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Física Atómica e Molecular
Fc+EF
2002 . 2003  - º semestre
SYNOPSIS SYLLABUS TIMETABLE ASSESSMENT SPECIFICATION


Specification sheet
N.B. these sheets are defined only since 2007 (agreement of Bologna).

Specific details
course codecycle os studiesacademic semestercredits ECTSteaching language
13pt


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
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