1

2005,2005,Ano Internacional da FísicaAno Internacional da Física

Proposta da Sociedade Europeia de Física, 2000

UNESCO, 2003

ONU, 2004

IUPAP, 2002

2

• Contributo para o conhecimento, cultura e avanço Contributo para o conhecimento, cultura e avanço civilizacionalcivilizacional

• Disciplina determinante no desenvolvimento científico e Disciplina determinante no desenvolvimento científico e técnico e, portanto, no desenvolvimento económicotécnico e, portanto, no desenvolvimento económico

• Importância nos novos campos de C&T, como a Importância nos novos campos de C&T, como a nanotecnologia, a tecnologia de informação, a biotecnologiananotecnologia, a tecnologia de informação, a biotecnologia

3

• Papel vital na busca de um modelo de desenvolvimento Papel vital na busca de um modelo de desenvolvimento sustentado que inclua a conservação do ambiente, a sustentado que inclua a conservação do ambiente, a obtenção de fontes de energia limpas, preocupações com obtenção de fontes de energia limpas, preocupações com a saúde pública, com a segurança, etc.a saúde pública, com a segurança, etc.

• Centenário do Centenário do annus mirabilisannus mirabilis na produção científica de na produção científica de Albert EinsteinAlbert Einstein

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 I Junho de 1905 – Teoria da Relatividade I

• Setembro de 1905 – Teoria da Relatividade IISetembro de 1905 – Teoria da Relatividade II

1905, 1905, o ano mágico!o ano mágico!

• Tese de doutoramento sobre movimento brownianoTese de doutoramento sobre movimento browniano

5

Einstein,Einstein,Um homem no espaço e no tempoUm 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 e Trabalhos sobre efeito fotoeléctrico, movimento browniano e teoria da relatividade em 1905 (teoria da relatividade em 1905 (annus mirabilisannus mirabilis))

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•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 e Trabalho sobre a Teoria da Relatividade geral, radiação e mecânica estatística em 1916mecânica estatística em 1916•Trabalhos sobre teoria do campo unificado, interpretaçãoTrabalhos sobre teoria do campo unificado, interpretaçãoprobabilística da mecânica quântica, mecânica estatística (teoriaprobabilística da mecânica quântica, mecânica estatística (teoriaquântica do gás monoatómico) , probabilidades de transiçãoquântica do gás monoatómico) , probabilidades de transiçãoatómicas, cosmologia relativistaatómicas, cosmologia relativista•Divorcia-se de Mileva e casa com a prima Elsa Löwenthal em Divorcia-se de Mileva e casa com a prima Elsa Löwenthal em

19191919•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

Einstein no nosso ensino Einstein no nosso ensino básico e secundáriobásico e secundário

Ensino secundário: efeito Ensino secundário: efeito fotoeléctrico - Química 12º anofotoeléctrico - Química 12º ano

Ensino básico: energia nuclearEnsino básico: energia nuclear

8

Física Moderna no Ensino Física Moderna no Ensino secundáriosecundário

situação actual…situação actual…Física:Física: inexistente inexistente

Química:Química: - efeito fotoeléctrico - efeito fotoeléctrico - estrutura atómica- estrutura atómica- spin- spin

9

Física Moderna no Ensino Física Moderna no Ensino secundáriosecundário

… e o que está anunciado… e o que está anunciado12º ano Física 12º ano Física

MecânicaMecânica

ElectromagnetismoElectromagnetismo

Física ModernaFísica Moderna

10

Conteúdos Total de aulas

1. Mecânica da partícula1.1- 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

14

2. Movimentos oscilatórios 4

3. Centro de massa e momento linear de um sistema de partículas

5

4. Mecânica de fluidos5.1. Hidrostática 5.2. Hidrodinâmica

8

5. Gravitação 4

Total de aulas 35

Unidade I − Mecânica

Conteúdos Total de aulas

1. Campo e potencial eléctrico 1.1 Lei de Coulomb e campo eléctrico1.2 Energia e potencial eléctrico

10

2. Circuitos eléctricos2.1 Corrente eléctrica 2.2 Trocas de energia num circuito eléctrico2.3 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 Novo programa de Física Física do 12º anodo 12º ano[Graça Ventura, Esmeralda Cardoso, Mª Conceição Almeida Sousa[Graça Ventura, Esmeralda Cardoso, Mª Conceição Almeida SousaRogério Nogueira, José António Rogério Nogueira, José António Paixão, MF] Paixão, MF]

11

Unidade III − Física Moderna

Conteúdo aulas

1. Relatividade1.1 Relatividade galileana1.2 Relatividade einsteiniana

8

2. Introdução à física quântica 6

3. Núcleos atómicos e radioactividade 6

Total de aulas 20

Olá tio Albert!

12

Sumário:Sumário:

- Teoria da relatividade- Teoria da relatividade

- Introdução à física quântica- Introdução à física quântica

- Núcleos atómicos e - Núcleos atómicos e radioactividade radioactividade

13

1. Efeito fotoeléctrico1. Efeito fotoeléctrico

•Sensores•Automatismos•Dispositivos de segurança

Olá tio Albert!

14

EfeitoEfeito fotoeléctricofotoeléctrico

Explicação de Einstein introduz o conceito de Explicação de Einstein introduz o conceito de quantum de radiação electromagnétcicaquantum de radiação electromagnétcica

15

2. 2. MovimentoMovimento brownianobrowniano

•Seguros, banca•Bolsa•Marketing

Olá tio Albert!

16

3. Teoria da relatividade I3. Teoria da relatividade I(o espaço, o tempo, e tudo isso!)

•GPS

Olá tio Albert!

17

Galileu

Kepler

MaxwellNewton

Einstein

18

Electricidade e magnetismo

Campo magnético

Campo eléctrico

Indução electromagnética

19

Todos os pontos do espaço têm um relógio

Postulados da Postulados da RelatividadeRelatividade

- As leis da física são as mesmas em todos os referenciais de inércia

- A velocidade da luz é a A velocidade da luz é a mesma em todos os referenciais de inércia em todos os referenciais de inércia

20

A simultaneidadeA simultaneidadeé relativa é relativa

21

cabeça: 0,35 m cauda: 0,1 m comprimento: 0,350,1 = 0,25 m

O comprimento depende do referencial! O comprimento depende do referencial!

Uma medida errada Olhemos para a cabeça: 0,35 m

(esperemos um pouco)

Olhemos a cauda: 0,25 mComprimento:0,35-0,25=0,1 m

22

A velocidade da luz é a A velocidade da luz é a mesma em todos os referenciais de inércia em todos os referenciais de inércia

O intervalo de tempoO intervalo de tempodepende do referencial! depende do referencial!

0tt

0t

23

24

2

0

1

cv

tt

Dilatação do tempo

2

0 1

c

vLL

Contracção do espaço

25

26

4. Teoria da relatividade II4. Teoria da relatividade II(a massa, a energia e tudo isso!)

•Produção de energia eléctrica•Medicina

Olá tio Albert!

27

átomo

electrão

quarks

núcleo protão eneutrão

Massa do átomo < massa do núcleo + massa do electrão

Massa do núcleo < massa dos protões + massa dos neutrões

28

Energia de ligação por nucleãoEnergia de ligação por nucleão

29

Fusão nuclear

Fissão nuclear

30

5. Teoria da Relatividade GERAL5. Teoria da Relatividade GERAL

31

ARQUITECTURA DO UNIVERSOVia Láctea (>109 estrelas)

Sol1 ano-luz = 9,460 1012 km

T=2,3 X 108 anosSol

32

espaço tempo

mínimo MÁXIMO mínimo MÁXIMO

Homem primitivo 10−2 cm 102 km 1 s 102 anos

Início do séc. XX 10−5 cm 1013 km 10−5 s 104 anos

Início do séc. XXI 10−18 cm 1023 km 10−22 s 1010 anos

33

Carta ao Presidente dos EUA, Agosto 1939

34

Estratégias para o ensino secundárioEstratégias 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 Apresentação de E=mcE=mc22

•Radiação do corpo negro (Física, 10º ano) e efeito Radiação do corpo negro (Física, 10º ano) e efeito fotoeléctrico (Química, 10º ano)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