Departamento de Física Universidade de Coimbra

1. Departamento de Física Universidade de Coimbra Informação para alunos das Escolas Secundárias

2. Licenciaturas em • FÍSICA • Ramo de Ensino da Física e da Química • Ramo Científico • ENGENHARIA FÍSICA • ENGENHARIA BIOMÉDICA (c/ Fac. de Med.) R. Ferreira Marques Mar-Abr/2003 2

3. Engenharia Física ? • ENGENHARIA– ramo do saber que contribui para o desenvolvimento do bem-estar da sociedade • ENGENHARIA FÍSICA– uma engenharia cuja principal ferramenta é o conhecimento aprofundado da Física nos seus FUNDAMENTOS e nas APLICAÇÕES, permitindo a resolução de problemas complexos ou inter-disciplinares • Componentes fundamentais da formação • Física Moderna (nomeadamente física quântica) • Computação (envolvendo técnicas matemáticasmodernas) R. Ferreira Marques Mar-Abr/2003 3

4. Física ClássicaversusFísica Moderna A partir de finais do séc. XIX, … especialmente - RELATIVIDADE (Einstein) - MECÂNICA QUÂNTICA (Einstein, Pauli, Heisenberg, Feynman, etc.) Até finais do séc. XIX … … sobretudo a partir do fim do séc. XVII (Galileu) … séc. XVII/XVIII (Newton) … séc. XIX (Maxwell e Boltzman) Embora determinante do nosso dia-a-dia, carece de especialização e não é acessível às Engenharias Clássicas ! OS ENGENHEIROS PRECISAM cada vez mais DA FÍSICA MODERNA ! É dela, principalmente, que ainda hoje se alimentam as Engenharias “Clássicas” R. Ferreira Marques Mar-Abr/2003 4

5. Física Moderna - uma visão diferente do Mundo... (Da Relatividade) * Não há um referencial de inércia preferido * Há uma velocidade-limite, c * Espaço e tempo estão interligados => Vivemos num “espaço-tempo” com quatro dimensões (x, y, z, ct) * Matéria e energia estão interligadas (E=mc2), podendo transformar-se uma na outra (Da Mecânica Quântica) * Matéria e luz, ambas têm propriedades corpusculares (de partícula) e ondulatórias. * À escala das pequenas dimensões, a natureza está quantificada (i.e. discretizada). * À escala das pequenas dimensões, a natureza é probabilistica. (Da Física Nuclear e das Partículas) * Há quatro interacções fundamentais na natureza, duas das quais têm um papel determinante à escala (sub)nuclear. * A Natureza é constituída essencialmente por “matéria” de spin-1/2 (quarks and leptões) e partículas (semelhantes ao fotão) que comunicam as interações fundamentais. (Da Cosmologia) * O universo evoluiu a partir de uma fase densa e quente ao longo de ~14 mil milhões de anos. * Dependendo da quantidade total de matéria existente, o universo poderá continuar a expandir-se até à “morte por arrefecimento”(*) ou (re)colapsar. (*)Cenáriofavorecido pelos dados recolhidos nos últimos anos R. Ferreira Marques Mar-Abr/2003 5

6. Física Moderna - .. ENORMES CONSEQUÊNCIAS PRÁTICAS • Semicondutores - Díodos,Transistores, Circuitos Integrados, Processadores; Microelectrónica • Nanotecnologias R. Ferreira Marques Mar-Abr/2003 6

7. Física Moderna - .. ENORMES CONSEQUÊNCIAS PRÁTICAS • Instrumentação – Sensores + electrónica + processamento = = prolongamento dos sentidos • Ver o que ainda há pouco se não via ! R. Ferreira Marques Mar-Abr/2003 7

8. Física Moderna - .. ENORMES CONSEQUÊNCIAS PRÁTICAS • Lasers - CDs, Aplicações Médicas (diagnóstico e tratamento) • Telecomunicações - fibra óptica (com impulsos de luz laser) a interligar redes de computadores R. Ferreira Marques Mar-Abr/2003 8

9. Física Moderna - .. ENORMES CONSEQUÊNCIAS PRÁTICAS • Supercondutores - Aceleradores de Partículas, “MAGLEV” R. Ferreira Marques Mar-Abr/2003 9

10. Física Moderna - .. ENORMES CONSEQUÊNCIAS PRÁTICAS • Energia Nuclear - i)Reactores Nucleares; ii) o futuro ADS (reactor controlado por acelerador) iii) a “incineração” de lixo radioactivo R. Ferreira Marques Mar-Abr/2003 10

11. Física Moderna - .. ENORMES CONSEQUÊNCIAS PRÁTICAS • Medicina - Imagiologia (TAC, PET, RMN), Radioterapia R. Ferreira Marques Mar-Abr/2003 11

12. Física Moderna - .. ENORMES CONSEQUÊNCIAS PRÁTICAS • Plasmas e Fusão [Energia na Terra como no Sol ?] • Estudo e caracterização do plasma; novos materiais R. Ferreira Marques Mar-Abr/2003 12

13. Física Moderna - .. ENORMES CONSEQUÊNCIAS PRÁTICAS • Sistemas Glogais de Localização (GPS e GALILEO) [correcção dos efeitos relativísticos] R. Ferreira Marques Mar-Abr/2003 13

14. Física Moderna - .. ENORMES CONSEQUÊNCIAS PRÁTICAS • Óptica Quântica - Criptografia, Computadores Quânticos R. Ferreira Marques Mar-Abr/2003 14

15. ** * *** * * ** *** * * ** * Áreas de I&D do DF Ex-Alunos do DF Física Moderna - .. ENORMES CONSEQUÊNCIAS PRÁTICAS Em 2000, ~ 30% das exportações portuguesas provinham do sector … têxtil !!! • Materiais / Semicondutores • Nanotecnologias • Instrumentação • Lasers • Supercondutores • Energia Nuclear • Bio-Medicina • Plasmas e Fusão • Sistemas Glogais de Localização • Óptica Quântica Em 2002, ~30% do PIB dos EUA provém de indústrias de base quântica !!! A MUDANÇA QUE SE NOS IMPÕE REQUERENGENHEIROS FÍSICOS !!! R. Ferreira Marques Mar-Abr/2003 15

16. Onde se encontram hoje Engenheiros Físicos formados pela FCTUC ? • Domínios de Actividade • actividade científica • I&D de instrumentação (médica e industrial) • materiais • automação e robótica • serviços (saúde) • ensino superior • manutenção de instrumentação • desenvolvimento de software • controlo e gestão da produção • consultoria • … e até ensino secundário Dos cerca de 150 licenciados desde 1989 temos hoje cerca de 30% com mestrado e 10% com doutoramento !!! R. Ferreira Marques Mar-Abr/2003 16

17. Onde se encontram hoje Engenheiros Físicos formados pela FCTUC ? Não se conhecem casos de desemprego entre os já licenciados !!! • EMPREGADORES • Grandes grupos • PORTUCEL (SOPORCEL), TAP, FORD, VW, REVIGRÉS, ROCA, SSGP, EDP, EDINFOR, SONAE, COFINA, ABB, SIEMENS, OPEL, KUKA, etc. • Pequenas e médias empresas • sobretudo instrumentação e do software • (vários como empresários !) • Sector público • laboratórios de estado (no país e no estrangeiro) • ensino superior (universitário e politécnico) • hospitais (p.ex.: HUC e IPOFG) R. Ferreira Marques Mar-Abr/2003 17

18. Física Moderna - .. ENORMES CONSEQUÊNCIAS PRÁTICAS • UM exemplo (entre tantos): INDÚSTRIA AUTOMÓVEL • Tecnologias - Incorporadas (vidros, materiais recicláveis,...) e de Construção (robotização) • Filmes finos (ópticas, tribo-contactos, desgaste...) • Sensores (acelerómetros, airbag, ABS, ...) • Física Molecular, Plasmas e Termodinâmica (…rendimento ~ 20% apenas !!!) • Pilhas de combustível (H2, combustível do futuro !) • Aquisição de dados em tempo real (o vulgarizado computador de bordo...) • Optimização (aerodinâmica, pneus, consumos, ...) 7% PIB e 25% das exportações nacionais em 2002 R. Ferreira Marques Mar-Abr/2003 18

19. Engenharia Física - que formação ? DISCIPLINAS OBRIGATÓRIAS AGRUPADAS POR ÁREA Área MAT FIS FA&T QUI ENG ECON Totais ECTS 48 105 18 8 59 12 262 DISCIPLINAS DE OPÇÃO Área MAT FIS FA&T QUI ENG ECON M/B Totais ECTS 0-8 0-24 12-40 0-16 0-24 0-6 0-8 36 ENSINO - forte componente laboratorial; ensino integrado da computação, apoiado em lingagens usadas para o controlo de instrumentação e para simulação PROJECTO (de fim de curso) – c/ estágios em empresas ou instituições de I&D a trabalhar com novos produtos/soluções R. Ferreira Marques Mar-Abr/2003 19