UNIVERSIDADE FEDERAL DOS VALES DO JEQUITINHONHA E MUCURI FACULDADE DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS E DA SAÚDE DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS BÁSICAS

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1 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, 2011

2 1. 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. Fonte: Disponível em Acesso em 06 jan Fonte: Disponível em Acesso em 06 jan

3 2. GRANDEZAS FUNDAMENTAIS MASSA TEMPO ESPAÇO ENERGIA 3

4 3. UNIDADES, PADRÕES E GRANDEZAS conjunto de observações e comparações generalizações quantitativas hipóteses e teorias quantitativas Incertezas Reprodutibilidade Os organismos vivos não se enquadram nas leis da física??? 4

5 UM POUCO DE HISTÓRIA... Vitalismo (séc. XVIII-XIX) Os organismos vivos (não a matéria simples) se distinguem das entidades inertes porque possuem força vital (ou élan vital, em francês) que não é nem física, nem química. 5

6 VOLTANDO À NOSSA AULA... Medida científica, técnica ou comercial exige unidades bem definidas para ser possível o confronto de medida Conclusões com precisão conhecida Padrões convencionados pela sociedade METROLOGIA 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). 6

7 MAIS UM POUCO DE HISTÓRIA... Para medir, o homem tomava a si próprio como referência!! 7

8 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? 8

9 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 Criação do Comitê dos Pesos e Medidas e da Moeda 1875 Convenção do Metro Bureau Internacional des Poids et Mesures (BIPM) 9

10 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) ª CGPM Sistema Internacional de Unidades (SI) Princípios Unicidade Uniformidade Objetivos Facilitar a comunição Coerência 10

11 4. UNIDADES BASES GRANDEZA NOME SÍMBOLO Comprimento metro m Massa quilograma kg Tempo segundo s Intensidade de corrente elétrica ampère A Temperatura termodinâmica kelvin K Quantidade de substância mol mol Intensidade luminosa candela cd 11

12 4. UNIDADES BASES Metro (17ª CGPM, 1983) é o comprimento da trajetória percorrida no vácuo pela luz durante um tempo de 1/ de segundo. 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) Segundo é a duração de períodos da radiação correspondente a transição entre os dois níveis hiperfinos do estado fundamental do átomo de césio 133. 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 newton por metro de comprimento. 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. Candela é a unidade luminosa de uma fonte que emite uma radiação monocromática de freqüência 540 x hertz e cuja intensidade energética em dada direção é 1/683 watt por 12 esteroradiano.

13 5. UNIDADES DERIVADAS GRANDEZAS NOME SÍMBOLO Superfície metro quadrado m 2 Volume metro cúbico m 3 Velocidade metro por segundo m/s Aceleração metro por segundo ao quadrado m/s 2 Número de ondas metro elevado à potência menos um m -1 Massa específica quilograma por metro cúbico kg/m 3 Volume específico metro cúbico por quilograma m 3 /kg Densidade de corrente ampère por metro quadrado A/m 2 Campo magnético ampère por metro A/m Concentração mol por metro cúbico mol/m 3 luminância candela por metro quadrado cd/m 2 13

14 GRANDEZA UNIDADE SÍMBOLO EXPRESSÃO UNIDADES BASE freqüência hertz Hz s -1 força newton N m. kg. s -2 OUTRAS UNIDADES pressão, tensão pascal Pa m -1. kg. s -2 N/m 2 energia joule J m 2. kg. s -2 N. m potência, fluxo de energia watt W m 2. kg. s -3 J/s quantidade de eletricidade coulomb C s. A diferença de potencial elétrico volt V m 2. kg. s -3. A -1 W/A temperatura Celsius grau Celsius C K atividade (de radionuclídeo) becquerel Bq s -1 dose absorvida gray Gy m 2. s -2 J/kg equivalente de dose sievert Sv m 2. s -2 J/kg 14

15 6. MÚLTIPLOS E SUBMÚLTIPLOS DECIMAIS DAS UNIDADES Medidas de uma grandeza são muito pequenas ou muito grandes quando comparadas com os padrões das unidades básicas do SI Prefixos e símbolos de prefixos para formar os nomes e símbolos dos múltiplos e submúltiplos decimais das unidades SI de a

16 Fator Prefixo Símbolo yotta Y zetta Z exa E peta P tera T 10 9 giga G 10 6 mega M 10 3 quilo k 10 2 hecto h 10 1 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 pico p fento f atto a zepto z yocto y 16

17 7. UNIDADES FORA DO SISTEMA INTERNACIONAL Unidades de uso permitido com as do SI NOME SÍMBOLO CONVERSÃO minuto min 1 min = 60 s hora h 1 h = 60 min = s dia d 1 d = 24 h = s litro l, L 1 L = 1 dm 3 = 10-3 m 3 tonelada t 1 t = 10 3 kg grau º 1 = (p/180) rad minuto 1 = (1/60) = (p/10 800) rad segundo 1 = (1/60) = (p/ ) rad neper Np 1 Np = 1 bel B 1B = (1/2) ln 10 (Np) 17

18 Unidades obtidas experimentalmente em uso com o SI UNIDADE SÍMBOLO CONVERSÃO eletronvolt a ev 1 ev = 1, (49) x J unidade unificada de u 1 u = 1, (10) x kg massa atômica b unidade astronômica c ua 1 ua = 1, (30) x a O eletronvolt é a energia cinética adquirida por um elétron ao passar através de um potencial de 1 volt. b A unidade unificada de massa atômica é igual a (1/12) da massa de um átomo do nuclídeo 12 C. c A unidade astronômica é unidade de comprimento; seu valor é, aproximadamente, igual à distância média entre a Terra e o Sol. m 18

19 GRANDEZA UNIDADE SÍMBOLO CONVERSÃO energia quilowatt-hora kwh 1 kwh = 3,6 MJ área hectare ha 1 ha = 1 hm 2 = 10 4 m 2 comprimento angström Å 1 Å = 0,1 nm = m secção de choque Unidades em uso temporário com as unidades SI barn b 1 b = m 2 pressão bar bar 1 bar = 10 5 Pa radioatividade curie Ci 1 Ci = 3,7 x Bq exposição (radiação) roentgen R 1 R = 2,58 x 10-4 C/kg dose absorvida rad rd 1 rd = 0,01 Gy dose equivalente rem rem 1 rem = 0,01 Sv = 10 msv 19

20 8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS DURÁN, J. E. R. Biofísica: fundamentos e aplicações. São Paulo: Prentice Hall, HENEINE, I. F. Biofísica básica. São Paulo: Editora Atheneu, INMETRO - Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial. Informações disponíveis em:< Acesso em 17/07/2008. INMETRO. Sistema internacional de unidades. 8. ed. Rio de Janeiro, p. A mente que se abre a uma nova idéia jamais volta ao seu tamanho original Albert Einstein 20