departamento de física universidade de coimbra informação para alunos das escolas secundárias

Departamento de Física Departamento de Física

Universidade de CoimbraUniversidade de Coimbra

Informação para alunos das Escolas Secundárias

Informação para alunos das Escolas Secundárias

Licenciaturas em Licenciaturas em

• FÍSICAFÍSICARamo de Ensino da Física e da QuímicaRamo de Ensino da Física e da Química Ramo CientíficoRamo Científico

• ENGENHARIA FÍSICAENGENHARIA FÍSICA

• ENGENHARIA BIOMÉDICA ENGENHARIA BIOMÉDICA (c/ Fac. de Med.)(c/ Fac. de Med.)

R. Ferreira Marques Mar-Abr/2003 2

ENGENHARIAENGENHARIA – ramo do saber que contribui para o – ramo do saber que contribui para o desenvolvimento do bem-estar da sociedadedesenvolvimento do bem-estar da sociedade

ENGENHARIA FÍSICAENGENHARIA FÍSICA – uma engenharia cuja – uma engenharia cuja principal ferramenta é o conhecimento aprofundado principal ferramenta é o conhecimento aprofundado da Física nos seus FUNDAMENTOS e nas da Física nos seus FUNDAMENTOS e nas APLICAÇÕES, permitindo a resolução de APLICAÇÕES, permitindo a resolução de problemas problemas complexos ou inter-disciplinarescomplexos ou inter-disciplinares

Componentes fundamentais da formaçãoComponentes fundamentais da formação- Física Moderna Física Moderna (nomeadamente física quântica) (nomeadamente física quântica) - Computação (Computação (envolvendo envolvendo técnicas matemáticastécnicas matemáticas

modernasmodernas))

Engenharia Física ?Engenharia Física ?Engenharia Física ?Engenharia Física ?


Física ClássicaFísica Clássica versusversus Física ModernaFísica Moderna

Até finais do séc. XIX …Até finais do séc. XIX …

… … sobretudo a partir do fim sobretudo a partir do fim do séc. XVII (Galileu)do séc. XVII (Galileu)

… … séc. XVII/XVIII (Newton) séc. XVII/XVIII (Newton)

… … séc. XIX (Maxwell e séc. XIX (Maxwell e Boltzman)Boltzman)

A partir de finais do séc. XIX,A partir de finais do séc. XIX,

… … especialmenteespecialmente

- RELATIVIDADE (Einstein)- RELATIVIDADE (Einstein)

- MECÂNICA QUÂNTICA - MECÂNICA QUÂNTICA (Einstein, Pauli, Heisenberg, (Einstein, Pauli, Heisenberg, Feynman, etc.)Feynman, etc.)

Embora Embora determinante do nosso dia-a-determinante do nosso dia-a-diadia, carece de especialização e não é , carece de especialização e não é acessível às Engenharias Clássicas !acessível às Engenharias Clássicas !

OS ENGENHEIROS PRECISAM OS ENGENHEIROS PRECISAM cada vez mais cada vez mais

DA FÍSICA MODERNADA FÍSICA MODERNA ! !

É dela, principalmente, que É dela, principalmente, que ainda hojeainda hoje se alimentam as se alimentam as Engenharias “Clássicas”Engenharias “Clássicas”


Física Moderna - Física Moderna - uma visão diferente do Mundo...uma visão diferente do Mundo...

(Da Relatividade)(Da Relatividade) * Não há um referencial de * Não há um referencial de

inércia preferidoinércia preferido * Há uma * Há uma velocidade-velocidade-

limitelimite, c, c * Espaço e tempo estão * Espaço e tempo estão

interligados => Vivemos interligados => Vivemos num “espaço-tempo”num “espaço-tempo”com com quatro dimensões quatro dimensões (x, (x, y, z, ct)y, z, ct)

* Matéria e energia estão * Matéria e energia estão interligadas (E=mc2), interligadas (E=mc2), podendo transformar-se podendo transformar-se uma na outrauma na outra

(Da Relatividade)(Da Relatividade) * Não há um referencial de * Não há um referencial de

inércia preferidoinércia preferido * Há uma * Há uma velocidade-velocidade-

limitelimite, c, c * Espaço e tempo estão * Espaço e tempo estão

interligados => Vivemos interligados => Vivemos num “espaço-tempo”num “espaço-tempo”com com quatro dimensões quatro dimensões (x, (x, y, z, ct)y, z, ct)

* Matéria e energia estão * Matéria e energia estão interligadas (E=mc2), interligadas (E=mc2), podendo transformar-se podendo transformar-se uma na outrauma na outra

(Da Mecânica Quântica)(Da Mecânica Quântica)

* Matéria e luz, ambas têm * Matéria e luz, ambas têm propriedades corpusculares propriedades corpusculares ((de partículade partícula) e ondulatórias.) e ondulatórias.

* À escala das pequenas * À escala das pequenas dimensões, a natureza está dimensões, a natureza está quantificada (i.e. quantificada (i.e. discretizada).discretizada).

* À escala das pequenas * À escala das pequenas dimensões, a natureza é dimensões, a natureza é probabilistica. probabilistica.

(Da Mecânica Quântica)(Da Mecânica Quântica)

* Matéria e luz, ambas têm * Matéria e luz, ambas têm propriedades corpusculares propriedades corpusculares ((de partículade partícula) e ondulatórias.) e ondulatórias.

* À escala das pequenas * À escala das pequenas dimensões, a natureza está dimensões, a natureza está quantificada (i.e. quantificada (i.e. discretizada).discretizada).

* À escala das pequenas * À escala das pequenas dimensões, a natureza é dimensões, a natureza é probabilistica. probabilistica.

(Da Física Nuclear e das Partículas)(Da Física Nuclear e das Partículas) * Há quatro interacções * Há quatro interacções

fundamentais na natureza, duas fundamentais na natureza, duas das quais têm um papel das quais têm um papel determinante à escala determinante à escala (sub)nuclear.(sub)nuclear.

* A Natureza é constituída * A Natureza é constituída essencialmente por “matéria” de essencialmente por “matéria” de spin-1/2 (quarks and leptões) e spin-1/2 (quarks and leptões) e partículas (semelhantes ao fotão) partículas (semelhantes ao fotão) que comunicam as interações que comunicam as interações fundamentais.fundamentais.

(Da Física Nuclear e das Partículas)(Da Física Nuclear e das Partículas) * Há quatro interacções * Há quatro interacções

fundamentais na natureza, duas fundamentais na natureza, duas das quais têm um papel das quais têm um papel determinante à escala determinante à escala (sub)nuclear.(sub)nuclear.

* A Natureza é constituída * A Natureza é constituída essencialmente por “matéria” de essencialmente por “matéria” de spin-1/2 (quarks and leptões) e spin-1/2 (quarks and leptões) e partículas (semelhantes ao fotão) partículas (semelhantes ao fotão) que comunicam as interações que comunicam as interações fundamentais.fundamentais.

(Da Cosmologia)(Da Cosmologia)

* O universo evoluiu a partir de uma * O universo evoluiu a partir de uma fase densa e quente ao longo de ~14 fase densa e quente ao longo de ~14 mil milhões de anos.mil milhões de anos.

* Dependendo da quantidade total de * Dependendo da quantidade total de matéria existente, o universo poderá matéria existente, o universo poderá continuar a expandir-se até à “continuar a expandir-se até à “morte morte por arrefecimentopor arrefecimento””(*)(*) ou ou (re)colapsar. (re)colapsar.

(*)(*) CenárioCenário favorecido pelos dados recolhidos nos favorecido pelos dados recolhidos nos últimos anosúltimos anos

(Da Cosmologia)(Da Cosmologia)

* O universo evoluiu a partir de uma * O universo evoluiu a partir de uma fase densa e quente ao longo de ~14 fase densa e quente ao longo de ~14 mil milhões de anos.mil milhões de anos.

* Dependendo da quantidade total de * Dependendo da quantidade total de matéria existente, o universo poderá matéria existente, o universo poderá continuar a expandir-se até à “continuar a expandir-se até à “morte morte por arrefecimentopor arrefecimento””(*)(*) ou ou (re)colapsar. (re)colapsar.

(*)(*) CenárioCenário favorecido pelos dados recolhidos nos favorecido pelos dados recolhidos nos últimos anosúltimos anos


• Semicondutores - Semicondutores - Díodos,Díodos, Transistores, Circuitos Transistores, Circuitos Integrados, Processadores; Integrados, Processadores;

MicroelectrónicaMicroelectrónica

• NanotecnologiasNanotecnologias

Física Moderna - Física Moderna - .. .. EENNOORRMMEES S CONSEQUÊNCIAS PRÁTICASCONSEQUÊNCIAS PRÁTICAS


http://www.eink.com/news/images/woburn1.jpg

http://www.research.ibm.com/atomic/nano/abacus.small.gif

• Instrumentação – Instrumentação – Sensores + electrónica + Sensores + electrónica + processamento = processamento = = = prolongamento dos sentidosprolongamento dos sentidos

Ver o que ainda há pouco se não via !Ver o que ainda há pouco se não via !



•Lasers - Lasers - CDs, Aplicações Médicas (diagnóstico e CDs, Aplicações Médicas (diagnóstico e tratamento) tratamento)

•TelecomunicaçõesTelecomunicações - fibra óptica (com impulsos - fibra óptica (com impulsos de luz laser) a de luz laser) a interligar redes de interligar redes de computadores computadores



http://www.jivemagazine.com/2000/03-11-2000-Myth-Atrium/b1/big/06-lasers.JPG

•Supercondutores - Supercondutores - Aceleradores de Partículas, Aceleradores de Partículas, “MAGLEV”“MAGLEV”



• Energia Nuclear -Energia Nuclear - i) i)Reactores Nucleares; Reactores Nucleares; ii) o futuro ADS (reactor controlado por ii) o futuro ADS (reactor controlado por

acelerador)acelerador) iii) a “incineração” de lixo iii) a “incineração” de lixo radioactivoradioactivo



• Medicina - Medicina - Imagiologia (TAC, PET, RMN), Imagiologia (TAC, PET, RMN), RadioterapiaRadioterapia



•Plasmas e Fusão Plasmas e Fusão [Energia na Terra como no [Energia na Terra como no Sol ?]Sol ?]

Estudo e caracterização do plasma; novos Estudo e caracterização do plasma; novos materiaismateriais



•Sistemas Glogais de Localização (GPS e Sistemas Glogais de Localização (GPS e GALILEO) GALILEO) [correcção dos [correcção dos efeitos relativísticos]efeitos relativísticos]



•Óptica Quântica - Óptica Quântica - Criptografia, Computadores Criptografia, Computadores QuânticosQuânticos



****

**

*** ***

**

**

Áreas de I&D do DFÁreas de I&D do DFEx-Alunos do DFEx-Alunos do DF

****

*** ***

**

**

****

**

• Materiais / Semicondutores Materiais / Semicondutores

• NanotecnologiasNanotecnologias

• InstrumentaçãoInstrumentação

• Lasers Lasers

• SupercondutoresSupercondutores

• Energia NuclearEnergia Nuclear

• Bio-Medicina Bio-Medicina

• Plasmas e FusãoPlasmas e Fusão

• Sistemas Glogais de LocalizaçãoSistemas Glogais de Localização

• Óptica QuânticaÓptica Quântica


Em 2000, ~ 30% Em 2000, ~ 30%

das exportações das exportações

portuguesas portuguesas

provinham do provinham do

sector … têxtil !!!sector … têxtil !!!

Em 2000, ~ 30% Em 2000, ~ 30%

das exportações das exportações

portuguesas portuguesas

provinham do provinham do

sector … têxtil !!!sector … têxtil !!!


Em 2002, ~30% Em 2002, ~30%

do PIB dos EUA do PIB dos EUA

provém de provém de

indústrias de base indústrias de base

quântica !!!quântica !!!

Em 2002, ~30% Em 2002, ~30%

do PIB dos EUA do PIB dos EUA

provém de provém de

indústrias de base indústrias de base

quântica !!!quântica !!!

A MUDANÇA A MUDANÇA

QUE SE NOS QUE SE NOS

IMPÕE IMPÕE

REQUERREQUER

ENGENHEIROS ENGENHEIROS

FÍSICOS !!!FÍSICOS !!!

A MUDANÇA A MUDANÇA

QUE SE NOS QUE SE NOS

IMPÕE IMPÕE

REQUERREQUER

ENGENHEIROS ENGENHEIROS

FÍSICOS !!!FÍSICOS !!!

Domínios de ActividadeDomínios de Actividade

• actividade científicaactividade científica• I&D de instrumentação (médica e industrial)I&D de instrumentação (médica e industrial)• materiais materiais • automação e robóticaautomação e robótica• serviços (saúde)serviços (saúde)• ensino superior ensino superior

• manutenção de instrumentação manutenção de instrumentação • desenvolvimento de softwaredesenvolvimento de software• controlo e gestão da produçãocontrolo e gestão da produção• consultoriaconsultoria• … … e até e até ensino secundárioensino secundário

Onde se encontram hoje Engenheiros Físicos Onde se encontram hoje Engenheiros Físicos formados pela FCTUC ?formados pela FCTUC ?

Dos cerca de 150 Dos cerca de 150 licenciados desde 1989 licenciados desde 1989

temos hoje cerca de temos hoje cerca de 30% com mestrado e 30% com mestrado e

10% com 10% com doutoramento !!!doutoramento !!!

Dos cerca de 150 Dos cerca de 150 licenciados desde 1989 licenciados desde 1989

temos hoje cerca de temos hoje cerca de 30% com mestrado e 30% com mestrado e

10% com 10% com doutoramento !!!doutoramento !!!


EMPREGADORESEMPREGADORES• Grandes grupos Grandes grupos

¤ PORTUCEL (SOPORCEL), TAP, FORD, VW, PORTUCEL (SOPORCEL), TAP, FORD, VW, REVIGRÉS, ROCA, SSGP, EDP, EDINFOR, SONAE, REVIGRÉS, ROCA, SSGP, EDP, EDINFOR, SONAE, COFINA, ABB, SIEMENS, OPEL, KUKA, etc. COFINA, ABB, SIEMENS, OPEL, KUKA, etc.

• Pequenas e médias empresasPequenas e médias empresas¤ sobretudo instrumentação e do software sobretudo instrumentação e do software

(vários como empresários !)(vários como empresários !)• Sector públicoSector público

¤ laboratórios de estado (laboratórios de estado (no país e no estrangeirono país e no estrangeiro))¤ ensino superior (ensino superior (universitário e politécnicouniversitário e politécnico))¤ hospitais (hospitais (p.ex.: HUC e IPOFGp.ex.: HUC e IPOFG))

EMPREGADORESEMPREGADORES• Grandes grupos Grandes grupos

¤ PORTUCEL (SOPORCEL), TAP, FORD, VW, PORTUCEL (SOPORCEL), TAP, FORD, VW, REVIGRÉS, ROCA, SSGP, EDP, EDINFOR, SONAE, REVIGRÉS, ROCA, SSGP, EDP, EDINFOR, SONAE, COFINA, ABB, SIEMENS, OPEL, KUKA, etc. COFINA, ABB, SIEMENS, OPEL, KUKA, etc.

• Pequenas e médias empresasPequenas e médias empresas¤ sobretudo instrumentação e do software sobretudo instrumentação e do software

(vários como empresários !)(vários como empresários !)• Sector públicoSector público

¤ laboratórios de estado (laboratórios de estado (no país e no estrangeirono país e no estrangeiro))¤ ensino superior (ensino superior (universitário e politécnicouniversitário e politécnico))¤ hospitais (hospitais (p.ex.: HUC e IPOFGp.ex.: HUC e IPOFG))

Onde se encontram hoje Engenheiros Físicos Onde se encontram hoje Engenheiros Físicos formados pela FCTUC ?formados pela FCTUC ?

Não se conhecem casos de Não se conhecem casos de desemprego entre os já desemprego entre os já

licenciados !!!licenciados !!!

Não se conhecem casos de Não se conhecem casos de desemprego entre os já desemprego entre os já

licenciados !!!licenciados !!!


UM exemploUM exemplo (entre tantos): (entre tantos):

INDÚSTRIA INDÚSTRIA AUTOMÓVELAUTOMÓVEL

• Tecnologias - Incorporadas (Tecnologias - Incorporadas (vidros, materiais vidros, materiais recicláveis,...recicláveis,...) ) e de Construção (e de Construção (robotizaçãorobotização))

• Filmes finos (Filmes finos (ópticas, tribo-contactos, desgaste...ópticas, tribo-contactos, desgaste...))

• Sensores (Sensores (acelerómetros, airbag, ABS, ...acelerómetros, airbag, ABS, ...))

• Física Molecular, Plasmas e Termodinâmica Física Molecular, Plasmas e Termodinâmica ((…rendimento ~ 20% …rendimento ~ 20%

apenas !!!apenas !!!))

• Pilhas de combustível (Pilhas de combustível (HH22, combustível do , combustível do futuro !futuro !))

• Aquisição de dados em tempo real Aquisição de dados em tempo real ((o vulgarizado computador o vulgarizado computador

de bordo...de bordo...))

• Optimização (Optimização (aerodinâmica, pneus, aerodinâmica, pneus, consumos, ...consumos, ...))

UM exemploUM exemplo (entre tantos): (entre tantos):

INDÚSTRIA INDÚSTRIA AUTOMÓVELAUTOMÓVEL

• Tecnologias - Incorporadas (Tecnologias - Incorporadas (vidros, materiais vidros, materiais recicláveis,...recicláveis,...) ) e de Construção (e de Construção (robotizaçãorobotização))

• Filmes finos (Filmes finos (ópticas, tribo-contactos, desgaste...ópticas, tribo-contactos, desgaste...))

• Sensores (Sensores (acelerómetros, airbag, ABS, ...acelerómetros, airbag, ABS, ...))

• Física Molecular, Plasmas e Termodinâmica Física Molecular, Plasmas e Termodinâmica ((…rendimento ~ 20% …rendimento ~ 20%

apenas !!!apenas !!!))

• Pilhas de combustível (Pilhas de combustível (HH22, combustível do , combustível do futuro !futuro !))

• Aquisição de dados em tempo real Aquisição de dados em tempo real ((o vulgarizado computador o vulgarizado computador

de bordo...de bordo...))

• Optimização (Optimização (aerodinâmica, pneus, aerodinâmica, pneus, consumos, ...consumos, ...))



7% PIB 7% PIB e e 25% das 25% das

exportações exportações nacionaisnacionais em 2002em 2002

7% PIB 7% PIB e e 25% das 25% das

exportações exportações nacionaisnacionais em 2002em 2002

DISCIPLINAS OBRIGATÓRIAS AGRUPADAS POR ÁREADISCIPLINAS OBRIGATÓRIAS AGRUPADAS POR ÁREAÁreaÁrea MATMAT FISFIS FA&TFA&T QUIQUI ENGENG ECONECON TotaisTotais

ECTSECTS 4848 105105 18 18 8 8 59 59 12 12 262262

DISCIPLINAS DE OPÇÃODISCIPLINAS DE OPÇÃO

ÁreaÁrea MATMAT FISFIS FA&TFA&T QUIQUI ENGENG ECONECON M/B M/B TotaisTotais

ECTSECTS 0-80-8 0-240-24 12-4012-40 0-160-16 0-240-24 0-6 0-6 0-80-8 3636

DISCIPLINAS OBRIGATÓRIAS AGRUPADAS POR ÁREADISCIPLINAS OBRIGATÓRIAS AGRUPADAS POR ÁREAÁreaÁrea MATMAT FISFIS FA&TFA&T QUIQUI ENGENG ECONECON TotaisTotais

ECTSECTS 4848 105105 18 18 8 8 59 59 12 12 262262

DISCIPLINAS DE OPÇÃODISCIPLINAS DE OPÇÃO

ÁreaÁrea MATMAT FISFIS FA&TFA&T QUIQUI ENGENG ECONECON M/B M/B TotaisTotais

ECTSECTS 0-80-8 0-240-24 12-4012-40 0-160-16 0-240-24 0-6 0-6 0-80-8 3636

Engenharia Física - Engenharia Física - que formação ?que formação ?

PROJECTOPROJECTO ( (de fim de cursode fim de curso)) – – c/ estágios em empresas ou c/ estágios em empresas ou instituições de I&D a trabalhar com instituições de I&D a trabalhar com novos produtos/soluçõesnovos produtos/soluções

PROJECTOPROJECTO ( (de fim de cursode fim de curso)) – – c/ estágios em empresas ou c/ estágios em empresas ou instituições de I&D a trabalhar com instituições de I&D a trabalhar com novos produtos/soluçõesnovos produtos/soluções


ENSINOENSINO - - forte componente forte componente laboratoriallaboratorial; ; ensino integrado da ensino integrado da computaçãocomputação, apoiado em lingagens , apoiado em lingagens usadas para o controlo de usadas para o controlo de instrumentação e para simulaçãoinstrumentação e para simulação

ENSINOENSINO - - forte componente forte componente laboratoriallaboratorial; ; ensino integrado da ensino integrado da computaçãocomputação, apoiado em lingagens , apoiado em lingagens usadas para o controlo de usadas para o controlo de instrumentação e para simulaçãoinstrumentação e para simulação

departamento de física universidade de coimbra informação para alunos das escolas secundárias

Documents