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Departamento de Física Universidade de Coimbra Informação para alunos das Escolas Secundárias.

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1 Departamento de Física Universidade de Coimbra Informação para alunos das Escolas Secundárias

2 Licenciaturas em Licenciaturas em FÍSICA FÍSICA Ramo de Ensino da Física e da Química Ramo Científico ENGENHARIA FÍSICA ENGENHARIA FÍSICA ENGENHARIA BIOMÉDICA (c/ Fac. de Med.) ENGENHARIA BIOMÉDICA (c/ Fac. de Med.) R. Ferreira Marques Mar-Abr/20032

3 ENGENHARIA– ramo do saber que contribui para o desenvolvimento do bem-estar da sociedade ENGENHARIA – ramo do saber que contribui para o desenvolvimento do bem-estar da sociedade ENGENHARIA FÍSICA– uma engenharia cuja principal ferramenta é o conhecimento aprofundado da Física nos seus FUNDAMENTOS e nas APLICAÇÕES, permitindo a resolução de problemas complexos ou inter-disciplinares ENGENHARIA FÍSICA – uma engenharia cuja principal ferramenta é o conhecimento aprofundado da Física nos seus FUNDAMENTOS e nas APLICAÇÕES, permitindo a resolução de problemas complexos ou inter-disciplinares Componentes fundamentais da formação - Física Moderna (nomeadamente física quântica) - Computação (envolvendo técnicas matemáticas modernas) Engenharia Física ? R. Ferreira Marques Mar-Abr/20033

4 Física Clássica versus Física Moderna Até finais do séc. XIX … … sobretudo a partir do fim do séc. XVII (Galileu) … séc. XVII/XVIII (Newton) … séc. XIX (Maxwell e Boltzman) A partir de finais do séc. XIX, … especialmente - RELATIVIDADE (Einstein) - MECÂNICA QUÂNTICA (Einstein, Pauli, Heisenberg, Feynman, etc.) Embora determinante do nosso dia-a- dia, dia, carece de especialização e não é acessível às Engenharias Clássicas ! OS ENGENHEIROS PRECISAM cada vez mais DA FÍSICA MODERNA MODERNA ! É dela, principalmente, que ainda hoje se alimentam as Engenharias Clássicas R. Ferreira Marques Mar-Abr/20034

5 Física Moderna - uma visão diferente do Mundo... (Da Relatividade) * Não há um referencial de inércia preferido * Não há um referencial de inércia preferido * Há uma velocidade-limite, c * Há uma velocidade-limite, c * Espaço e tempo estão interligados => Vivemos num espaço-tempocom quatro dimensões (x, y, z, ct) * Espaço e tempo estão interligados => Vivemos num espaço-tempocom quatro dimensões (x, y, z, ct) * Matéria e energia estão interligadas (E=mc2), podendo transformar-se uma na outra * Matéria e energia estão interligadas (E=mc2), podendo transformar-se uma na outra (Da Relatividade) * Não há um referencial de inércia preferido * Não há um referencial de inércia preferido * Há uma velocidade-limite, c * Há uma velocidade-limite, c * Espaço e tempo estão interligados => Vivemos num espaço-tempocom quatro dimensões (x, y, z, ct) * Espaço e tempo estão interligados => Vivemos num espaço-tempocom quatro dimensões (x, y, z, ct) * Matéria e energia estão interligadas (E=mc2), podendo transformar-se uma na outra * Matéria e energia estão interligadas (E=mc2), podendo transformar-se uma na outra (Da Mecânica Quântica) * Matéria e luz, ambas têm propriedades corpusculares ( de partícula ) e ondulatórias. * Matéria e luz, ambas têm propriedades corpusculares ( de partícula ) e ondulatórias. * À escala das pequenas dimensões, a natureza está quantificada (i.e. discretizada). * À escala das pequenas dimensões, a natureza está quantificada (i.e. discretizada). * À escala das pequenas dimensões, a natureza é probabilistica. * À escala das pequenas dimensões, a natureza é probabilistica. (Da Mecânica Quântica) * Matéria e luz, ambas têm propriedades corpusculares ( de partícula ) e ondulatórias. * Matéria e luz, ambas têm propriedades corpusculares ( de partícula ) e ondulatórias. * À escala das pequenas dimensões, a natureza está quantificada (i.e. discretizada). * À escala das pequenas dimensões, a natureza está quantificada (i.e. discretizada). * À escala das pequenas dimensões, a natureza é probabilistica. * À escala das pequenas dimensões, a natureza é probabilistica. (Da Física Nuclear e das Partículas) * Há quatro interacções fundamentais na natureza, duas das quais têm um papel determinante à escala (sub)nuclear. * Há quatro interacções fundamentais na natureza, duas das quais têm um papel determinante à escala (sub)nuclear. * A Natureza é constituída essencialmente por matéria de spin-1/2 (quarks and leptões) e partículas (semelhantes ao fotão) que comunicam as interações fundamentais. * A Natureza é constituída essencialmente por matéria de spin-1/2 (quarks and leptões) e partículas (semelhantes ao fotão) que comunicam as interações fundamentais. (Da Física Nuclear e das Partículas) * Há quatro interacções fundamentais na natureza, duas das quais têm um papel determinante à escala (sub)nuclear. * Há quatro interacções fundamentais na natureza, duas das quais têm um papel determinante à escala (sub)nuclear. * A Natureza é constituída essencialmente por matéria de spin-1/2 (quarks and leptões) e partículas (semelhantes ao fotão) que comunicam as interações fundamentais. * A Natureza é constituída essencialmente por matéria de spin-1/2 (quarks and leptões) e partículas (semelhantes ao fotão) que comunicam as interações fundamentais. (Da Cosmologia) * O universo evoluiu a partir de uma fase densa e quente ao longo de ~14 mil milhões de anos. * O universo evoluiu a partir de uma fase densa e quente ao longo de ~14 mil milhões de anos. * Dependendo da quantidade total de matéria existente, o universo poderá continuar a expandir-se até à morte por arrefecimento(*) ou (re)colapsar. * Dependendo da quantidade total de matéria existente, o universo poderá continuar a expandir-se até à morte por arrefecimento(*) ou (re)colapsar. (*) Cenário favorecido pelos dados recolhidos nos últimos anos (Da Cosmologia) * O universo evoluiu a partir de uma fase densa e quente ao longo de ~14 mil milhões de anos. * O universo evoluiu a partir de uma fase densa e quente ao longo de ~14 mil milhões de anos. * Dependendo da quantidade total de matéria existente, o universo poderá continuar a expandir-se até à morte por arrefecimento(*) ou (re)colapsar. * Dependendo da quantidade total de matéria existente, o universo poderá continuar a expandir-se até à morte por arrefecimento(*) ou (re)colapsar. (*) Cenário favorecido pelos dados recolhidos nos últimos anos R. Ferreira Marques Mar-Abr/20035

6 Semicondutores - Díodos, Díodos, Transistores, Circuitos Integrados, Processadores; Microelectrónica Nanotecnologias Física Moderna -.. E N O R M E S CONSEQUÊNCIAS PRÁTICAS R. Ferreira Marques Mar-Abr/20036

7 Instrumentação – Sensores + electrónica + processamento = = prolongamento dos sentidos Ver o que ainda há pouco se não via ! Física Moderna -.. E N O R M E S CONSEQUÊNCIAS PRÁTICAS R. Ferreira Marques Mar-Abr/20037

8 Lasers Lasers - CDs, Aplicações Médicas (diagnóstico e tratamento) Telecomunicações Telecomunicações - fibra óptica (com impulsos de luz laser) a interligar redes de computadores Física Moderna -.. E N O R M E S CONSEQUÊNCIAS PRÁTICAS R. Ferreira Marques Mar-Abr/20038

9 Supercondutores Supercondutores - Aceleradores de Partículas, MAGLEV Física Moderna -.. E N O R M E S CONSEQUÊNCIAS PRÁTICAS R. Ferreira Marques Mar-Abr/20039

10 Energia Nuclear - i) Reactores i) Reactores Nucleares; ii) o futuro ADS (reactor controlado por acelerador) iii) a incineração de lixo radioactivo Física Moderna -.. E N O R M E S CONSEQUÊNCIAS PRÁTICAS R. Ferreira Marques Mar-Abr/200310

11 Medicina - Imagiologia (TAC, PET, RMN), Radioterapia Física Moderna -.. E N O R M E S CONSEQUÊNCIAS PRÁTICAS R. Ferreira Marques Mar-Abr/200311

12 Plasmas Plasmas e Fusão [Energia na Terra como no Sol ?] Estudo e caracterização do plasma; novos materiais Física Moderna -.. E N O R M E S CONSEQUÊNCIAS PRÁTICAS R. Ferreira Marques Mar-Abr/200312

13 Sistemas Sistemas Glogais de Localização (GPS e GALILEO) [correcção dos efeitos relativísticos] Física Moderna -.. E N O R M E S CONSEQUÊNCIAS PRÁTICAS R. Ferreira Marques Mar-Abr/200313

14 Óptica Óptica Quântica - Criptografia, Computadores Quânticos Física Moderna -.. E N O R M E S CONSEQUÊNCIAS PRÁTICAS R. Ferreira Marques Mar-Abr/200314

15 ******** Áreas de I&D do DF Ex-Alunos do DF ********** Materiais / Semicondutores Nanotecnologias Instrumentação Lasers Supercondutores Energia Nuclear Bio-Medicina Plasmas e Fusão Sistemas Glogais de Localização Óptica Quântica Física Moderna -.. E N O R M E S CONSEQUÊNCIAS PRÁTICAS Em 2000, ~ 30% das exportações portuguesas provinham do sector … têxtil !!! R. Ferreira Marques Mar-Abr/ Em 2002, ~30% do PIB dos EUA provém de indústrias de base quântica !!! A MUDANÇA QUE SE NOS IMPÕE REQUER ENGENHEIROS FÍSICOS !!!

16 Domínios de Actividade actividade científica actividade científica I&D de instrumentação (médica e industrial) I&D de instrumentação (médica e industrial) materiais materiais automação e robótica automação e robótica serviços (saúde) serviços (saúde) ensino superior ensino superior manutenção de instrumentação manutenção de instrumentação desenvolvimento de software desenvolvimento de software controlo e gestão da produção controlo e gestão da produção consultoria consultoria … e até ensino secundário … e até ensino secundário Onde se encontram hoje Engenheiros Físicos formados pela FCTUC ? Dos cerca de 150 licenciados desde 1989 temos hoje cerca de 30% com mestrado e 10% com doutoramento !!! R. Ferreira Marques Mar-Abr/200316

17 EMPREGADORES Grandes grupos Grandes grupos ¤ PORTUCEL (SOPORCEL), TAP, FORD, VW, REVIGRÉS, ROCA, SSGP, EDP, EDINFOR, SONAE, COFINA, ABB, SIEMENS, OPEL, KUKA, etc. Pequenas e médias empresas Pequenas e médias empresas ¤ sobretudo instrumentação e do software (vários como empresários !) Sector público Sector público ¤ laboratórios de estado (no país e no estrangeiro) ¤ ensino superior (universitário e politécnico) ¤ hospitais (p.ex.: HUC e IPOFG) EMPREGADORES Grandes grupos Grandes grupos ¤ PORTUCEL (SOPORCEL), TAP, FORD, VW, REVIGRÉS, ROCA, SSGP, EDP, EDINFOR, SONAE, COFINA, ABB, SIEMENS, OPEL, KUKA, etc. Pequenas e médias empresas Pequenas e médias empresas ¤ sobretudo instrumentação e do software (vários como empresários !) Sector público Sector público ¤ laboratórios de estado (no país e no estrangeiro) ¤ ensino superior (universitário e politécnico) ¤ hospitais (p.ex.: HUC e IPOFG) Onde se encontram hoje Engenheiros Físicos formados pela FCTUC ? Não se conhecem casos de desemprego entre os já licenciados !!! R. Ferreira Marques Mar-Abr/200317

18 UM exemplo (entre tantos): INDÚSTRIA AUTOMÓVEL Tecnologias - Incorporadas ( vidros, materiais recicláveis,... ) e de Construção ( robotização ) Tecnologias - Incorporadas ( vidros, materiais recicláveis,... ) e de Construção ( robotização ) Filmes finos ( ópticas, tribo-contactos, desgaste... ) Filmes finos ( ópticas, tribo-contactos, desgaste... ) Sensores ( acelerómetros, airbag, ABS,... ) Sensores ( acelerómetros, airbag, ABS,... ) Física Molecular, Plasmas e Termodinâmica ( …rendimento ~ 20% apenas !!! ) Física Molecular, Plasmas e Termodinâmica ( …rendimento ~ 20% apenas !!! ) Pilhas de combustível ( H 2, combustível do futuro ! ) Pilhas de combustível ( H 2, combustível do futuro ! ) Aquisição de dados em tempo real ( o vulgarizado computador de bordo... ) Aquisição de dados em tempo real ( o vulgarizado computador de bordo... ) Optimização ( aerodinâmica, pneus, consumos,... ) Optimização ( aerodinâmica, pneus, consumos,... ) UM exemplo (entre tantos): INDÚSTRIA AUTOMÓVEL Tecnologias - Incorporadas ( vidros, materiais recicláveis,... ) e de Construção ( robotização ) Tecnologias - Incorporadas ( vidros, materiais recicláveis,... ) e de Construção ( robotização ) Filmes finos ( ópticas, tribo-contactos, desgaste... ) Filmes finos ( ópticas, tribo-contactos, desgaste... ) Sensores ( acelerómetros, airbag, ABS,... ) Sensores ( acelerómetros, airbag, ABS,... ) Física Molecular, Plasmas e Termodinâmica ( …rendimento ~ 20% apenas !!! ) Física Molecular, Plasmas e Termodinâmica ( …rendimento ~ 20% apenas !!! ) Pilhas de combustível ( H 2, combustível do futuro ! ) Pilhas de combustível ( H 2, combustível do futuro ! ) Aquisição de dados em tempo real ( o vulgarizado computador de bordo... ) Aquisição de dados em tempo real ( o vulgarizado computador de bordo... ) Optimização ( aerodinâmica, pneus, consumos,... ) Optimização ( aerodinâmica, pneus, consumos,... ) Física Moderna -.. E N O R M E S CONSEQUÊNCIAS PRÁTICAS R. Ferreira Marques Mar-Abr/ % PIB e 25% das exportações nacionais em 2002

19 DISCIPLINAS OBRIGATÓRIAS AGRUPADAS POR ÁREA ÁreaMATFISFA&TQUIENGECONTotais ECTS DISCIPLINAS DE OPÇÃO ÁreaMATFISFA&TQUIENGECONM/B Totais ECTS DISCIPLINAS OBRIGATÓRIAS AGRUPADAS POR ÁREA ÁreaMATFISFA&TQUIENGECONTotais ECTS DISCIPLINAS DE OPÇÃO ÁreaMATFISFA&TQUIENGECONM/B Totais ECTS Engenharia Física - que formação ? PROJECTO ( de fim de curso ) – c/ estágios em empresas ou instituições de I&D a trabalhar com novos produtos/soluções PROJECTO ( de fim de curso ) – c/ estágios em empresas ou instituições de I&D a trabalhar com novos produtos/soluções R. Ferreira Marques Mar-Abr/ ENSINO - forte componente laboratorial; ensino integrado da computação, apoiado em lingagens usadas para o controlo de instrumentação e para simulação


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