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Medium 9788521635604

Apêndice B Sistemas de Coordenadas

Nilson Antunes de Oliveira Grupo Gen ePub Criptografado

Constantes Físicas

Nome

Símbolo

Valor (SI)

Carga do elétron

e

−1,602×10−19 C

Carga do próton

e

1,602×10−19 C

Constante de Boltzmann

kB

1,381×10−23 J/K

Constante gravitacional

G

6,673×10−11 Nm2/kg2

Constante de Planck

h

6,026×10−34 Js

Constante de Rydberg

R

1,097×107 m–1

Constante de Stefan-Boltzmann

σ

5,670×10−8 W/(m2K4)

Constante universal dos gases

R

8,314 J/(mol K)

Magneton de Bohr

μB

9,274×10−24 J/T

Massa do elétron

me

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11 Giberelinas

Gilberto Kerbauy Grupo Gen ePub Criptografado

As giberelinas constituem uma classe de hormônios capaz de modular o desenvolvimento durante todo o ciclo de vida da planta. Apesar da sua importância indiscutível no desenvolvimento das plantas vasculares, esse grupo de substâncias foi descoberto de maneira curiosa, a partir de pesquisas com o fungo Gibberella fujikuroi (renomeado Fusarium fujikuroi), demonstrando que elas não surgem exclusivamente em plantas. A denominação generalizada “giberelina”, na realidade, se refere a um grupo numeroso de mais de 120 substâncias já identificadas em plantas, fungos e/ou bactérias, que têm em comum a estrutura química básica. Entre essa diversidade de formas distintas de giberelinas, somente um pequeno número delas é bioativo.

A bioatividade das giberelinas depende de sua estrutura química e é definida com base em sua biossíntese, metabolismo e controle de inativação. Resultados de pesquisa obtidas com a indução e seleção de plantas mutantes para a biossíntese e a transdução de sinais de giberelinas resultaram em contribuições expressivas para uma melhor compreensão sobre a importância, o metabolismo e os mecanismos de ação dessa classe de hormônios no crescimento e no desenvolvimento das plantas.

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2 Reações em solução: teoria fundamental

J. Mendham, R. C. Denney, J. D. Barnes, M. J. K. Thomas Grupo Gen ePub Criptografado

Muitas das reações da análise química qualitativa e quantitativa ocorrem em solução. O solvente é usualmente a água, mas outros líquidos podem ser usados. Por isso, o conhecimento fundamental das condições em que as reações de interesse da química analítica são feitas e dos fatores que as influenciam é essencial.

Guldberg e Waage (1867) enunciaram a lei da ação das massas (às vezes chamada de “lei do equilíbrio químico”) nos seguintes termos: “A velocidade de uma reação química é proporcional ao produto das massas ativas das substâncias que participam da reação”. A expressão “massa ativa” era interpretada como a concentração da substância expressa em moles por litro. Quando se aplica essa lei a sistemas homogêneos, isto é, a sistemas em que todos os reagentes participam de uma só fase como, por exemplo, uma reação em solução, chega-se a uma expressão matemática que estabelece a condição de equilíbrio em uma reação reversível.

Considere, inicialmente, uma reação reversível que ocorre em uma temperatura constante:

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Capítulo 5 Campo Magnético Gerado por Corrente Elétrica

Nilson Antunes de Oliveira Grupo Gen ePub Criptografado

No Capítulo 2 estudamos os campos elétricos gerados por densidades de cargas eletrostáticas. Cargas elétricas em movimento, além do campo elétrico, também geram campo magnético. Em um material condutor, o movimento das cargas elétricas origina a corrente elétrica, que, por sua vez, gera o campo magnético. O campo magnético também pode ser gerado por ímãs ou por uma variação temporal do campo elétrico.

Neste capítulo, apresentaremos a formulação matemática para descrever o campo magnético gerado por corrente elétrica estacionária. O campo magnético gerado por ímãs será discutido no próximo capítulo.

Antes de iniciar o estudo sobre campo magnético, vamos fazer uma introdução sobre corrente elétrica. Ao aplicar um campo elétrico estático em um material condutor, os elétrons ficam sujeitos à força elétrica, , e se movem em um sentido contrário ao campo aplicado. Esse movimento ordenado das cargas elétricas no interior de um condutor gera uma corrente elétrica.1

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4 Metabolismo do Nitrogênio

Gilberto Kerbauy Grupo Gen ePub Criptografado

O nitrogênio (N) figura entre os elementos minerais mais abundantes nas plantas e é, frequentemente, um dos principais fatores limitantes para seu crescimento. É encontrado em moléculas importantes, como proteínas e ácidos nucleicos, RNA e DNA. Plantas, ao contrário de animais, têm a capacidade de assimilar o N inorgânico do ambiente e sintetizar todos os 20 aminoácidos encontrados em proteínas, bem como todos os outros compostos orgânicos nitrogenados utilizados por elas.

O N inorgânico disponível no meio ambiente inclui o N do ar e o N mineral, este último representado pelo nitrato e pela amônia presentes no solo. O N do ar não é aproveitado diretamente pela planta, mas incorporado com ajuda de microrganismos, por meio de um processo simbiótico (ver Capítulo 3).

Tanto o nitrato (NO3) quanto a amônia (presente em solução na forma do íon amônio, NH4+) são prontamente utilizados pela planta, embora, na maioria dos solos, o NH4+ seja rapidamente oxidado a NO3 por bactérias nitrificadoras. O NH4+ prevalece em solos ácidos ou em áreas com vegetação cujas raízes exsudam inibidores do processo de nitrificação, como planícies de gramíneas e florestas de coníferas. A nitrificação também é prejudicada em solos compactados ou alagados, pela baixa disponibilidade de oxigênio. A Figura 4.1 resume a inter-relação entre as principais fontes de N para as plantas. São duas as fontes de NH4+ no solo: a fixação (não simbiótica) do N atmosférico e a degradação da matéria orgânica, resultante principalmente da incorporação da vegetação morta. Ambas envolvem a ação de microrganismos do solo, porém são processos lentos, principalmente a primeira. A incorporação de matéria orgânica no solo é uma prática comum na agricultura. A chamada adubação verde refere-se à prática pela qual uma leguminosa é cultivada para realizar a incorporação de grandes quantidades de N atmosférico pelo processo de fixação simbiótica de N e, em vez de ser colhida, é incorporada ao solo para que a matéria orgânica seja degradada e o N transformado em NH4+. Como a maior parte do N presente na leguminosa foi tirada da atmosfera, e não do solo, o ganho em N no solo adubado dessa maneira é maior.

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Capítulo 11 Guias de Ondas

Nilson Antunes de Oliveira Grupo Gen ePub Criptografado

No Capítulo 9 estudamos a propagação de ondas eletromagnéticas no vácuo e em meios materiais infinitos. Neste capítulo, estudaremos a propagação de ondas eletromagnéticas em regiões confinadas. Iniciaremos este estudo pela propagação de ondas eletromagnéticas entre placas paralelas condutoras e, em seguida, discutiremos os guias de ondas com geometria retangular e cilíndrica. No final do capítulo discutiremos a propagação de ondas eletromagnéticas em cavidades metálicas ressonantes.

Nesta seção, estudaremos a propagação de ondas eletromagnéticas em uma região delimitada por placas paralelas condutoras. Para isso, vamos considerar duas placas metálicas paralelas ao plano yz, localizadas em x = 0 e x = a, conforme mostra a Figura 11.1. Por simplicidade, vamos supor uma onda eletromagnética plana com campo elétrico oscilando ao longo do eixo y e que se propaga em uma direção que faz um ângulo α com o eixo x. Esta onda incide obliquamente sobre uma das placas condutoras com um ângulo θi, sendo refletida segundo um ângulo θr.

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16 Movimentos em Plantas

Gilberto Kerbauy Grupo Gen ePub Criptografado

A capacidade das plantas fanerogâmicas de movimentar-se é pequena e, em geral, passiva, como em muitas plantas aquáticas flutuantes não fixas. Os movimentos, quando existentes, restringem-se a órgãos como ramos, raízes, flores ou folhas.

As respostas podem ser orientadas ou não em relação ao estímulo, denominadas, respectivamente, tropismos e nastismos. Pode haver crescimento, ou seja, aumento de tamanho e/ou número de células, sendo nesse caso irreversível, ou apenas variação de turgor, quando é reversível. Em um mesmo organismo, podem ocorrer respostas trópicas e/ou násticas independentes ou associadas (Tabela 16.1).

As plantas recebem estímulos do ambiente e são induzidas a respostas por meio de receptores ou sensores que sofrem alterações e conduzem a mudanças metabólicas. Assim, três etapas dos movimentos podem ser estabelecidas:

• Percepção: detecção de estímulo ambiental. Por exemplo, qual pigmento absorve a luz que causa o fototropismo, ou o que, nas células ou nos tecidos, percebe a gravidade? Por vezes, esses tipos de pergunta são de difícil elucidação, porque órgãos, como folhas, raízes e caules, conseguem responder a mais de um tipo de estímulo

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8 Parede Celular

Gilberto Kerbauy Grupo Gen ePub Criptografado

Quando Pedro Álvares Cabral chegou ao Brasil em 1500, uma das primeiras providências tomadas pelos portugueses foi mandar escrever uma carta para o Reino de Portugal, avisando o rei sobre o que tinha encontrado. Na carta, escrita em papel, Pero Vaz de Caminha descreve a nova terra, salientando, entre outras coisas, o valor de suas plantas. Algo que nem Cabral nem Caminha podiam saber na época é que tudo isso só foi possível graças à parede celular das plantas. As famosas caravelas que os trouxeram haviam sido construídas em madeira e suas velas eram feitas de pano, compostas principalmente pelas paredes celulares das fibras e dos tecidos vasculares de plantas. As roupas dos tripulantes eram todas feitas de celulose, a comida de origem vegetal trazida a bordo foi a fonte de fibras que fez os intestinos das tripulações funcionarem durante a viagem e, finalmente, a carta de Caminha foi escrita sobre a celulose.

O exemplo da descoberta do Brasil denota o fato de que é muito difícil escapar do envolvimento da parede celular dos vegetais em qualquer evento, passado ou moderno. Isso porque todas as células vegetais são envolvidas por uma matriz de polímeros chamada parede celular, e, ao usar qualquer produto de origem vegetal, direta ou indiretamente, empregam-se as propriedades físicas e químicas da parede celular.

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9 Cromatografia com fase gasosa

J. Mendham, R. C. Denney, J. D. Barnes, M. J. K. Thomas Grupo Gen ePub Criptografado

Na cromatografia com fase gasosa, separa-se uma mistura em seus componentes fazendo-se mover um gás sobre um adsorvente estacionário. O método é semelhante à cromatografia líquido–líquido, exceto que a fase líquida móvel é substituída por uma fase gasosa móvel. Somente duas possibilidades existem. Ou a fase estacionária é um sólido ou um líquido. Isto limita os mecanismos de separação à adsorção e à partição, ambos os quais são muito usados na cromatografia com fase gasosa. Originalmente se distinguiam dois tipos de cromatografia com fase gasosa, a cromatografia gás/líquido e a cromatografia gás/sólido. Hoje, não se faz a distinção e esta terminologia foi substituída pelo termo cromatografia com fase gasosa (CG), mais simples e mais satisfatório.

Os primeiros experimentos que podem ser classificados como CG foram feitos por Martin e James em 1951 para a separação de ácidos graxos de baixo peso molecular [1]. O mecanismo de separação usado era a partição e o procedimento foi descrito por Martin e colaboradores como cromatografia de partição gás–líquido (GLPC). O desenvolvimento rápido da técnica deveu-se ao fato de que a maior parte da teoria já havia sido desenvolvida uma década antes por Martin e Synge para descrever a cromatografia de partição em fase líquida [2]. Muitos cientistas perceberam logo o potencial da partição em fase gasosa para resolver problemas de separação de sistemas complexos e o desenvolvimento do trabalho nesta direção foi rápido nos laboratórios da ICI, da British Petroleum e da Shell. O primeiro cromatógrafo comercial chegou ao mercado em 1955 e, hoje, a cromatografia com fase gasosa é uma das técnicas de separação mais utilizadas nos laboratórios analíticos.

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Capítulo 6 Campo Magnético Gerado por Ímãs

Nilson Antunes de Oliveira Grupo Gen ePub Criptografado

No capítulo anterior, discutimos o campo magnético gerado por correntes elétricas fluindo por fios condutores. Neste capítulo, o foco será o campo magnético gerado por materiais magnetizados, usualmente chamados de ímãs ou magnetos. Nesses materiais, a fonte do campo magnético não é uma corrente elétrica, produzida por uma fonte externa, mas a magnetização que aparece devido ao ordenamento dos momentos magnéticos atômicos.

Para fazer a formulação teórica capaz de descrever o campo magnético gerado por ímãs, é necessário uma discussão inicial sobre a formação dos momentos magnéticos atômicos e da magnetização. Nas duas próximas seções, será feita uma descrição dessas grandezas sob o ponto de vista da física clássica. Para o leitor interessado em uma descrição quântica, que não está no escopo deste livro, recomendamos a leitura de referências específicas sobre magnetismo. Algumas sugestões estão citadas na bibliografia.

O momento de dipolo magnético eletrônico tem duas contribuições: uma devido ao movimento orbital dos elétrons e a outra devido ao seu spin. Fazendo uma analogia entre uma órbita eletrônica e uma espira circular percorrida por uma corrente elétrica, podemos associar à orbita do elétron uma corrente dada por I = Δq / Δt, em que Δq = –e representa a carga do elétron e Δt = 2π/ω é o período de revolução, sendo ω a frequência angular. Logo, podemos escrever que I = –eω/2π. Usando a definição de momento de dipolo magnético podemos associar ao movimento orbital do elétron um momento de dipolo magnético dado por:

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16 Espectroscopia de emissão atômica

J. Mendham, R. C. Denney, J. D. Barnes, M. J. K. Thomas Grupo Gen ePub Criptografado

Este capítulo descreve os princípios teóricos e experimentais da espectroscopia de emissão atômica. Após uma discussão geral da técnica, a primeira parte do capítulo descreve a espectroscopia de emissão de chama. As Seções 16.6 a 16.11 tratam predominantemente da espectroscopia de emissão baseada em fontes de plasma, atualmente o modo mais importante de excitação.

Quando certos metais, na forma de sais, são colocados na chama do bico de Bunsen, surgem cores características. Este procedimento é usado há muito tempo na determinação qualitativa de elementos. Se a luz produzida pela chama passar por um espectroscópio, várias linhas de cor característica são resolvidas. As do cálcio têm cores vermelha, verde e azul, sendo que o vermelho é dominante e típico da chama deste elemento. A emissão de cada elemento tem comprimentos de onda definidos e fixos no espectro eletromagnético. Ainda que as cores da chama de cálcio, estrôncio e lítio, por exemplo, sejam muito semelhantes, é possível identificar os elementos pela análise dos espectros, um na presença dos outros. A ampliação dos princípios da análise qualitativa com o teste da chama levou ao desenvolvimento das aplicações analíticas da espectrografia de emissão. Depois da excitação com uma centelha elétrica ou um arco elétrico, registra-se fotograficamente os espectros com um espectrógrafo. Como os espectros característicos de muitos elementos ocorrem na região do ultravioleta, o sistema óptico usado na dispersão da radiação é geralmente feito de quartzo. Estas técnicas, entretanto, foram praticamente substituídas pela emissão de plasma (Seção 16.6).

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Capítulo 3. Uma experiência de implementação de robótica e computação física no Brasil

Rodrigo Barbosa e Silva, Paulo Blikstein Grupo A ePub Criptografado

João Vilhete Viegas d’Abreu, Josué J. G. Ramos, Anderson Pires Rocha, Guilherme Bezzon, Simone Xavier, José Luis de Souza

A robótica pedagógica (RP) é uma área de conhecimento que vem sendo desenvolvida em muitas instituições educacionais em diferentes países do mundo, sobretudo naqueles preo­cupados em inserir a tecnologia na educação (HIRSCH et al., 2009). No contexto brasileiro, com enfoque educacional, a RP é utilizada junto a escolas de ensino regular ou não, universidades, empresas, ambientes formais ou não de aprendizagem, entre outros espaços nos quais situações específicas de aprendizagem podem ser criadas a partir do uso de dispositivos robóticos integrados a outros recursos digitais. Nesses locais, a­ RP tem sido empregada como ferramenta auxiliar para enriquecer e diversificar a forma como se ensinam conceitos científicos tanto no contexto de sala de aula como no aprendizado interdisciplinar de conteúdos curriculares (D’ABREU; GARCIA, 2010).

A área de RP faz parte do campo de pesquisa e desenvolvimento de recursos educacionais em universidades ou instituições específicas de pesquisa e pode ser dividida em duas categorias. A primeira, mais antiga, preocupa-se em desenvolver ambientes de ensino e aprendizagem utilizando exclusivamente conjuntos de montar (kits) prontos, de padrão comercial. A segunda categoria tem como foco desenvolver ambientes de ensino e aprendizagem mesclando a utilização de kits de padrão comercial com materiais alternativos de padrão não comercial do tipo “sucata”.

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Capítulo 16. Sobre experiências, críticas e potenciais: computação física educacional e altas habilidades

Rodrigo Barbosa e Silva, Paulo Blikstein Grupo A ePub Criptografado

computação física educacional e altas habilidades

Marília A. Amaral, Nicollas Mocelin Sdroievski, Leander Cordeiro de Oliveira, Pricila Castelini

As diferenças são construções sociais históricas situadas culturalmente, e cada indivíduo, com altas habilidades (AH) ou não, possui experiên­cias e formas distintas de aprender e compreender, bem como dificuldades e capacidades que precisam ser consideradas no processo de ensino e aprendizagem.

Este capítulo descreve uma parceria desenvolvida com o Instituto de Educação do Paraná Professor Erasmo Pilotto (IEPPEP) que partiu de uma demanda docente do IEPPEP por maneiras diferenciadas de trabalhar temáticas que vão além das concepções curriculares tradicionais. Por meio desse engajamento, docentes da instituição estabeleceram um contato com o grupo Programa de Educação Tutorial – Computando Culturas em Equidade (PET-CoCE).

O grupo PET-CoCE, da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), tem como proposta integrar a computação com outras áreas por meio do ensino, da pesquisa e da extensão. Esta última foi base para o desenvolvimento de atividades voltadas a estudantes com AH que participam da Sala de Recursos de Altas Habilidades (SRAH) do IEPPEP.

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Capitulo 15 - A experiência do grupo acadêmico de robótica ITAndroids

Rodrigo Barbosa e Silva, Paulo Blikstein Grupo A ePub Criptografado

Felipe Celso Reis Pinheiro, Júlio César Ferreira Filho, Luckeciano Carvalho Melo, Marcos R. O. A. Maximo

Proveniente do latim competitione, a palavra competição é em geral associada a uma disputa entre duas ou mais pessoas na execução de uma atividade predeterminada, na qual os critérios de vitória estão associados a quão próximo da perfeição foi o desempenho dos competidores. No âmbito da robótica autônoma, foco da ITAndroids, esse conceito é utilizado para a execução das tarefas sem interferência humana no momento de sua realização, isto é, por protótipos robóticos programados. A Figura 15.1 apresenta os robôs humanoides desenvolvidos pelo time, denominados “Chape”, utilizados na categoria Humanoid KidSize na RoboCup 2018.

Figura 15.1 Robôs “Chape” – Categoria Humanoid KidSize na RoboCup 2018.

Diante disso, nota-se que competições de robótica, assim como olimpíadas científicas, envolvem diversas áreas do conhecimento técnico, como, por exemplo, mecânica, engenharia de software, eletrônica aplicada, processamento de sinais, controle e inteligência artificial (IA). Contudo, há dois aspectos diferenciais nas competições de robótica que as colocam em um paradigma totalmente distinto das olimpíadas científicas, além de caracterizá-las como atividade mais própria de engenheiros: gerenciamento de projetos e gestão de pessoas.

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Capítulo 7. Relato de experiência sobre a implementação do projeto robótica educacional em uma escola rural

Rodrigo Barbosa e Silva, Paulo Blikstein Grupo A ePub Criptografado

Anderson Szeuczuk

Este capítulo aborda o processo de implementação do projeto Robótica Educacional em uma escola rural no município de Guarapuava (PR). Relatarei a seguir a prática que realizei como orientador do projeto. Serão descritas impressões acerca do projeto e as dificuldades e desafios encontrados pelos estudantes durante o trabalho.

No primeiro semestre de 2009, as atividades com o projeto Robótica Educacional foram iniciadas em uma escola localizada a mais de 30 quilômetros do centro de Guarapuava. Grande parte dos alunos não residia no entorno da escola e dependia exclusivamente do transporte escolar para chegar a seu destino.

A escola municipal dividia seu espaço físico, inclusive o laboratório de informática, com uma escola estadual. As aulas de robótica educacional eram ministradas uma vez por semana nas turmas da 3ª série (atual 4º ano) e da 4ª série (atual 5º ano) do ensino fundamental. Cada aula tinha aproximadamente duas horas, divididas entre o trabalho conceitual em sala de aula e a prática no laboratório de informática, com a programação em linguagem Logo.

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