DEPARTAMENTO DE FÍSICA

 

História da Física - F

Ano letivo: 2009-2010
Specification sheet

Specific details
course codecycle os studiesacademic semestercredits ECTSteaching language
1002880123pt


Learning goals

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

Syllabus

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.
Prerequisites
Física Geral, Fundamentos de Física Moderna, Mecânica Clássica I, Mecânica Quântica I, Electromagnetismo I, Termodinâmica.
Generic skills to reach
. Competence in analysis and synthesis;
. Competence in oral and written communication;
. Knowledge of a foreign language;
. Critical thinking;
. Competence in autonomous learning;
. Using the internet as a communication medium and information source;
. Competence for working in group;
. Valuing diversity and multiculturalism;
. Competence to communicate with people who are not experts in the field;
. Creativity;
(by decreasing order of importance)
Teaching hours per semester
lectures30
total of teaching hours30

Assessment
Synthesis work thesis20 %
Project10 %
Mini tests10 %
Exam60 %

Bibliography of reference
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.
Teaching method

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.
Resources used
Datashow, retroprojector e ecrã