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1 2005, Ano Internacional da Física Proposta da Sociedade Europeia de Física, 2000 UNESCO, 2003 ONU, 2004 IUPAP, 2002.

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1 1 2005, Ano Internacional da Física Proposta da Sociedade Europeia de Física, 2000 UNESCO, 2003 ONU, 2004 IUPAP, 2002

2 2 Contributo para o conhecimento, cultura e avanço civilizacional Contributo para o conhecimento, cultura e avanço civilizacional Disciplina determinante no desenvolvimento científico e técnico e, portanto, no desenvolvimento económico Disciplina determinante no desenvolvimento científico e técnico e, portanto, no desenvolvimento económico Importância nos novos campos de C&T, como a nanotecnologia, a tecnologia de informação, a biotecnologia Importância nos novos campos de C&T, como a nanotecnologia, a tecnologia de informação, a biotecnologia

3 3 Papel vital na busca de um modelo de desenvolvimento sustentado que inclua a conservação do ambiente, a obtenção de fontes de energia limpas, preocupações com a saúde pública, com a segurança, etc. Papel vital na busca de um modelo de desenvolvimento sustentado que inclua a conservação do ambiente, a obtenção de fontes de energia limpas, preocupações com a saúde pública, com a segurança, etc. Centenário do annus mirabilis na produção científica de Albert Einstein Centenário do annus mirabilis na produção científica de Albert Einstein

4 4 Março de 1905 – Efeito fotoeléctricoMarço de 1905 – Efeito fotoeléctrico Maio de 1905 – Movimento brownianoMaio de 1905 – Movimento browniano Junho de 1905 – Teoria da Relatividade IJunho de 1905 – Teoria da Relatividade I Setembro de 1905 – Teoria da Relatividade IISetembro de 1905 – Teoria da Relatividade II 1905, o ano mágico! Tese de doutoramento sobre movimento brownianoTese de doutoramento sobre movimento browniano

5 5 Einstein, Um homem no espaço e no tempo Nasceu em 1879, em Ulm, AlemanhaNasceu em 1879, em Ulm, Alemanha Frequentou o Escola Politécnica de Zurique, a partir de 1896Frequentou o Escola Politécnica de Zurique, a partir de 1896 Casou com a colega Mileva Maric em 1903; teve três filhosCasou com a colega Mileva Maric em 1903; teve três filhos Doutoramento em 1905Doutoramento em 1905 Trabalhos sobre efeito fotoeléctrico, movimento browniano eTrabalhos sobre efeito fotoeléctrico, movimento browniano e teoria da relatividade em 1905 (annus mirabilis)

6 6 Professor em Berna 1908Professor em Berna 1908 Professor em Zurique 1911Professor em Zurique 1911 Professor em Berlim 1914Professor em Berlim 1914 Trabalho sobre a Teoria da Relatividade geral, radiação eTrabalho sobre a Teoria da Relatividade geral, radiação e mecânica estatística em 1916 Trabalhos sobre teoria do campo unificado, interpretaçãoTrabalhos sobre teoria do campo unificado, interpretação probabilística da mecânica quântica, mecânica estatística (teoria quântica do gás monoatómico), probabilidades de transição atómicas, cosmologia relativista Divorcia-se de Mileva e casa com a prima Elsa Löwenthal em 1919Divorcia-se de Mileva e casa com a prima Elsa Löwenthal em 1919 Prémio Nobel da Física em 1921Prémio Nobel da Física em 1921 Professor em Princeton 1933Professor em Princeton 1933 Morre em Princeton, EUA, em 1955Morre em Princeton, EUA, em 1955

7 7 Einstein no nosso ensino básico e secundário Ensino secundário: efeito fotoeléctrico - Química 12º ano Ensino básico: energia nuclear

8 8 Física Moderna no Ensino secundário situação actual… Física: inexistente Química: - efeito fotoeléctrico - estrutura atómica - spin

9 9 Física Moderna no Ensino secundário … e o que está anunciado 12º ano Física Mecânica Electromagnetismo Física Moderna

10 10 ConteúdosTotal de aulas 1. Mecânica da partícula 1.1- Cinemática e dinâmica da partícula em movimentos a mais que uma dimensão 1.2- Movimentos sob a acção de uma força resultante constante 1.3- Movimentos de corpos sujeitos a ligações Movimentos oscilatórios 4 3. Centro de massa e momento linear de um sistema de partículas 5 4. Mecânica de fluidos 5.1. Hidrostática 5.2. Hidrodinâmica 8 5. Gravitação 4 Total de aulas 35 Unidade I Mecânica ConteúdosTotal de aulas 1. Campo e potencial eléctrico 1.1 Lei de Coulomb e campo eléctrico 1.2 Energia e potencial eléctrico Circuitos eléctricos 2.1 Corrente eléctrica 2.2 Trocas de energia num circuito eléctrico 2.3 Equações dos circuitos eléctricos 8 3. Acção de campos magnéticos sobre cargas em movimento e correntes 5 Total de aulas 23 Unidade II Electricidade e Magnetismo Novo programa de Física do 12º ano [Graça Ventura, Esmeralda Cardoso, Mª Conceição Almeida Sousa Rogério Nogueira, José António Paixão, MF]

11 11 Unidade III Física Moderna Conteúdoaulas 1. Relatividade 1.1 Relatividade galileana 1.2 Relatividade einsteiniana 8 2. Introdução à física quântica 6 3. Núcleos atómicos e radioactividade 6 Total de aulas 20 Olá tio Albert!

12 12 Sumário: - Teoria da relatividade - Introdução à física quântica - Núcleos atómicos e radioactividade

13 13 1. Efeito fotoeléctrico Sensores Automatismos Dispositivos de segurança Olá tio Albert!

14 14 Efeito fotoeléctrico Efeito fotoeléctrico Explicação de Einstein introduz o conceito de quantum de radiação electromagnétcica

15 15 2. Movimento browniano Movimento brownianoMovimento browniano Seguros, banca Bolsa Marketing Olá tio Albert!

16 16 3. Teoria da relatividade I (o espaço, o tempo, e tudo isso!) GPS Olá tio Albert!

17 17 Galileu Kepler MaxwellNewton Einstein

18 18 Electricidade e magnetismo Campo magnético Campo eléctrico Indução electromagnética

19 19 Todos os pontos do espaço têm um relógio Postulados da Relatividade - As leis da física são as mesmas em todos os referenciais de inércia A velocidade da luz é a em todos os referenciais de inércia - A velocidade da luz é a mesma em todos os referenciais de inércia

20 20 A simultaneidade é relativa

21 21 cabeça: 0,35 m cauda: 0,1 m comprimento: 0,35 0,1 = 0,25 m O comprimento depende do referencial! Uma medida errada Olhemos para a cabeça: 0,35 m (esperemos um pouco) Olhemos a cauda: 0,25 m Comprimento:0,35-0,25=0,1 m

22 22 A velocidade da luz é a em todos os referenciais de inércia A velocidade da luz é a mesma em todos os referenciais de inércia O intervalo de tempo depende do referencial!

23 23

24 24 Dilatação do tempo Contracção do espaço

25 25

26 26 4. Teoria da relatividade II (a massa, a energia e tudo isso!) Produção de energia eléctrica Medicina Olá tio Albert!

27 27 Massa do átomo < massa do núcleo + massa do electrão Massa do núcleo < massa dos protões + massa dos neutrões

28 28 Energia de ligação por nucleão

29 29 Fusão nuclear Fissão nuclear

30 30 5. Teoria da Relatividade GERAL

31 31 ARQUITECTURA DO UNIVERSO Via Láctea (>10 9 estrelas) 1 ano-luz = 9, km

32 32 espaçotempo mínimoMÁXIMOmínimoMÁXIMO Homem primitivo 10 2 cm10 2 km1 s10 2 anos Início do séc. XX 10 5 cm10 13 km10 5 s10 4 anos Início do séc. XXI cm10 23 km10 22 s10 10 anos

33 33 Carta ao Presidente dos EUA, Agosto 1939

34 34 Estratégias para o ensino secundário Princípio de inércia de Galileu (11º ano)Princípio de inércia de Galileu (11º ano) Experiências mentais que respeitam os postuladosExperiências mentais que respeitam os postulados Apresentação de E=mc 2Apresentação de E=mc 2 Radiação do corpo negro (Física, 10º ano) e efeito fotoeléctrico (Química, 10º ano)Radiação do corpo negro (Física, 10º ano) e efeito fotoeléctrico (Química, 10º ano) Explicação de Einstein do efeito fotoeléctricoExplicação de Einstein do efeito fotoeléctrico Átomo de BohrÁtomo de Bohr Fundamentos da Mecânica QuânticaFundamentos da Mecânica Quântica


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