Ciências Exatas e Tecnológicas
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Item A cafeína como catalisador de fármacos à base de platina: um estudo de espectroscopia de força de molécula única(Universidade Federal de Viçosa, 2022-08-26) Oliveira, Rayane Maria de; Rocha, Márcio Santos; http://lattes.cnpq.br/5942823985744927Embora muitos avanços tenham ocorrido ao longo dos anos nas quimioterapias, os efeitos colaterais, muitas vezes relacionados à falta de seletividade dos fármacos, continuam sendo um grande problema clínico. Assim, uma compreensão da interação dos medicamentos com a molécula de DNA (ácido desoxirribonucleico) pode ajudar a modular a resposta a tratamento de tumores. É bem relatado na literatura que a cafeína, o alcaloide mais con- sumido em todo o mundo, potencializa os efeitos anticancerígenos do fármaco cisplatina ao inibir o reparo do DNA pela maquinaria celular. Aqui, realizamos ensaios de espectros- copia de força em molécula única, com pinças ópticas, para mostrar que a cafeína aumenta a toxicidade não apenas da cisplatina, mas também de vários fármacos à base de platina (transplatina, carboplatina e oxaliplatina) já em nível molecular, usando amostras con- tendo apenas DNA de Ąta dupla, fármacos de platina e o alcaloide em um tampão fosfato simples, ou seja, completamente fora do ambiente complexo encontrado dentro das células vivas reais. De fato, ao extrair parâmetros mecânicos, como comprimento de contorno e persistência desses complexos, nossos resultados mostram que a cafeína atua como um catalisador alostérico que aumenta a constante de associação efetiva entre a molécula de DNA e os fármacos de platina em torno de ∼7,5× (para carboplatina) até ∼24-29× (para os outros três fármacos). Além disto, a presença de cafeína suprimiu qualquer cooperati- vidade que ocorre nas reações de ligação de alguns dos fármacos de platina (cisplatina e carboplatina) com a molécula de DNA quando o alcaloide está ausente. Até onde sabemos, esta é a primeira vez que tal propriedade da cafeína foi demonstrada em nível molecular fora do ambiente celular. Além disso, também mostramos que tal propriedade parece ser geral para fármacos à base de platina porque as mesmas conclusões foram alcançadas para quatros exemplos clássicos desses compostos: cisplatina, carboplatina, oxaliplatina e transplatina. Portanto, o presente trabalho fornece novas informações sobre o mecanismo de ação envolvendo a combinação de compostos para aplicações quimioterápicas. Palavras-chave: DNA.Pinça óptica. Fármacos de platina. Espectroscopia de força.Item A linguagem e o ensino conceitual da dualidade onda-partícula no Ensino Médio(Universidade Federal de Viçosa, 2022-05-06) Pimentel, Rafael Filgueira; Carvalho; http://lattes.cnpq.br/8076166721977225No início do século XX, compreender a matéria em escala microscópica demandou romper com paradigmas fortemente estabelecidos da Física Clássica, dando origem ao que conhece- mos hoje como Física Quântica. Os conceitos de realidade física precisaram ser rediscutidos, considerando o estranho objeto dual sobre o qual a Física Quântica estava sendo erguida, para o qual um novo formalismo estruturante precisou ser desenvolvido. O presente trabalho relata o desenvolvimento e aplicação de uma sequência didática que visa ensinar a base da Física Quân- tica no Ensino Médio, superando a desconfortável e turva noção de “dualidade onda-partícula”, oferecendo ao aluno um efetivo auxílio pedagógico, que enfatiza a radical novidade que a teoria quântica se constitui, assim como o risco que o quadro clássico e ingênuo oferece. Utilizamos uma abordagem centrada na linguagem multimídia, estruturada em torno de experimentos exi- bidos em vídeos de curta duração, imagens, animações e simulações computacionais. O ensino por investigação foi empregado, de modo que, os alunos pudessem observar e analisar de forma investigativa e problematizadora os fenômenos e conceitos apresentados. Resultados coletados por meio da observação dos aplicadores da sequência didática em suas aulas, sugerem o aprendi- zado dos conceitos estudados, evidenciando que a sequência, tal como organizada e estruturada, teve impacto positivo nos alunos e os auxiliou fortemente no processo de aprendizagem. Palavras-chave: Ensino de Física. Objetos quânticos. Dualidade onda-partícula.Item A taxonomia de Bloom aplicada à questões de física.(Universidade Federal de Viçosa, 2018-04-20) Rodrigues, Maurício Paulo; Carvalho, Regina Simplício; http://lattes.cnpq.br/5274925545044730O presente estudo objetivou analisar utilizando-se da Taxonomia dos domí- nios cognitivos de Bloom os vestibulares da Unicamp e UFMG anteriores e posteriores a Leis 9394/1996, Lei de Diretrizes e Bases da Educação, LDB. Também foram objetos de estudos a avaliação de 2017 do Exame Nacional do Ensino Médio, Enem, e dois simulados aplicados no Instituto Federal do Espírito Santo - Campus Ibatiba, sendo o segundo contendo questões inéditas e contextualizadas. A metodologia utilizada partiu da identificação dos verbos de comando de cada questão e de sua comparação com os verbos categori- zados por domínios cognitivos de Bloom; assim cada questão foi classificada dentro de um desses domínios. Enfim, por meio do estudo realizado foi pos- sível verificar que a taxonomia de Bloom apresenta bons resultados e permitiu o mapeamento dos domínios cognitivos dos discentes através das avaliações. Tais resultados incentivam os professores a buscarem novas metodologias e estratégias de ensino que possibilitem aos seus alunos alcançarem níveis cada vez maiores de domínio cognitivo.Item Atividades experimentais em modo investigativo como estratégia para aprendizagem significativa no ensino da Física(Universidade Federal de Viçosa, 2023-07-07) Sobreira, Emília do Carmo Elias Gomes; Carvalho, Alexandre Tadeu Gomes de; http://lattes.cnpq.br/5318787633253782A experimentação é uma das formas mais estimulantes e eficazes de se ensinar física, permitindo que os alunos elaborem coletivamente os conceitos, sendo possível a testagem de hipóteses e a observação de fenômenos. O uso de materiais simples e/ou de baixo custo possibilitam a reprodução dos experimentos pelos estudantes, auxiliando-os no desenvolvimento de suas habilidades manuais e cognitivas, na observação, na análise e interpretação de dados e compreensão de resultados. Elaboramos e praticamos um ensino apoiado na investigação, tornando a aprendizagem ativa e interessante, utilizamos para tanto um conjunto de quatro experimentos para proporcionar uma aprendizagem na qual o aluno fosse o protagonista, participando ativamente de todo o processo de ensino e aprendizagem. Os experimentos propostos e trabalhados foram: pêndulo simples, vela oscilante, motor de Heron e motor de Elástico. Dessa forma buscamos proporcionar uma aprendizagem significativa e duradoura, estimulando o desenvolvimento do pensamento crítico e autônomo dos alunos. Buscando inserir mecanismos que contribuam com o desenvolver do aluno e despertem seu interesse, fizemos ainda uso do software Tracker para análise de vídeo dos experimentos. Palavras-chave: Experimentação. Ensino por investigação. Vela oscilante.Item Atividades investigativas no ensino de Hidrostática(Universidade Federal de Viçosa, 2017-05-02) Filippini, Arthur Schelb; Carvalho, Regina Simplício; http://lattes.cnpq.br/7895996292024154O presente trabalho apresenta um estudo sobre atividades investigativas no ensino de hidrostática aplicadas no Ensino Médio. O objetivo da pesquisa foi o de elaborar uma sequência didática com abordagem investigativa, testar e analisar os seus impactos na aprendizagem dos alunos. As aulas, com caráter experimental, foram planejadas e elaboradas com a utilização de materiais de baixo custo e de fácil aquisição, podendo assim ser ministradas em uma sala de aula comum. Os temas abordados nas aulas foram Pressão e Empuxo. As atividades investigativas foram aplicadas para uma turma constituída por alunos voluntários da primeira série do Ensino Médio de uma escola pública da cidade de Belo Horizonte – MG. A coleta de dados foi feita durante dois meses, na turma com média de quinze alunos frequentes. As aulas com duração de cinquenta minutos eram divididas entre a apresentação do experimento a ser realizada, explicação do problema a ser investigado, execução do experimento, formulação, discussão das hipóteses e aplicação de teste. Os resultados obtidos foram analisados em busca de indicadores de alfabetização científica e aprendizagem significativa dos conceitos de física trabalhados.Item Auto-organização celular em cultura: do acaso à mobilidade dirigida por gradientes induzidos por células(Universidade Federal de Viçosa, 2023-02-28) Molica, Kelly Aparecida; Martins, Marcelo Lobato; http://lattes.cnpq.br/6613003623620105A agregação celular envolve os processos de movimento, de desprendimento de par- tículas, de aderência e de colisões que são essenciais para a regeneração de tecidos, a morfogênese e a progressão do câncer. Neste sentido, nosso trabalho propõe um modelo baseado em agentes híbrido para a agregação celular observada em cultura de monocamada. Assim, consideramos o candidato mais simples para esse sistema o CCA (Cluster Cluster Aggregation) e incluímos as ações de morte, replicação e despren- dimento de partículas. Investigou-se os efeitos de cada ação no modelo CCA com foco no padrão das estruturas geradas na simulação e na evolução dos agregados ao longo do tempo. Os resultados mostram que no modelo original as formas dos agregados são ramificadas e as funções de distribuição de tamanho (quantidade de agregados de tamanho s no tempo t) exibem comportamento em lei de potência para alguns regimes. A adição de replicação no modelo original altera o padrão das estruturas dos agregados, elas tornam-se maiores rapidamente e possuem formas mais compac- tas. Por sua vez, a morte no modelo CCA altera o comportamento da lei de escala para um decaimento exponencial, o que indica presença de tamanho característico. O desprendimento de partículas também altera o padrão das estruturas e a função de distribuição ao longo do tempo. Além disso, consideramos todas as ações simultane- amente no modelo CCA e alteramos o movimento browniano dos agregados para um movimento guiado por sinais químicos (quimiotaxia) via equação de difusão. Neste caso, o padrão dos agregados é alterado e as funções de distribuição também modi- ficam seu comportamento. Além da perspectiva obtida via simulação, estudamos a dinâmica da agregação por meio da equação de taxa proposta por Smoluchowski com inserção dos termos de morte, desprendimento de partículas e replicação. Embora es- sas equações sejam resolvidas numericamente com pouco custo computacional não consideram informações espaciais relevantes para o contexto estudado. Palavras-chave: Formação de padrões. Matéria ativa viva. Fenômenos de agregação.Item Construção de um espectrômetro com materiais de baixo custo para análise da fluorescência no contexto do ensino médio(Universidade Federal de Viçosa, 2024-03-08) Lima, Cleison Adriano de; Subtil, Andreza Germana da Silva; http://lattes.cnpq.br/5034123142117589Na investigação do fenômeno da fluorescência, surgiu o interesse em construir um instrumento para análise do espectro de emissão de substâncias fluorescentes. A análise via espectrômetro poderia proporcionar uma compreensão mais profunda desse fenômeno e abrir caminho para aplicações práticas, principalmente no contexto educacional. Espectrômetros são instrumentos projetados para analisar a composição de um feixe luminoso. O espectro resultante, geralmente representado como um gráfico da intensidade pelo comprimento de onda da luz emitida, frequentemente exibe uma série de picos que funcionam como uma espécie de "assinatura" ou "impressão digital" da substância em análise. Espectrômetros comerciais são dispendiosos e, frequentemente, inacessíveis para a realidade do ensino médio. Diante dessa questão, o objetivo principal deste projeto é a construção de um espectrômetro de baixo custo, utilizando materiais de fácil obtenção, e sua implementação por meio de uma sequência didática no ensino médio. O objetivo é introduzir a prática experimental de forma ativa no ambiente da sala de aula e despertar o interesse dos estudantes em áreas como óptica e a interação da luz com a matéria. O diferencial do espectrômetro construído neste trabalho está na simplicidade de sua montagem, sendo um dispositivo compacto e móvel que facilita sua utilização no ambiente escolar. Adicionalmente, ele aborda os princípios básicos da óptica, tais como as propriedades das lentes e a difração, presentes nos currículos de física do ensino médio. A análise visual direta das cores do espectro de emissão no anteparo é intrigante, pois é comum que os estudantes esperem observar apenas a cor do laser incidente devido à reflexão. No entanto, o aparato construído revela uma gama de cores adicionais, o que ajuda a elucidar os princípios fundamentais da fluorescência, em que os comprimentos de onda de emissão são maiores do que os de absorção. Como base teórica para a sequência didática, foi utilizada a abordagem de David Ausubel e George Kelly, que ressaltam a construção ativa do conhecimento. Segundo Ausubel, a aprendizagem é dita significativa quando um novo conhecimento se relaciona de forma não arbitrária e substantiva com o conhecimento prévio do aluno. Para facilitar esse processo, é essencial apresentar ao aluno um material potencialmente significativo. Uma maneira de fazer isso é através de atividades experimentais, que permitem uma abordagem prática e envolvente na recepção do novo conhecimento. Por outro lado, Kelly destaca em seu Ciclo de Experiência Kellyana os caminhos pelos quais uma pessoa constrói o conhecimento. Considerando uma sequência didática com base nesse ciclo, geralmente são aplicados questionários pré-testes e pós-testes com intuito de avaliar os resultados da intervenção. A dissertação e o produto educacional apresentam o passo a passo da construção do espectrômetro e os resultados obtidos, além de proporem uma sequência didática para o uso do aparato experimental em turmas do segundo ano do ensino médio. Os resultados da sequência são discutidos pela análise dos questionários diagnósticos e na interação entre professor e alunos durante as aulas teóricas e práticas. O material produzido está disponibilizado no seguinte endereço eletrônico: https://cleisonlima.wixsite.com/produto-educacional. Palavras-chave: Ensino De Física; Instrumentação; Espectrômetro; Fluorescência; Teoria Da Aprendizagem Significativa; David Ausubel; Ciclo De Experiência Kellyana; George Kelly.Item Construção de um modelo de Chern-Simons para gravitação(Universidade Federal de Viçosa, 2019-02-27) Paixão, Matheus Maia de Araújo; Piguet, Olivier; http://lattes.cnpq.br/3706439505567783Neste trabalho estudamos a teoria de Chern-Simons para a gravitação em 5 dimensões. Nós usamos como álgebra de Lie a álgebra (a)dS; (de Sitter ou anti-de Sitter) expandida a partir de um semigrupo finito via o produto direto entre (a)dS; e o semigrupo considerado. A motivação de se usar uma álgebra expandida é para se obter uma teoria mais geral, com a possibilidade de se obter outros campos além do campo de gravitação na teoria. Estes outros campos podem ser vistos como uma possível matéria que interage com o campo de gravitação. Basicamente esse trabalho será dividido em três partes. Na primeira, que abrange os capítulos 2 e 3, faremos uma breve introdução às formas diferenciais e à teoria de grupos, dois ferramentários essenciais na compreensão de uma teoria de Chern-Simons para a gravitação. Nesta parte traremos alguns re- sultados recentes sobre expansões de álgebra que são fundamentais para este trabalho. Faremos a expansão mencionada, mostrando que se trata realmente de uma álgebra de Lie, calculando as constantes de estrutura e os tensores invariantes e, em seguida, faremos um comparativo dos nossos resultados com trabalhos similares na literatura. Na segunda parte, que abrange todo capítulo 4, faremos uma introdução sobre teorias de Chern-Simons, mostrando sua importância para a física, bem como abordaremos alguns resultados já conhecidos sobre a gravitação de Chern-Simons em 5) usando como álgebra de Lie (a)dS:; simplesmente. Por fim, na última parte, aplicaremos os resultados do capítulo 4 considerando a álgebra expandida, obtendo a ação de Chern-Simons para tal álgebra. Após isso estudaremos a estrutura dinâmica da teo- ria, fazendo uso do formalismo hamiltoniano de Dirac. Um resultado importante do quarto e último capítulo é a descoberta de uma classe mais geral de difeormorfismos espaciais, chama- dos por nós de difeomorfismos generalizados, que abrange os difeomorfismos espaciais usuais. Estes novos difeomorfismos são uma consequência do método de expansão. Este trabalho ainda contém um anexo sobre o formalismo Hamiltoniano de Dirac utilizado nos capítulos 4 e 5 para o estudo da dinâmica das respectivas teorias, além de dois outros anexos contendo programas computacionais que utilizamos.Item Desenvolvendo um software com animações computacionais para o ensino de fenômenos ondulatórios(Universidade Federal de Viçosa, 2016-01-15) Martins, Fernando Alves; Ventura, Daniel Rodrigues; http://lattes.cnpq.br/1476394845951419O presente trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de um software educacional com atividades e animações computacionais interativas para o ensino de ondulatória e que contribuísse para uma aprendizagem significativa dos conceitos iniciais de MHS (Movimento Harmônico Simples), Ondas e Acústica. O software foi elaborado em um ambiente virtual, visando contribuir para a formação de novos subsunçores no sistema cognitivo do aluno, tendo como base a teoria da aprendizagem significativa de Ausubel. O software multimídia Ondulatória – Ondas e Acústica – foi desenvolvido permitindo ao professor utilitário autonomia para conduzi-lo de forma didática. O mesmo apresenta uma sequência de conteúdo para cada um dos tópicos teóricos, com animações computacionais mostrando os eventos físicos que nos livros didáticos aparecem estáticos e ainda exemplos resolvidos passo-a-passo com outras animações que ajudam o entendimento do problema, além de testes para verificação da aprendizagem. Há também alguns vídeos oriundos de filmagens de experiências realizadas em nossos laboratórios de ensino e outros reproduzidos da internet, que complementaram as animações e que trouxeram novos subsídios para as discussões geradas em sala de aulas ou em consulta fora dela. Foi feita uma pesquisa qualitativa em uma escola pública em Minas Gerais, na cidade de Viçosa, para verificação da contribuição do software como um instrumento capaz de despertar a curiosidade dos alunos, motivando-os no processo de ensino-aprendizagem da Física. O resultado da pesquisa indicou que o ambiente virtual contribuiu no processo de aprendizagem dos alunos, uma vez que eles se sentem mais motivados pelas discussões que ocorrem durante as aulas, reforçando resultados de pesquisas anteriores.Item Desenvolvimento de sequências didáticas para o ensino de hidrostática no ensino médio utilizando ensino por investigação(Universidade Federal de Viçosa, 2021-06-06) Cançado, Daniela Almeida; Rodrigues, Orlando Pinheiro da Fonseca; http://lattes.cnpq.br/8451260586606744O trabalho consiste no desenvolvimento de uma sequência didática, contendo sete atividades, cobrindo o conteúdo de hidrostática no ensino médio. Dessa forma, o objetivo geral é desenvolver um procedimento metodológico que permita ao aluno, por meio da manipulação de objetos, o desenvolvimento de atividades experimentais, simulações e análise de situações, levantamento e teste de hipóteses explicativas para os fenômenos, trabalhando em pequenos grupos e apresentando considerações de forma oral e escrita, visando um ensino de Física mais prazeroso e eficaz. Como princípio basilar da sequência tem-se a utilização de materiais de baixo custo e de materiais levantados por curadoria e disponíveis na internet, que além de poderem ser utilizados em sala de aula, também podem ser usados pelo aluno posteriormente e,inclusive,são materiais aplicáveis em ensino remoto. Sempre buscando promover uma maior participação dos alunos, organizamos o material didático em vários momentos, envolvendo teoria e prática, além de discussões e avaliações de conteúdo. Nossa análise mostra que a metodologia foi eficaz, com resultados melhores e uma participação muito maior dos estudantes, que interagem continuamente com a professora e entre si, reiterando as vantagens do processo de Ensino de Física por Investigação. O resultado mostra uma melhoria significativa na construção do conhecimento científico pelos estudantes. Palavras-chave: Ensino por Investigação. Experimentação. Hidrostática. Simulações.Item Dinâmica de populações em espécies alelopáticas: um modelo híbrido de autômatos celulares(Universidade Federal de Viçosa, 2020-08-04) Mota, Henrique Oliveira Leiras da; Martins, Marcelo Lobato; http://lattes.cnpq.br/0190986915070173Alelopatia é a capacidade de plantas, fungos, bactérias e outros organismos secretarem uma toxina no ambiente, muitas vezes inibindo o crescimento de outros indivíduos. Como já bem documentado na literatura, através desse mecanismo, espécies invasoras conseguem suprimir espécies nativas, enquanto prejudica a biodiversidade local. Para entender melhor interações alelopáticas e os fenômenos emergentes que a seguem, este trabalho propõe um modelo baseado em agentes que simula interações entre um determinado número de espécies alelopáticas. Com o modelo proposto, foi possível verificar a sensibilidade destes sistemas quanto ao número de espécies envolvidas e como elas se relacionam, condições iniciais espaciais e intensidade da alelopatia (através da constante de difusão da toxina). Foi observado que em determinadas configurações há organização espacial característica entre as espécies com o intuito de proteger umas as outras, podendo ou não gerar coexistência entre todas as espécies. Observou-se também que muitas vezes a disposição espacial inicial dos espécimes atua mais como um dificultador para se atingir um estado de equilíbrio. Palavras-chave: Alelopatia. Dinâmica de Populações. Autômatos Celulares. Formação de Padrões.Item Efeito da concentração de Manganês na frequência dos fônons ópticos polares em ligas de CdMnTe(Universidade Federal de Viçosa, 2023-06-29) Soares, Thamires Cordeiro; Araújo, Eduardo Nery Duarte de; http://lattes.cnpq.br/4642673830141564Na última década, o interesse por semicondutores magnéticos diluídos (SMD) aumentou devido às suas potenciais aplicações tecnológicas que demandam uma compreensão pro- funda das técnicas de crescimento bem como das propriedades fundamentais deste tipo de material. Dentro desta classe de materiais, as ligas de Cd1−x Mnx Te (CMT) apresentam grande potencial para aplicações em larga escala. Através da alteração da concentração x de manganês, é possível variar o parâmetro de rede do material, e como consequên- cia o gap de energia do semicondutor, o que possibilita a concepção de, por exemplo, superredes, poços quânticos e heterojunções. Devido a isso, o CMT tem inúmeras apli- cações tecnológicas, incluindo lasers operacionais, detectores de radiação de raios-X e γ de alto desempenho e células solares, todos capazes de operar em temperatura am- biente. Sintetizar dispositivos baseados em SMD de alta qualidade para aplicações em optoeletrônica é um dos principais objetivos da epitaxia por feixe molecular (MBE). As- sim, para compreender os efeitos ópticos da inclusão de manganês em CMTs, é preciso primeiro compreender os mecanismos de crescimento associados a esta técnica. Pensando nisso, este trabalho propôs o experimento de sintetizar filmes de CMT com concentra- ções distintas de manganês, usando a técnica de crescimento MBE. Existem dois modos de fônons ópticos longitudinais no CMTs, like-CdTe (LO1 ) e like-MnTe (LO2 ), para os quais trabalhos anteriores mostram que há uma dependência linear da frequência com a concentração de Mn. Porém, no presente trabalho, observou-se por meio da técnica de espectroscopia Raman que para determinadas combinações da frequência da luz incidente e da concentração de Mn das amostras há um pronunciado efeito de espalhamento Raman ressonante, no qual as frequências aparentes dos modos LO1 e LO2 permanecem constan- tes à medida que a concentração de Mn aumenta. Com intuito de investigar este problema, foram realizadas medidas de fotoluminescência (PL) nas amostras de CMT produzidas, o que possibilitou avaliar as transições eletrônicas permitidas à medida que a concentração de manganês aumenta. A largura dos picos de PL sugerem que há uma distribuição de concentrações de Mn nos filmes produzidos. Esta heterogeneidade assegura as condições para o espalhamento Raman ressoante, que será observado toda vez que a energia do fóton incidente se aproximar de uma transição eletrônica do material. Palavras-chave: Epitaxia por Feixe Molecular. Espalhamento Raman Ressonante. Telu- reto de Cádmio-Manganês.Item Efeitos de proximidade de sistemas magnéticos em isolantes topológicos(Universidade Federal de Viçosa, 2022-03-31) Alves, Dayvison Nícolas Santos; Fonseca, Jakson Miranda; http://lattes.cnpq.br/1637081088423047Os efeitos de interação de sistemas magnéticos com os estados de superfı́cie de isolantes topológicos são de grande interesse devido a apresentar caracterı́sticas interessantes e de po- tencial aplicação tecnológica, tais como uma superfı́cie metálica de condução helicoidal e um bulk isolante. O objetivo geral deste trabalho é a realização de uma revisão bibliográfica so- bre alguns aspectos dos Isolantes Topológicos, os modelos e as caracterı́sticas principais dos efeitos Hall clássico, quântico, quântico de spin e isolantes topológicos 3D; com foco no efeito magneto-elétrico topológico e suas consequências nos efeitos de interação com os estados de superfı́cie do isolante topológico. Por fim, como alguns sistemas magnéticos se acoplam nos estados de superfı́cie levando a comportamentos exóticos de condução, quebras de simetria, excitações de quasi-partı́culas e aberturas locais de gap de energia para os estados de su- perfı́cie com uma quantização Hall semi-inteira devido a interação de impurezas magnéticas, vórtices, skyrmions, ferromagnetos e paredes de domı́nio. Espera-se que as pesquisas em iso- lantes topológicos possam ser usadas em novas gerações de dispositivos eletrônicos, circuitos fotônicos e spintrônicos, transistores, aplicações em conjunto com supercondutores ou em computadores quânticos. Palavras-Chave: Isolantes topológicos. Estados de superfı́cie. Magnetismo. Efeito magneto-elétrico topológico.Item Efeitos não lineares dos padrões de contatos em estratégias de vacinação(Universidade Federal de Viçosa, 2022-08-09) Schulenburg, Arthur Braga Silva; Ferreira Junior, Silvio da Costa; http://lattes.cnpq.br/8258844249011059Com populações densas e altamente conectadas, as doenças infecciosas conseguem se ins- talar com muito mais facilidade em nossa sociedade. Quando surge uma nova ameaça, é extremamente importante a elaboração de medidas de mitigação a Ąm de suprimir seu avanço. Entre estas medidas, uma das mais importantes é a vacinação, logo, a Ąm de maximizar sua eĄciência, é necessário buscar estratégias de vacinação efetivas para mi- nimizar os danos causados pela doença. Nesta dissertação, apresentamos um modelo compartimental estratiĄcado por idade e orientado por dados, com o qual analisamos o papel da razão infecção-fatalidade (IFR, do inglês infection fatality ratio), e das matrizes de contatos sociais na deĄnição de estratégias de vacinação para três países com padrões demográĄcos distintos (Brasil, Alemanha e Uganda), com o intuito de averiguar as es- tratégias mais efetivas na redução de casos fatais pela doença. Constatamos que uma vacinação, mesmo que modesta, se iniciada com antecedência o suĄciente consegue redu- zir consideravelmente esse número. Entretanto, sua eĄciência decai rapidamente à medida que a transmissão se torna descontrolada e/ou o atraso para se iniciar a vacinação se es- tende. Além disso, observamos também que, para um IFR que cresce exponencialmente com a idade, é mais efetivo uma estratégia de vacinação que prioriza os mais idosos nos cenários de alta transmissão e, por outro lado, vacinar aqueles que realizam mais contatos é mais efetivo no cenário em que a transmissão está melhor controlada. Os diagramas de fase para as estratégias mais e menos efetivas dependem não linearmente dos parâmetros epidemiológicos considerados. Observamos também que, apesar dos padrões demográĄcos e matrizes sociais de contato alterarem quantitativamente os diagramas de fase, eles são qualitativamente semelhantes. Concluímos, então, que indicar uma estratégia de vaci- nação não é uma tarefa simples, pois é um processo que depende de vários parâmetros, como o perĄl etário do IFR da doença, padrões populacionais, contatos sociais, eĄcácia da vacina e cenário de transmissão da doença na população. Palavras-chave: Epidemiologia matemática. Modelos compartimentais. COVID-19.Item Eletrodinâmica no ensino médio: uma construção de conhecimentos por meio de experimentos orientados(Universidade Federal de Viçosa, 2019-02-22) Barreto, Diego Souza; Ventura, Daniel Rodrigues; http://lattes.cnpq.br/2346977732770309O ensino de física tem se apresentado mais eficaz quando ferramentas educacionais diferenciadas são utilizadas para melhorar a compreensão dos alunos. Quando o ensino se desenvolve de maneira repetitiva e monologa, quando apenas o professor explica as matérias em sala de aula, os alunos pouco interagem, e os resultados na aprendizagem são desastrosos. Para buscar uma alternativa para o ensino de eletrodinâmica no ensino médio, e propor um trabalho que faça uso de recursos educacionais já existentes, foi planejado uma sequência de aulas sobre o assunto, de maneira bem diversificada. O motivo da procura por uma alternativa parte da inquietação em descobrir algo que trouxesse efetivos resultados para a melhoria das aulas e também no aprendizado do aluno, e que pudesse ser aplicado por outros professores. Usando ferramentas já conhecidas, como vídeos, imagens e animações para o desenvolvimento de aulas sucintas sobre o assunto. Assim, é possível abordar o tema sem causar no aluno repulsa, preocupação ou desânimo sobre o conteúdo. Uma estratégia usada foi o uso de perguntas sobre circunstâncias relacionadas ao conteúdo, presentes no cotidiano. Com a curiosidade já aguçada, os alunos puderam trabalhar com simulação virtual, podendo encontrar respostas para as perguntas e elaborar outros projetos de seu interesse. Com a experiência adquirida com os simuladores, os alunos participaram de aulas práticas executando experimentos e criando circuitos de maneira diversificada, utilizando um circuito elétrico didático que foi desenvolvido para este fim, como forma de promover a interação entre os alunos e desafiar os jovens a produzirem seu próprio trabalho experimental. Foram divididos alguns grupos para pesquisarem na internet vídeos que os ensinasse sobre a construção do próprio experimento. A apresentação dos trabalhos aconteceu em uma mostra de trabalhos, já promovida pela escola todos os anos. Os resultados positivos deste trabalho e os impactos dele no aprendizado são notórios na participação dos alunos nas aulas e no aprendizado proporcionado aos alunos.Item Emergência de uma dupla ruptura de Walker geometricamente induzida em nanofitas magnéticas curvas(Universidade Federal de Viçosa, 2021-02-12) Bittencourt, Guilherme Henrique Rezende; Santos, Vagson Luiz de Carvalho; http://lattes.cnpq.br/3710431423684347O controle da dinâmica de paredes de domínio em nanoestruturas magnéticas constitui um tópico de suma importância para o desenvolvimento de dispositivos como a racetrack memory, cujas estruturas de armazenamento de informação são modos coletivos da magnetização, tais como skyrmions, vórtices e paredes de domínio. Tendo isso em vista, esse trabalho descreve como os movimentos de rotação e de translação de uma parede de domínio presente em uma nanofita magnética de permalloy, sujeita a uma corrente elétrica spin-polarizada e a um campo magnético, são influenciados pela curvatura do sistema e pelas dimensões de sua seção transversal. Verifica-se que a existência de curvatura induz um torque sobre a parede de domínio, advindo da interação de troca. Semelhantemente, ajustando as dimensões da seção transversal da nanofita, é possível produzir um torque adicional, oriundo da interação dipolar, capaz de afetar significativamente a velocidade da parede de domínio, podendo suplantar os efeitos produzidos pela interação de troca, os quais se encontram acoplados à curvatura. Nesse contexto, a ruptura de Walker apresenta-se como um fenômeno notável, caracterizado pela transição da dinâmica da parede de domínio de um regime estacionário para um regime oscilatório. Apresenta-se aqui a emergência de uma dupla ruptura de Walker, bem como formas de controlar esse fenômeno variando os parâmetros geométricos das nanofitas. Palavras-chave: Nanomagnetismo. Spintrônica. Ruptura de Walker. Parede de domínio.Item Ensaio sobre a descrição categorial de anyons(Universidade Federal de Viçosa, 2021-04-12) Pereira, Vitor Monteiro; Fonseca, Jakson Miranda; http://lattes.cnpq.br/3364308227742434Anyons são partículas que vivem em duas dimensões espaciais e possuem comportamentos estatísticos intermediários entre férmions e bósons. Neste trabalho fazemos uma exposição de como anyons podem ser adequadamente descritos usando mecânica quântica básica a partir de um processo de quantização adequado. Este processo revela a conexão entre as propriedades estatísticas de anyons e as propriedades topológicas do espaço de configura- ções do sistema. Em seguida, fazemos uma introdução elementar a teoria de categorias e a usamos para construir uma descrição categorial de anyons. A descrição categorial possui utilidades para aplicação de anyons em computação quântica e, nesta linha, resolvemos um exemplo, o modelo de anyons de Fibonacci para ilustrar como esta descrição funciona e apontar suas aplicação em computação quântica com estas partículas. Por fim, seguindo a natureza ensaística deste trabalho, concluímos por levantar vários tópicos de pesquisa sobre a assunto para os quais este trabalho pode servir como um ponto de partida. Palavras-chave: Anyons. Categorias. Partículas idênticas. Anyons de Fibonacci.Item Ensino de ciências por investigação: uma estratégia pedagógica para o ensino de termodinâmica no ensino médio(Universidade Federal de Viçosa, 2018-05-04) Braga, Mercia Cristina Félix Teixeira; Carvalho, Regina Simplício; http://lattes.cnpq.br/6561482322814486Esta pesquisa teve como objetivo central elaborar e investigar o desenvolvimento de uma sequência didática com caráter investigativo no ensino Termodinâmica, considerando as potencialidades dessa metodologia para o ensino. O conhecimento disponível oriundo das pesquisas em educação sobre ensino de Física e dos debates educacionais apontam para a necessidade de mudanças na forma tradicional, direta e expositiva com que a Física vem sendo ensinada na sala de aula. Diante da necessidade de atrair a atenção dos alunos, de aumentar o interesse pela Física, faz-se necessário a utilização de metodologias que valorizem cada vez mais a participação do aluno, o seu conhecimento prévio, a sua capacidade de argumentação e a interação entre professores e alunos e entre os próprios alunos, em um ambiente investigativo, num processo em que aprender ciências envolve também a apropriação da linguagem científica e um conhecer sobre a construção do conhecimento científico, adquirido aula a aula. A sequência didática em caráter investigativo (SEI) foi desenvolvida em cinco unidades: Propagação de calor; Medindo trabalho e calor; Transformações gasosas; Primeiro princípio da Termodinâmica e Máquinas térmicas, subdivididas em dezesseis aulas. Foram utilizadas demonstrações investigativas, laboratório aberto, simuladores e vídeo. Cada atividade compunham-se de situações problematizadoras envolvendo reflexões, discussões, ponderações, tomadas de decisões e principalmente a participação ativa dos alunos no processo de aprendizagem.Item Espalhamento Møller de férmions de massa nula na QED3 Maxwell-Chern-Simons com paridade preservada(Universidade Federal de Viçosa, 2019-02-27) Lima, Wellisson Barbosa de; Del Cima, Oswaldo Monteiro; http://lattes.cnpq.br/8745980546046521Neste trabalho, investigaremos um modelo de eletrodinâmica quântica com paridade preservada em 2+1 dimensões espaço-temporais. O modelo acopla minimamente dois campos de calibre massivos, associados a uma simetria local U(1)xU(1), aos férmions não-massivos, sendo a massa dos campos vetoriais determinada por um termo de Chern-Simons misto que preserva paridade e a invariância de calibre da teoria. Faremos uma breve apresentação do eletromagnetismo clássico produzido por este modelo. Calcularemos as soluções da equação de Dirac não-massiva e estudaremos seus graus de liberdade, não estando estes mais associados ao spin ou à helicidade, diferentemente do caso massivo ou não massivo quadrimensional. Calcularemos também as respectivas cargas dos férmions associadas à simetria U(1)xU(1). Mostraremos o desdobramento dos níveis de Landau evidenciando um segundo desdobramento além do efeito Zeeman usual. Determinaremos os propagadores da teoria livre e, através de uma análise semiclássica, provaremos sua causalidade e unitariedade a tree-level. Por fim, a partir das regras de Feynmann para os vértices de interação, calcularemos a amplitude de espalhamento Møller, a partir da qual determinaremos o potencial de espalhamento (interação) elétron-elétron (e − − e − ).Item Estudo da origem da luminescência em pontos quânticos de carbono produzidos a partir de negro de carbono(Universidade Federal de Viçosa, 2023-07-21) Teixeira, Juliano Fernandes; Teixeira, Alvaro Vianna Novaes de Carvalho; http://lattes.cnpq.br/2434105873197561Este trabalho teve como objetivo produzir e caracterizar pontos quânticos de carbono. Para a produção utilizamos como rota o ataque quı́mico de um material precursor feito de carbono. Os pontos quânticos de carbono (Cdots) produzidos foram caracterizados por medidas de absorbância, fotoluminescência, fluorescência resolvida no tempo, microscopia de força atômica e eletroforese. O material precursor foi deixado em refluxo por mais de 10 dias, sendo coletado e caracterizado alı́quotas colhidas em 20, 30, 70, 100, 200 e 300 horas. Os resultados mostraram que os Cdots tem ampla absorção no ultravioleta com extensão até a faixa do visı́vel, tendo fluorescência principal em 505 nm. Foram observados 5 picos secundários de emissão menos intensos e bem definidos cujo centro em 372, 391, 408, 431 e 456 nm, que são evidenciados quando excitados por comprimentos de onda na faixa de 275 nm a 325 nm. Não foi observada mudanças significativas de emissão com o tempo de sı́ntese, mostrando que os Cdots produzidos dessa forma possuem um espectro caracterı́stico. O tempo de vida médio da intensidade e amplitude medidos dos Cdots estão na faixa de 1 ns até 7 ns a depender do pico de emissão analisado, mostrando uma leve diminuição com o tempo de sı́ntese. Medidas de AFM mostraram que os Cdots são aproximadamente esféricos com raio menor que 4 nm, possuindo distribuições de tamanhos ligeiramente diferentes para os diferentes tempos de sı́ntese, e mesmo assim, não alterou o seu espectro de emissão. Com a eletroforese, constatamos que um perfil de distribuição de tamanhos similar para os diferentes tempos de sı́ntese e que os Cdots possuem carga elétrica negativa. Com isso, mostramos que os Cdots preparados pela rota usada leva a pontos quânticos de baixı́ssimas variações de suas caracterı́sticas de emissão, variando apenas a quantidade de material produzido com o tempo de sı́ntese, sendo ideal para aplicações que necessitam de emissões precisas. Palavras-chave: Materiais fotoluminescentes. Emissão. Pontos Quânticos Orgânicos.
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