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 .

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.

Docentes Responsáveis

Coordenador

Hélio Dias (IFUSP)

Professores

José Carlos Gomes

Luciano Bachmann

Nelson Carlin

Vanderlei S. Bagnato

A Ciência do Século XXI

e

a evolução da visão científica

do homem

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.

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.

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 .

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?

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.

O que é

consciência?

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.

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!

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.

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.

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?

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.

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.

Hélio heliodia@usp.br

Gomes professorgomes@gmail.com

Luis Carlos luis@eciencia.usp.br

Equipe do Polo de

Piracicaba