LABORATÓRIO DIDÁTICO I. Objetivos

Transcrição

1 LABORATÓRIO DIDÁTICO I Objetivos construir conhecimentos, motivar e ilustrar a importância do estudo de ciências para a compreensão da área do Curso. Desenvolver a formação básica do aluno, valorizando a compreensão de conceitos fundamentais das ciências físicas bem como as conexões entre a física, o homem e o universo. Levar o aluno a perceber a importância de modernos conceitos para o entendimento do mundo ao seu redor. Permitir ao aluno realizar experimentos básicos que lhe permitam elaborar o melhor entendimento dos conceitos a serem discutidos nas aulas teóricas e conhecimento dos métodos e formas de trabalho da Ciência.

2 Através de palestras e temas de grande relevância, busca-se motivar o aluno para suas futuras aulas no ensino fundamental. Propiciar formação complementar para que seu entendimento das demais etapas do curso seja possível.

3 Docentes Responsáveis Coordenador Hélio Dias (IFUSP) Professores José Carlos Gomes Luciano Bachmann Nelson Carlin Vanderlei S. Bagnato

4 A Ciência do Século XXI e a evolução da visão científica do homem

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6 Por que o mundo não se dispersou como a luz durante o Big Bang, em vez de formar a matéria estável? Como o universo se expandiu para atingir seu tamanho atual? O que determinou a sua velocidade? Quão consistentes são as constantes da natureza? Por que as partículas elementares têm a massa que têm? Estas são as questões básicas da física moderna e a essência da criação. A vida humana nunca poderia ter surgido em um mundo com constantes da natureza ligeiramente diferentes.

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8 O nanocosmos está fornecendo as bases científicas fisicas,quimicas e materiais para o desenvolvimento de melhores produtos, mais compactos e economicos. Aqui está a fonte de aplicações tecnológicas : desde a micro máquina fresadora ao catalisador conversor bem como polímeros semicondutores para a óptica e eletrônica. A obtenção de catalisadores específicos permite a arquitetura molecular de polímeros sob medida.

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10 As estruturas dos seres vivos são complexas e têm diferentes formas e aparências. Isso se aplica tanto para a organização macroscópica de tecidos e órgãos como para a interação microscópica das moléculas que os compõem e interagem com uma dinâmica quase impensável. Graças aos novos métodos de detecção e análise, a investigação sobre a estrutura tridimensional dessas moléculas gigantes e suas funções nas células vivas têm mostrado uma grande evolução.

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12 Como muitos organismos, o ser humano se desenvolve a partir de uma única célula. Atualmente, o genoma humano foi completamente decodificado. Uma surpreendente descoberta: a nossa arquitetura contém muitas semelhanças moleculares com outros seres vivos, porem como as células completamente diferentes podem se desenvolver de um conjunto comum de informação genética? As células reagem de acordo com seu ambiente, utilizando diferentes fontes de alimentação, reparação de defeitos e coordenando suas atividades no ciclo de crescimento e desenvolvimento. Mais uma pergunta surge : como a célula usa a informação codificada do genoma para desempenhar suas funções no lugar e no espaço correto?

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14 O cérebro humano é a estrutura mais complexa do universo. Ele contém cerca de 100 bilhões de células nervosas, cada uma com milhares de conexões com outros neurônios. Sua interação controla cada uma das funções do organismo permitindo os pensamentos, percepções, memórias, sentimentos e também o movimento e a comunicação com seu ambiente. Entender como o cérebro funciona na saúde ou na doença, é um dos maiores desafios do nosso tempo. O que é determinado pelos genes e pelo aprendizado e experiências? Hoje, os neurocientistas estão investigando todos os aspectos do sistema nervoso - a sua estrutura, funcionamento e desenvolvimento.

15 O que é consciência?

16 Nossa capacidade de se comunicar com uma linguagem complexa e pensar sobre a nossa história e nosso futuro nos torna seres humanos únicos. Mas como se desenvolve nosso cérebro? Qual é a origem da linguagem e das habilidades cognitivas e culturais? Quais processos materiais desencadeiam os processos mentais? Nos próximos anos, os pesquisadores querem lançar luz sobre estes importantes aspectos da evolução humana.

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18 Instrumentos de medição são necessários para compreender o que mantém o mundo unido; bem como os processos que ocorrem no espaço ou em células vivas. Estes instrumentos representam uma extensão dos órgãos sensoriais humanos que tornam visível o invisível. Eles fornecem os dados necessários para testar e desenvolver novas teorias. A tecnologia usada está passando por uma mudança radical: os sensores são de dimensões moleculares e podem ser feitos a partir de polímeros, condutores iônicos revestidos ou proteínas, que funcionam com base em fenômenos atômicos e quânticos e são cada vez mais precisos, tanto que agora é possível medir a frequência de uma linha do átomo de hidrogênio com 14 casas decimais!

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20 Na pesquisa cientifica as perguntas: como? e porque? estão aumentando em número e complexidade. A diferença entre a descrição teórica da natureza e os dados experimentais continua a crescer. Através da modelagem e da simulação, os computadores estão ajudando nesta importante tarefa. Os modelos servem de base para reproduzir aspectos da realidade observada. Eles são os fundamentos das simulações com os quais os cientistas imitam mudanças específicas atraves da variação de alguns parâmetros. As imagens visuais desempenham um papel importante em ambos os casos, tornando os resultados muito mais compreensíveis.

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22 Mais de 6 bilhões de pessoas habitam a Terra hoje. Alimentá-los, mantê-los saudáveis e fornecer energia são os principais desafios globais. A pesquisa básica esta fazendo um trabalho significativo para enfrentar esses desafios. Na saúde, um aspecto da tarefa envolve as doenças crônicas, que matam milhões de pessoas a cada ano. A previsivel escassez de combustíveis fósseis e as consequências das emissões de carbono na atmosfera estão incentivando novas idéias para as fontes de energia. Isso inclui pesquisas sobre a fusão nuclear, o desenvolvimento de novas tecnologias para geração, transmissão e armazenamento de hidrogénio, a fotossíntese artificial e células solares.

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24 A vida na Terra só é possível devido à uma complexa coexistência de ecossistemas terrestres, oceanos, atmosfera e substâncias que circulam entre eles. Pequenas mudanças podem ter efeitos de longo alcance. Assim, os cientistas estão à procura de um entendimento unificado da história da Terra e dos possíveis riscos tais como rápidas mudanças climáticas e a diminuição da biodiversidade. Com este objetivo, os cientistas realizam medições no solo e no ar, usando satélites de sensoriamento remoto e desenvolvem modelos de computador. Quais as regiões e quais componentes são particularmente sensíveis às mudanças? Quais são os limites que, se ultrapassado, podem causar mudanças abruptas na Terra? Qual a influência da humanidade?

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26 Além da magnetosfera da Terra encontramos o espaço interplanetário. Este espaço é preenchido com o vento solar: campos de ondas eletromagnéticas e os chuveiros de partículas da radiação do sol e do centro do nosso sistema planetário. Os cientistas do sistema solar querem saber como funciona o sol: Que tipo de atividades magnéticas ocorrem? Além disso, os cientistas mantiveram um olho sobre a influência do Sol na Terra: investigar as maneiras pelas quais afetam a comunicação e os sistemas de navegação da Terra e do seu impacto de longo prazo sobre a mudança climática.

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28 De onde viemos? Esta questão tem fascinado a humanidade ao longo da história, mas hoje sabemos mais? Como o Universo foi criado? Porque adquiriu essa forma e estrutura, em resumo, entendemos os processos cósmicos? Para encontrar as respostas para estas perguntas, os astrônomos e astrofísicos estudam o nascimento e a morte das estrelas, a criação das galáxias e buracos negros. Além disso, tratam de determinar como a "energia e a matéria escura" está espalhada por todo o universo. Para aumentar as chances de responder essas questões, os astrônomos se uniram aos físicos nucleares e de partículas, cosmólogos e matemáticos para modelar e simular as estruturas e os processos que reúnem a mecânica quântica e a teoria da relatividade.

29 Equipe do Polo de Piracicaba Hélio Gomes Luis Carlos