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História da Física
F 2007 . 2008 - 2º semestre
Especificação técnica - ficha curricular Elementos especificos
Objectivos formativos
Competências específicas principais: A-Cultura geral aprofundada em Física Esta disciplina tem um caracter transversal e interdisciplinar e surge no último semestre do 3º ciclo, quando os alunos já devem possuir uma razoável cultura geral em Física. Nestas condições é possível promover: ? uma compreensão da interacção e complementaridade entre diferentes domínios da Física, vistos frequentemente como compartimentos estanques, de onde resultará um aprofundar de conhecimentos em Física; ? uma melhor compreensão da natureza da ciência, e da Física em particular. A- Interdisciplinaridade Promover: ? a compreensão de que o desenvolvimento da Física decorre num contexto sociocultural, económico e político; ? uma atitude de abertura a outros domínios da actividade humana, a todos os títulos importante, em particular se atendermos ao facto de que hoje em dia se valoriza cada vez mais o trabalho multi e /ou interdisciplinar. E - Capacidade para procurar e utilizar bibliografia Competências específicas secundárias: E - Capacidade para aprender B - Capacidade para resolver problemas Programa genérico mínimo
1.Introdução A importância da História da Ciência na formação académica de um futuro profissional na área das ciências. A criação de conhecimento científico e a natureza da ciência - informação sobre diferentes correntes epistemológicas neste domínio. A revolução científica e nascimento da Ciência Moderna - a importância de conhecer o antes e o depois. 2. Teorias e conceitos de movimento e da estrutura do universo na Antiguidade e Idade Média 2.1 As origens remotas da Ciência: Breve referência ao desenvolvimento da astronomia e de outras formas de conhecimento nas civilizações primitivas. 2.2 A Ciência na Antiga Grécia: bases observacionais e teóricas para o desenvolvimento de modelos cosmológicos; o problema de Platão; o sistema aristotélico e os seus antecedentes; a teoria do movimento e a teoria da estrutura da matéria; o modelo cosmológico de Aristóteles - suas limitações e repercussões em épocas futuras. 2.3 A Escola de Alexandria: Arquimedes e as origens da Mecânica; a determinação de grandezas astronómicas; o modelo heliocêntrico de Aristarco de Samos; Ptolomeu e o modelo geocêntrico. 2.4 O saber na Idade Média: a compilação do saber nos primeiros séculos da Idade Média; a influência árabe, a criação das universidades, a filosofia escolástica e o revitalizar do conhecimento; a teoria do ímpeto; o progresso técnico (artes úteis) nos últimos séculos da Idade Média; os sinais precursores de modernidade. 3.A Revolução Científica e o nascimento e consolidação da Ciência Moderna 3.1O Renascimento e o dealbar de uma nova era do saber: as condições políticas, económicas, culturais e materiais para a criação de uma nova mentalidade; o modelo heliocêntrico de Copérnico - os seus aspectos revolucionários e conservadores e o seu impacte no pensamento da época; a importância das observações astronómicas de Tycho Brahe. 3.2A nova ciência e a quantificação dos fenómenos naturais: o desenvolvimento da Matemática e dos instrumentos científicos. 3.3 Galileu e os fundamentos da ciência moderna: os Discursos e os Diálogos. 3.4 Kepler - a busca de harmonia e o respeito pelos dados observacionais; o abandono do dogma do movimento circular; as leis cinemáticas do movimento planetário. 3.4 Newton: as leis da dinâmica; a teoria da gravitação; o estabelecimento do novo paradigma cientifico. 3.5 Ciência e Iluminismo: a arte de experimentar e as novas pedagogias; a Ciência em Portugal no século XVIII; a reforma iluminista do marquês de Pombal; a Física na reforma pombalina - o Gabinete de Física Experimental? 4. A Física Clássica pós-newtoniana e o conceito de energia. 4.1 Uma nova mecânica alicerçada no conceito de energia: as contribuições de D'Alembert, Malpertuis, Lagrange e Hamilton. 4.2 O desenvolvimento da Termodinâmica: do fluido calórico à distinção entre calor e trabalho como processos de transferência de energia; a primeira lei da termodinâmica - da conversão e transferência à lei da conservação da energia; a segunda lei da termodinâmica - o conceito de entropia e de dissipação de energia; as implicações tecnológicas do desenvolvimento da termodinâmica. 4.3 Leis de conservação e simetrias: a importância das leis de conservação em Física; exemplos. 5. Das virtudes ocultas às teoria de campo - o campo electromagnético 5.1 A evolução do conhecimento sobre magnetismo: conceitos primitivos, as contribuições observacionais e dos construtores de instrumentos; a obra de William Gilbert como ponto de partida para o estudo sistemático do magnetismo. 5.2 O desenvolvimento da electrostática: a electrostáctica na primeira metade do século XVIII; Franklin e a nova era da electrostática; Coulomb e a quantificação dos fenómenos eléctricos e magnéticos. 5.3 A descoberta da corrente eléctrica: Galvani e Volta. 5.4 A caminho da unificação dos fenómenos eléctricos e magnéticos: as experiências de Oersted e de Ampère; Faraday e a indução electromagnética.; Maxwell e a Teoria do Campo Electromagnético; Hertz e a confirmação experimental da teoria de Maxwell. 5.5 A natureza da luz: teorias e conceitos primitivos; a finitude da velocidade da luz; as teoria ondulatória e corpuscular; o renascer da teoria ondulatória. 6. O século XX e a abertura de novas fronteiras 6.1 As conquistas e as limitações da Física Clássica: os sucessos e os problemas em aberto; as grandes descobertas nos finais do século XIX e a necessidade de uma nova física. 6.2 A Mecânica Quântica: as principais etapas históricas do desenvolvimento da Mecânica Quântica; as formalizações teóricas de Schrodinger e Heisenberg;; outros desenvolvimentos; a Física e representação da natureza. 6.3 A Teoria da Relatividade: a Teoria da Relatividade Especial e as novas noções de espaço, tempo e energia; a Teoria da Relatividade Geral e geometrização do espaço-tempo. 6.4 O Impacte da Mecânica Quântica e da Teoria da Relatividade: implicações para o desenvolvimento de outros domínios científicos e tecnológicas; a emergência de novas perspectivas epistemológicas. 6.5 O Desenvolvimento da Física Nuclear e de Partículas e de outros ramos da Física: a descoberta do neutrão, do deutério e do positrão (1932) e o nascimento da Física Nuclear; a descoberta da fissão nuclear e suas implicações; a construção dos primeiros aceleradores; a descoberta de novas partículas e os desenvolvimentos teóricos; o progresso em outros ramos da Física. Pré-requisitos
Física Geral, Fundamentos de Física Moderna, Mecânica Clássica I, Mecânica Quântica I, Electromagnetismo I, Termodinâmica.
Competências genéricas a atingir
. Competência em análise e síntese;. Competência em comunicação oral e escrita; . Conhecimento de uma língua estrangeira; . Competência em raciocínio crítico; . Competência em aprendizagem autónoma; . Uso da internet como meio de comunicação e fonte de informação; . Competência em trabalho em grupo; . Valorização da diversidade e multiculturalidade; . Competência para comunicar com pessoas que não são especialistas na área; . Criatividade; (por ordem decrescente de importância) Horas lectivas semestrais
Método de avaliação
Bibliografia de referência
Bibliogradia principal:
Heilbron, J. L., Elements of Early Modern Physics, Univ. of California Press, Los Angeles, 1982. Holton,G., Introduction to Concepts and Theories in Physical Science, Addison-Wesley Pub. Comp., New-York, 1973. Segrè, E., From X-Rays to Quarks- Modern Physicists and their Discoveries, Library of Congress Catal. Pub. Dat., USA, 1980. Singer, J., A Short history of Scientific Ideas to 1900, Oxford University Press, 1959. Bibliografia complementar: Holton, G., Thematic Origins of Scientific Thought, Havard Univ. Press, Havard 1974. Koyré, A., Do Mundo Fechado ao Universo Infinito, Gradiva, Lisboa, 1990. Kragh, H., Introdução à Historiografia da Ciência, Porto Editora, Porto, 2000. Método de ensino
Sendo esta disciplina de História da Física destinada a alunos de Física, a ênfase deve ser colocada na compreensão do desenvolvimento de conceitos e teorias físicas no contexto da sua época; as aulas teóricas devem ter uma grande componente interactiva. A utilização do powerpoint, com predominância de imagens em relação ao texto, a leitura e discussão de textos de fontes primárias, a apresentação oral de pequenas pesquisas feitas pelos alunos são meios susceptíveis de cativar os alunos e responsabilizá-los pela sua própria aquisição de conhecimento. Aos alunos serão atribuídos diversos trabalhos a realizar fora das aulas de contacto, que poderão ser pequenos trabalhos de pesquisa, comentários escritos a textos, um trabalho de síntese sobre um dado tema, ou sobre um artigo de história da física. São desejáveis visitas a Museus da Universidade. Todas estas propostas serão sujeitas a ajustamentos, de acordo com a sua adequação em termos práticos. Será dado apoio indivídual aos alunos para a realização de actividades fora das horas de contacto. Recursos específicos utilizados
Datashow, retroprojector e ecrã
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