aulas baseadas em fórmulas e equações matemáticas, excluindo o papel histórico, cultural e social que a física desempenha no mundo em que vive.
 Conclusão
Em relação aos fatos levantados neste trabalho, pode-se levar em conta que tudo que mexemos hoje, tem a ver com tecnologia que surgiu da Física moderna, se não tudo, a grande maioria sim, isso por parte de tecnologia, crescimento e desenvolvimento humano crescendo juntamente a esse tal fenômeno.
Todos nos sabemos da capacidade e força de vontade de cada um, assim depende apenas de nós mesmos para entender algo tão complexo e ao mesmo tempo tão incrível q é essa tal de Física Moderna. Conceitos perturbadores, que mexem com toda nossa mente, mas nada nessa vida é impossível. 
Dentre elas, podemos indicar uma tal de Física Quântica, que se envolve nessa Física moderna. A ciência progride com vagar, mas com segurança. Foram necessários cerca de trinta anos para a Mecânica Quântica surgir. Relatamos os aspectos mais interessantes dessa aventura, desde a nossa panela quente até a anti-matéria. Muitos detalhes tiveram, necessária e compreensivelmente, de ser omitidos.
Para finalizar, devemos acrescentar que, apesar de seu inegável êxito, a Mecânica Quântica é uma teoria. Além disso, ainda não bem compreendida. Há questões, principalmente de interpretação, que ainda não foram resolvidas. Mesmo assim, não falta quem se julgue conhecedor dos mistérios que a teoria cuidadosamente não revela. Também não é raro encontrar quem abusa, principalmente do termo "quântico", para dizer um monte de tolices, ou de melhor forma, de enrolar pessoas e não falar termos com precisão. 
Por fim, creio que nesse mundo de hoje, na qual somos surpreendidos todos os dias, de certa forma, a Física Moderna ainda tem muito o que crescer e se desenvolver, junto ao homem.
 Referencia Bibliográfica
http://www.redalyc.org/html/2510/251019501005/
https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/o-que-fisica.htm
http://fisicamoderna12a.blogspot.com
https://mundoeducacao.bol.uol.com.br