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UNIVERSIDADE PAULISTA ANA LUIZA C. NASCIMENTO R.A. T396JA2 EDCARLA TEIXEIRA DOS REIS R.A. B869FF1 JESSICA CAROLINE MENDES R.A. B598042 JOÃO DE SOUZA NETO R.A. B817631 JOSIANE DE OLIVEIRA R.A. B682604 LUCAS LUCIANO DE SOUZA R.A. B910HG4 LUCIANO AUGUSTO DA SILVA R.A. B673923 MÁRCIO APARECIDO BARBOSA R.A. B4173A4 MATHEUS FAUSTO DA SILVA R.A. B976AA5 UENDEL GABRIEL GERMANO R.A. B7015I4 ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS RAIOS-X E SUAS APLICAÇÕES NA CIÊNCIA E TECNOLOGIA RIBEIRÃO PRETO 2014 ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS RAIOS-X E SUAS APLICAÇÕES NA CIÊNCIA E TECNOLOGIA Trabalho de APS do curso de Engenharia Civil (ciclo básico), terceiro semestre, turno matutino, da Universidade Paulista – UNIP. Orientadora: Prof.ª Adriana Touso Longo. RIBEIRÃO PRETO 2014 ANA LUIZA C. NASCIMENTO R.A. T396JA2 EDCARLA TEIXEIRA DOS REIS R.A. B869FF1 JESSICA CAROLINE MENDES R.A. B598042 JOÃO DE SOUZA NETO R.A. B817631 JOSIANE DE OLIVEIRA R.A. B682604 LUCAS LUCIANO DE SOUZA R.A. B910HG4 LUCIANO AUGUSTO DA SILVA R.A. B673923 MÁRCIO APARECIDO BARBOSA R.A. B4173A4 MATHEUS FAUSTO DA SILVA R.A. B976AA5 UENDEL GABRIEL GERMANO R.A. B7015I4 RESUMO O presente trabalho, realizado pelo grupo de alunos do terceiro semestre, ano 2014 do curso de Engenharia Ciclo Básico da Universidade Paulista - UNIP, tem por finalidade apresentar uma pesquisa científica a partir de temas propostos, abordando desde as origens e descobertas até os dias atuais, as aplicações na ciência e tecnologia e os impactos causados na sociedade. Os temas sugeridos para este trabalho de Atividades Práticas Supervisionadas foram ao todo onze, dos quais deveríamos escolher um para a realização da pesquisa. São eles: • Desenvolvimento histórico dos modelos atômicos; • Radioatividade e suas aplicações na indústria; • Raios-X e suas aplicações na ciência e tecnologia; • Mecânica quântica; teoria da Relatividade Restrita; • Fusão nuclear e reatores nucleares de fissão; • Fusão nuclear e reatores nucleares de fissão; • Física do Sol; • Efeito fotoelétrico e efeito Compton, com aplicações na ciência e tecnologia; • Física nuclear (conceitos, reações e aplicações); • Raio Laser e suas aplicações na ciência e tecnologia. Fizemos uma pesquisa superficial acerca de todos os temas propostos, fato este que deixou a todos fascinados pela tamanha gama de detalhes, fatos, descobertas e implicações que compõem os campos científicos a serem abordados; uma pesquisa aprofundada sobre todos os temas levaria meses, talvez anos, pela quantidade de informações interessantíssimas e opções de pesquisas oferecidas. Após discutirmos sobre as descobertas feitas sobre os vários temas, um em especial terminou por cativar a todos: Raios-X. Este tipo de onda pode ser aplicado, além dos meios já conhecidos como a medicina, em muitos outros setores da ciência e tecnologia, inclusive na construção civil. Por ser esta área objetivo do nosso curso, decidimos então focar a pesquisa no tema "Raios-X". A descoberta, suas aplicações e impactos serão explanados ao longo desta pesquisa acadêmica. SUMÁRIO 1 O QUE SÃO RAIOS-X? ....................................................................................... 4 2 A MÁQUINA DE RAIOS-X ................................................................................... 6 3 OS RAIOS-X FAZEM MAL À SAÚDE ................................................................. 9 4 OUTRAS UTILIDADES PARA OS RAIOS-X ..................................................... 10 4.1 Aplicação dos Raios-X nas indústrias ................................................................ 10 4.2 Aplicação dos Raios-X na medicina ................................................................... 10 4.3 Aplicação dos Raios-X na Química .................................................................... 11 4.4 Aplicação dos Raios-X na construção civil. ........................................................ 11 5 APLICAÇÕES RELEVANTES DA DIFRAÇÃO DE RAIOS-X NA ENGENHARIA CIVIL .................................................................................................................. 12 5.1 Carbonatação ..................................................................................................... 12 5.2 Dispositivos com controle de temperatura.......................................................... 12 5.3 Tensão Residual ................................................................................................ 13 5.4 Cloretos .............................................................................................................. 13 5.5 Biodeterioração do concreto ............................................................................... 13 6 IMPACTOS NA SOCIEDADE ............................................................................ 16 7 EFEITO DO TRABALHO NA FORMAÇÃO DO ALUNO ................................... 19 8 CONCLUSÃO .................................................................................................... 22 REFERÊNCIAS .................................................................................................. 23 4 1 O QUE SÃO RAIOS-X? Raios X são basicamente o mesmo que os raios de luz visíveis. Ambos são formas de ondas de energia eletromagnética carregadas por partículas chamadas fótons. A diferença entre raios X e raios de luz visível é a energia dos fótons individualmente. Isto também é chamado de comprimento de onda dos raios. Nossos olhos são sensíveis ao comprimento de onda da luz visível, mas não ao comprimento de onda mais curto, das ondas de maior energia dos raios X ou ao comprimento de onda mais longo de menor energia das ondas de rádio. A região dos raios X estende-se dos 2,4x1016 Hz aos 5x1019 Hz, com comprimentos de onda extremamente reduzidos, quase sempre inferiores aos diâmetros atômicos. Assim como muitas das grandes descobertas do ser humano, a tecnologia dos raios X foi inventada completamente por acidente. Em 1895, um físico alemão chamado Wilhelm Roentgen fez essa descoberta enquanto fazia uma experiência com feixes de elétrons em um tubo de descarga de gás. Roentgen percebeu que uma tela fluorescente (em inglês) em seu laboratório começava a brilhar quando o feixe de elétrons era ligado. Somente essa reação não era tão surpreendente: material fluorescente normalmente brilha ao reagir com radiação eletromagnética; mas o tubo de Roentgen estava rodeado com papelão grosso e preto. Roentgen supôs que isso bloquearia a maior parte da radiação. Roentgen colocou vários objetos entre o tubo e a tela e ela ainda brilhava. Finalmente, ele colocou sua mão na frente do tubo e viu a silhueta de seus ossos projetada na tela fluorescente. Assim ele acabava de descobrir os raios X e uma de suas aplicações mais importantes. A extraordinária descoberta de Roentgen possibilitou um dos maiores avanços na história humana. A tecnologia dos raios X permite que os médicos vejam através dos tecidos humanos e examinem, com extrema facilidade, ossos quebrados, cavidades e objetos que foram engolidos. Procedimentos com raios X modificados podem ser usados para examinar tecidos mais moles, como os pulmões, os vasos sanguíneos ou os intestinos. Os átomos que compõem os tecidos do nosso corpo absorvem bem fótons de luz visível. A energia dos fótons deve combinar com as diferenças de energia entre as posições dos elétrons. Ondas de rádio não têm energia suficiente para mover elétrons 5 entre orbitais em átomos maiores, então conseguem passar pela maioria dos materiais. Fótons de raios X também passam através de vários objetos, mas por outra razão: eles têm muita energia. Eles podem, entretanto,arrancar um elétron de um átomo. Uma parte da energia do fóton dos raios X trabalha para separar o elétron do átomo e o restante é usado para fazê-lo se movimentar fora do átomo. Um átomo maior tem mais chances de absorver um fóton de raios X desta maneira, porque em átomos maiores as diferenças de energia entre os orbitais são maiores e essa energia se ajusta melhor com a energia do fóton. Átomos menores, em que os orbitais dos elétrons estão separados por níveis de energia relativamente baixos, têm menos chances de absorver fótons de raios X. Os tecidos macios do nosso corpo são feitos de átomos menores e por isso absorvem muito bem os fótons dos raios X. Os átomos de cálcio que fazem nossos ossos são muito maiores, então são melhores para absorver fótons de raios X. 6 2 A MÁQUINA DE RAIOS-X O coração de uma máquina de raios X é um par de eletrodos, um cátodo e um ânodo, que ficam dentro de um tubo de vidro a vácuo. O cátodo é um filamento aquecido, como o que você vê em uma lâmpada fluorescente. A máquina passa corrente pelo filamento, aquecendo-o. O calor expulsa os elétrons da superfície do filamento. O ânodo positivamente carregado é um disco achatado feito de tungstênio, que atrai os elétrons através do tubo. A diferença de voltagem entre o cátodo e o ânodo é extremamente alta; então, os elétrons movimentam-se pelo tubo com bastante força. Quando um elétron, em alta velocidade, choca-se com um átomo de tungstênio, um elétron que está em uma camada mais interna do átomo é liberado. Com isso, um elétron que está em um orbital com energia imediatamente mais alto (mais externo) migra para aquele nível de energia mais baixo (mais interno), liberando sua energia extra na forma de um fóton. Assim um fóton de raios X é a energia liberada num choque de elétrons. Figura 1 - O elétron livre colide com o átomo de tungstênio, tirando um elétron de um orbital mais baixo. Um elétron de um orbital mais alto preenche a posição vazia, liberando seu excesso de energia como um fóton. Elétrons livres também podem gerar fótons sem atingir um átomo. O núcleo de um átomo pode atrair um elétron e com uma velocidade que apenas altere seu curso. 7 Como um cometa girando ao redor do Sol, o elétron diminui a velocidade e muda de direção à medida que passa pelo átomo. Essa ação de "freio" faz o elétron emitir excesso de energia na forma de um fóton de raios X. Figura 2 - O elétron livre é atraído para o núcleo do átomo de tungstênio. À medida que o elétron passa, o núcleo altera seu curso. O elétron perde energia, que é liberada como um fóton de raios X. As colisões de alto impacto envolvidas na produção dos raios X geram muito calor. Um motor gira o ânodo para que ele não derreta (o feixe de elétrons não está sempre focalizado na mesma área). Uma camada de óleo frio ao redor da ampola também absorve calor. Todo o mecanismo é protegido por uma blindagem grossa de chumbo. Ela evita que os raios X escapem em todas as direções. Uma pequena abertura na blindagem permite que alguns dos fótons de raios X escapem em um pequeno feixe. Esse feixe passa por uma série de filtros até chegar ao paciente. Uma câmera no outro lado do paciente grava o padrão de raios X que passam através de seu corpo. A câmera de raios X usa a mesma tecnologia de filmes que uma câmera comum, mas a reação química é acionada por luz de raios X em vez de luz visível. Veja Como funciona o filme fotográfico para saber mais sobre esse processo. 8 Geralmente, os médicos deixam a imagem no filme como um negativo. Isso quer dizer que as áreas que são expostas a mais luz ficam mais escuras e as áreas expostas a menos luz aparecem mais claras. Materiais duros, como ossos, aparecem em branco e materiais mais macios aparecem em preto ou cinza. Os médicos podem visualizar materiais diferentes variando a intensidade do feixe de raios X. 9 3 OS RAIOS-X FAZEM MAL À SAÚDE A descoberta dos raios X provocou um impacto extraordinário no mundo da medicina; eles permitem que um paciente seja examinado internamente sem nenhuma cirurgia. Mas os raios X também podem ser perigosos. No princípio da descoberta dos raios X, muitos médicos ficaram expostos e expuseram seus pacientes aos feixes por longos períodos. Consequentemente, médicos e pacientes começaram a desenvolver doenças causadas por radiação e a comunidade médica percebeu que algo estava errado. O problema é que os raios X são uma forma de radiação ionizante. Quando a luz normal atinge um átomo, ela não muda esse átomo de maneira significativa. Mas quando raios X atingem um átomo, ele pode expulsar elétrons do átomo para criar um íon, um átomo eletricamente carregado. Então, os elétrons livres colidem com outros átomos para criar mais íons. A carga elétrica de um íon pode gerar uma reação química anormal dentro das células. Entre outras coisas, a carga pode quebrar as cadeias de DNA. Uma célula com uma cadeia de DNA quebrada pode morrer ou o DNA desenvolver uma mutação. Se várias células morrerem, o corpo pode desenvolver várias doenças. Se o DNA sofrer mutação a célula pode se tornar cancerígena - e este câncer pode se espalhar. Se a mutação é em um espermatozoide ou em um óvulo, pode causar defeitos de nascença. Por causa de todos esses riscos, atualmente os médicos usam os raios X moderadamente. Mesmo com estes riscos, o raio X ainda é uma opção mais segura que a cirurgia. As máquinas de raios X são ferramentas médicas valiosas, assim como são valiosas em segurança e em pesquisa científica. Elas são uma das invenções mais úteis de todos os tempos. 10 4 OUTRAS UTILIDADES PARA OS RAIOS-X As contribuições mais importantes da tecnologia dos raios X têm sido no mundo da medicina, mas os Raios-X desempenham um papel crucial também em várias outras áreas. Os Raios-X são essenciais na pesquisa envolvendo a teoria da mecânica quântica, cristalografia e cosmologia. Na indústria, scanners de Raios-X são muito usados para detectar pequenas falhas em equipamentos de metal pesado. Scanners de Raios-X se tornaram também equipamentos padrão em segurança de aeroportos. Na construção civil serve para visualizar com mais perfeição as micro fissuras, onde a visualização do homem não enxergaria ao olho nu ou com outros tipos de mecanismo. 4.1 Aplicação dos Raios-X nas indústrias No meio industrial os Raios-X são utilizados como meio de identificar a qualidade dos matérias como meio de identificar imperfeições internas na fabricação de alguns matérias como no caso na fabricação de aviões, ou equipamentos nuclear são materiais que devem ser feitos com total perfeição pois em caso de falha põem em risco a vida de milhares de pessoas, para que na fabricação desses itens possa ser possível um índice tão alto de perfeição as industrias usam raios x para que possam garantir que seus produtos estão com zero de falha. Podemos citar também a irradiação de alimentos por Raios-X para prolongar o período de conservação. 4.2 Aplicação dos Raios-X na medicina Um dos exames mais realizados em hospitais hoje em dia são os exames de Raios-X afinal que nunca precisou fazer um ele serve para que os médicos possa nos enxergar por dentro sem precisar fazer nenhum tipo de corte ou cirurgia o Raios-X é feito de maneira pratica e rápida e sem dor. 11 Logo depois do seu descobrimento os Raios-X foram usados exclusivamente na área médica para diagnosticar fraturas nos ossos, somente a partir de 1920 que ele passou a ser utilizado para outras finalidades. Na saúde os Raios-X são empregados em três áreas distintas, que são: Radioterapia, Radiologia Diagnóstica e Medicina Nuclear. Aplicação dos Raios-X na segurança de aeroportos Para detectar substâncias ilícitas, como explosivos, drogas e armas, existem equipamentos de Raios-X instalados em pontos de fiscalização nos aeroportos.Os funcionários da segurança usam os Raios-X para examinar as bagagens dos passageiros (os objetos metálicos são mais opacos aos Raios-X, sendo por isso vistos por contraste). 4.3 Aplicação dos Raios-X na Química A difração dos Raios-X é utilizada para se obter características importantes sobre a estrutura de um composto qualquer, gerando resultados muito precisos. Quando os raios incidem sobre um cristal, por exemplo, ocorre a penetração do raio na rede cristalina e, a partir disso, temos várias difrações e interferências construtivas e destrutivas, os Raios-X interagem com os elétrons da rede cristalina e serão difratados. Com o uso de um dispositivo capaz de detectar os raios difratados é possível traçar o desenho da rede cristalina pela forma da estrutura gerada pelo espalhamento que refletiu e difratou os Raios-X. 4.4 Aplicação dos Raios-X na construção civil. O Raio-X é usado na construção civil, para que se possa avaliar com mais precisão as características do concreto e possíveis deteriorações, tais como trincas internas e a carbonatação, em locais onde a visualização do homem não enxergaria ao olho nu ou com outros mecanismos mais convencionais. 12 5 APLICAÇÕES RELEVANTES DA DIFRAÇÃO DE RAIOS-X NA ENGENHARIA CIVIL Na engenharia civil, a técnica é mais utilizada para a caracterização de elementos constituintes de um material de construção e é uma excelente técnica de varredura para a determinação da presença de materiais cristalinos em uma mistura, porém deve ser utilizada em conjunto com outras técnicas para uma melhor caracterização da amostra. A principal aplicação da difração de Raios-X refere-se à identificação de compostos cristalinos, sejam eles inorgânicos ou orgânicos. 5.1 Carbonatação A ação do CO2 sobre os constituintes do cimento hidratado é complexa, pois não se limita ao hidróxido de cálcio, mas ataca e degrada todos os produtos da hidratação do cimento. O concreto é um material poroso e o CO2 do ar penetra pelos seus poros. A reação mais simples e importante é a combinação com o hidróxido de cálcio liberado pela hidratação do cimento. A comprovação das áreas carbonatadas pode ser feita através de difração de Raio-X. Esta técnica também é utilizada para verificar a existência de alumínio em cimento. 5.2 Dispositivos com controle de temperatura Inúmeros processos de manufatura empregam temperaturas elevadas (e baixas também), nas quais os constituintes primários da amostra sofrem mudanças de fase em razão do aquecimento. Dentre estes destacam-se os processos metalúrgicos, cerâmicos e alguns de natureza química. Um acessório de alta temperatura para difratometria de Raios-X permite o aquecimento controlado da amostra e, eventualmente, o controle simultâneo da atmosfera a que ela está submetida, paralelamente à coleta do difratograma. Vários difratogramas podem ser coletados a diferentes temperaturas e/ou condições de pressão parciais de gases, visando estudar o equilíbrio do sistema e as mudanças de fases envolvidas. 13 5.3 Tensão Residual A tensão em um material pode causar dois efeitos distintos sobre o difratograma. Se a tensão corresponder a um esforço uniforme, compressivo ou distensivo, também chamado de macrotensão, as distâncias da cela unitária dos cristais vão, respectivamente, diminuir ou aumentar, ocasionando um deslocamento na posição dos picos difratados. 5.4 Cloretos A concentração de cloretos necessária para promover a corrosão é fortemente afetada pelo pH do concreto. Portanto os efeitos da interação da carbonatação com os íons cloretos levam a uma aceleração da velocidade de corrosão quando comparada com a ocorrência dos ataques de forma independente. A medição de cloretos é feita em amostras de pó retiradas do concreto, em diferentes profundidades da estrutura, e a análise quantitativa é feita por via química ou por análise de fluorescência de Raio-X. 5.5 Biodeterioração do concreto A biodeterioração é a mudança indesejável nas propriedades do material, devido à ação de microorganismos. Para identificar e avaliar a sanidade da microestrutura são utilizadas técnicas diretas como microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura e microscopia acústica de varredura, ou indiretas, tais como resistividade elétrica, termografia, porosimetria e por meio de difração de Raio-X. 14 Figura 3 - Difração dos Raios-X Figura 4 - Difratograma da areia Figura 5 - Difratograma de Raios-X de resíduo seco 15 Figura 6 - Aparelho utilizado no ensaio de difração dos Raios-X 16 6 IMPACTOS NA SOCIEDADE Poucos acontecimentos na história da ciência provocaram impacto tão forte e esse com certeza terá um lugar entre as 10 maiores descobertas da Medicina de todos os tempos em qualquer lista que se promova. Os Raios-X marcam o início da aplicação da tecnologia na medicina. Permitiu que os médicos, que até então dispunham apenas dos seus sentidos para avaliação dos pacientes, pudessem passar a “ver” o interior do corpo sem danificá-lo, identificando os dados morfológicos e anatômicos de órgãos e estruturas. Os Raios-X e os novos métodos de exames por imagem permitiram aos médicos diagnósticos mais precisos, tanto etiológicos como topográficos, e, principalmente, mais precoces, beneficiando os pacientes e otimizando a cura de muitas doenças até então tidas como incuráveis. O médico passou a ter maior segurança e apoio para tomar as decisões necessárias à conduta e ao tratamento. Propiciaram a documentação de todos os casos e possibilitaram a substituição de procedimentos cirúrgicos para diagnóstico e a introdução de técnicas terapêuticas menos invasivas. Como foi sua utilização? A nova técnica foi logo utilizada ou houve resistência? A exemplo de físicos e da imprensa, a comunicação da descoberta dos Raios-X por Roentgen apresentou também entre os médicos repercussões de toda ordem, tanto favoráveis como não. Enquanto a Europa acreditava numa revolução, a Associação Médica Americana mostrou resistência. Em pouco tempo, no entanto, os Raios-X tornaram-se uma verdadeira panaceia, tendo sua utilização indicada para os mais diversos fins e sem os cuidados que merecem o novo e desconhecido. O uso de Raios-X foi indicado inclusive para situações em que hoje há contra- indicação, como, por exemplo, tratamento de calvície e para a fabricação de moldes de sapato, casos em que a radiação era provocada sem necessidade médica. O desenvolvimento técnico de aparelhos e a aplicação de medidas de proteção permitiram a produção de equipamentos seguros e eficazes para diagnóstico e terapia. Encontram-se hoje difundidos em toda prática médica e são as ferramentas mais importantes na agilização da elucidação de estados patológicos. Quando a técnica chegou ao Brasil? Quem foi o primeiro a utilizá-la no país? Como a população recebeu o novo equipamento? O primeiro aparelho de Raios-X 17 chegou ao Brasil em 1897, era rudimentar e foi instalado na cidade de Formiga, Minas Gerais, pelo Dr. José Carlos Ferreira Pires. A primeira radiografia foi feita em 1898, de um corpo estranho na mão do então ministro Lauro Müller. As observações e pesquisas do Dr. Pires possibilitaram a publicação de muitos trabalhos em revistas científicas e congressos médicos. Quais são as técnicas usadas hoje que derivam da invenção do Roentgen? Atualmente, os Raios-X são utilizados para quais finalidades? Os Raios-X continuam a ter inúmeras aplicações clínicas e são utilizados rotineiramente na prática médica, odontológica e industrial. São cada vez mais necessários no atendimento de rotina e emergencial. A utilização dos Raios-X atingiu tanto a comunidade científica quanto a comunidade leiga e esta última, criou um folclore em torno do fenômeno e seu uso se propagou nos mais diversos fins sem maiores cuidados, inclusive sem necessidade médica.Os casos de morte ou invalidez nos primeiros anos do emprego dos Raios-X eram os únicos a causar impacto nas pessoas que se submetiam à exposição desenfreada dos raios, mas eram considerados apenas devidos a acidentes. Em meio a uma sociedade conservadora, o caráter sensacionalista adquirido pela descoberta além de virar moda em virtude dos fluoroscópios, se estendeu com a chegada do cinema, o que por sua vez, causou desconforto pois de acordo com a mentalidade da época, a nova tecnologia seria capaz de revelar os segredos do corpo; tanto que em 1902, em Nova Jérsei, Estados Unidos, deputados tentaram passar uma lei proibindo o uso da radiação x. Denominavam-se defensores da moralidade, e achavam que os Raios-X permitiriam a qualquer um ver os corpos nus de quem andasse pelas ruas. A lei não foi aprovada, inclusive porque no máximo, se veriam esqueletos. Após o desenvolvimento técnico de aparelhos e a aplicação de medidas de proteção, houve a produção de equipamentos seguros e eficazes para diagnóstico e terapia. São as ferramentas mais importantes na agilização da elucidação de estados patológicos. A maioria encontra-se difundidos em toda prática médica, odontológica e industrial. A introdução de fármacos e a incorporação da informática através do desenvolvimento científico no decorrer do último século, possibilitaram agregar outros 18 métodos de diagnóstico por imagem, tais como a tomografia computadorizada, a ressonância magnética, a ultrassonografia, a densitometria óssea e a medicina nuclear. Um dos usos mais relevantes dos Raios-X, além da área médica, é a análise de peças industriais (ensaio não- destrutivo) para a verificação de defeitos em artefatos metálicos e de borracha; notação que foi inicialmente aplicada por Roentgen que ao radiografar seu rifle de caça, observou uma pequena falha interna. Essa aplicação foi empregada com frequência na I Guerra Mundial, no controle de qualidade de artefatos bélicos (canhões, obuses etc.). As experiências pioneiras em que se radiografavam caixas de madeira fechadas com peças metálicas no interior são hoje reproduzidas em aeroportos, onde as bagagens são radiografadas pelo pessoal da segurança afim de evitar a criminalidade. 19 7 EFEITO DO TRABALHO NA FORMAÇÃO DO ALUNO Ao adentrarem em uma universidade, muitas vezes os estudantes desconhecem a quantidade de conhecimento que eles irão adquirir. Muitos preferem ler sobre as matérias que irão estudar, conteúdos que tais matérias irão abordar. Outros até procuram saber qual a formação dos professores e quais professores lecionarão. Outros preferem a surpresa de estudarem as matérias do curso para o qual prestou vestibular. Ao observar a gama de conhecimentos adquiridos na universidade, a maioria das pessoas se sente engrandecidas e muitas fazem até mesmo outros cursos. O tema escolhido para o desenvolvimento do trabalho foi sobre Raios-X e suas aplicações na ciência e na tecnologia. Um assunto que parecia superficial, apresentou um conteúdo imenso, em que foi possível não só aprender o conteúdo sobre o próprio tema, mas também sobre legislação, tecnologia e muitas áreas da ciência até então desconhecidas. Para que o tema fosse finalmente escolhido, foi necessário aprender sobre 11 assuntos diferentes, como: 1) Modelos atômicos: Neste tema seriam apresentados os modelos de Dalton, que foi o primeiro modelo apresentado; modelo de Thompson; Rutherford; Bohr; um modelo não conhecido como o modelo de Erwin Schrödinger; e o modelo atual. 2) Radioatividade e suas aplicações na indústria: Ao previamente estudar este tema, foi preciso aprender sobre radioatividade elementos radioativos. 3) Raios-X e suas aplicações na ciência e tecnologia: A escolha deste assunto se deu por vários fatores. O principal é o fato de que Raios-X são largamente utilizados em várias áreas, seja na área da saúde, seja na área industrial. Além de ser muito utilizado, é um tema bastante interessante por se tratar de um assunto relativamente prático no dia a dia. Foi possível aprender sobre os Raios-X, aplicações e riscos da exposição humana a esses raios. 20 4) Mecânica Quântica: Outro assunto interessante e um tanto complexo, é a mecânica quântica. Foi possível aprender que a mecânica quântica é a teoria física que obtém sucesso no estudo dos sistemas físicos, cujas dimensões são próximas ou abaixo da escala atômica, tais como moléculas, átomos, elétrons, prótons e outras partículas subatômicas. 5) Teoria da relatividade restrita: Foi possível aprender bastante sobre a teoria da relatividade restrita. Um assunto até então obscuro, se tornou claro. Essa teoria abrange dois temas muito importantes da teoria da relatividade, que são a relatividade especial e a relatividade geral. 6) Fissão Nuclear e reatores nucleares de fissão: Estes são temas superficialmente estudados no ensino médio. Este tema teve um efeito de aprendizado bastante interessante, pois foi possível perceber que a fissão nuclear é a quebra do núcleo de um átomo instável em dos átomos menores pelo bombardeamento de partículas como nêutrons. 7) Fusão Nuclear e reatores de fusão nuclear: Fusão Nuclear é o processo no qual dois ou mais núcleos atômicos se juntam e formam um outro núcleo de maior número atômico. 8) A física do Sol: Com o estudo sobre a física do sol, foi possível entender a composição do Sol, além de suas propriedades e características. 9) Efeito fotoelétrico e efeito Compton, com aplicações na ciência e tecnologia: Este efeito é a emissão de elétrons por um material, geralmente metálico, quando exposto a uma radiação eletromagnética. 10) Física Nuclear – conceitos, reações e aplicações: Física Nuclear é um assunto muito interessante e um tanto complexo, em que nos permite entender conceitos, reações e aplicações dela. 11) Raio Laser e suas aplicações na ciência e tecnologia: Após estudos, foi percebido que o raio laser é uma amplificação da luz foi emissão estimulada por radiação. Em resumo, pode-se dizer que a realização do trabalho foi de suma importância para adição de conhecimentos. Na Engenharia Civil, todos estes temas abordados são importantes, mas foi escolhido o Raio-X em função de ser um assunto presente no cotidiano. 21 O conhecimento adquirido é muito importante para a realização de tarefas até mesmo do dia a dia, pois com a gama de aplicação que os assuntos sugeriam foi possível observar muitos fatores práticos do dia a dia que muitas vezes não são observados. Conhecimento nunca sobra, portanto os assuntos são muito importantes para a vida não só acadêmica, mas também profissional e prática. 22 8 CONCLUSÃO Os Raios-X foram uma das mais importantes invenções da história do homem, pois com ele é possível ver além do que o olho humano consegue ver. A existência do homem é marcada por eventos evolutivos em que o mesmo, buscando praticidade e melhoria de vida e saúde, desenvolve mais a cada dia. Desde o momento em que o homem nasce, até o fim de seus dias, a busca por formas de vida mais prática se torna mais intensa. A tecnologia e a ciência estão sempre aptas a apresentar novas modalidades ao homem para que a vida se torne cada dia mais prática. A tecnologia destes raios foi de extrema importância não só para as áreas médicas, em radiografias, a fim de se perceber enfermidades nos ossos humanos sem a necessidade de fazer cirurgia. Esta tecnologia também foi útil para áreas industriais, comerciais, em aeroportos onde se pode detectar a presença de itens maliciosos prejudiciais para os voos sem abrir a bagagem dos passageiros, melhorar a conservação de alimentos e descoberta de novos elementos no espaço, respectivamente. Apesar das diversas vantagens dos Raios-X, também há desvantagens e riscos. A exposição do ser humano a esses raios é prejudicial à saúde porque pode matar célulasessenciais ao corpo humano, além da possibilidade de adquirir câncer e as células doentes se multiplicarem. Apesar de que o risco sempre existe, é possível amenizar os efeitos prejudiciais dos Raios-X. Para as aplicações odontológicas, há um manual de indicação sobre riscos e sugestões sobre estes raios. Para que os profissionais estejam cientes dos riscos e saibam como lidar com a tecnologia, foram liberadas normas técnicas pelo Instituto Brasileiro de Auditoria em Vigilância Sanitária (INBRAVISA). Após a realização do trabalho, o maior objetivo foi alcançado: conhecimentos aprofundados sobre Raios-X foram adquiridos. Foi possível, após diversos estudos, entender como os Raios-X funcionam, bem como suas particularidades e características. Em resumo, pode-se afirmar que os Raios-X são de suma importância para a qualidade de vida humana e que sem essa tecnologia diversas áreas de sobrevivência, seja de saúde ou comercial, seriam afetadas. 23 REFERÊNCIAS Aplicações da radiação na Medicina. Cola da Web, 2009. Disponivel em: <http://www.coladaweb.com/medicina-e-enfermagem/aplicacoes-da-radiacao-na- medicina>. Acesso em: 23 mar. 2014. CENTRO DE ENSINO E PESQUISA APLICADA. Raios X. e-física: Ensino de Física Online, 2007. Disponivel em: <http://efisica.if.usp.br/moderna/raios-x/raios-x/>. Acesso em: 23 Março 2014. KAKUNO, E. M. Raios X. UFPR, 1998. Disponivel em: <http://fisica.ufpr.br/lorxi/raiox.htm >. Acesso em: 29 mar. 2014. LAPA, J. S. Patologia, Recuperação e Reparo das Estruturas de Concreto. Universidade Federal de Minas Gerais. Belo Horizonte. 2008. MACIEL, A. Perigo na Mamografia. Dando Trabalho aos Anjos, 2012. Disponivel em: <http://acaciomaciel.blogspot.com.br/2012/04/perigo-na-mamografia.html >. Acesso em: 29 mar. 2014. NOGUEIRA, A. Imagens que mudaram o mundo: os primeiros raios-X. Hypescience, 2010. Disponivel em: <http://hypescience.com/27195-primeiros-raios- x/ >. Acesso em: 18 mar. 2014. Raios-X. UOL, 2000. Disponivel em: <http://ciencia.hsw.uol.com.br/raios-x.htm>. Acesso em: 20 mar. 2014. RANGEL, G. W. A. Difração de Raios-X para Análise do Concreto. Universidade Federal de Uberlândia. Uberlândia. 2011. SANTOS, M. A. S. Raios X. Brasil Escola, 2011. Disponivel em: <http://www.brasilescola.com/fisica/raios-x.htm >. Acesso em: 01 abr. 2014. SANTOS, M. A. S. O Raio Laser. Mundo Educação, 2012. Disponivel em: <http://www.mundoeducacao.com.br/fisica/o-raio-laser.htm>. Acesso em: 29 mar. 2014.
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