James Clerk Maxwell e a unidade do mundo: modelos e metáforas na construção de teorias científicas

Esta é uma pesquisa sobre o uso de metáforas na construção de modelos por parte do físico escocês James Clerk Maxwell. O objetivo da pesquisa foi buscar compreender de que maneira o uso de metáforas e modelos é legítimo na ciência e em que medida contribui para seu sucesso. Além disso, busca compreender em que medida o uso de artifícios como modelos e analogias entre ramos distintos da ciência são impulsionadores de sucesso explicativo e preditivo da teoria do físico estudado. Explora as crenças teológicas e filosóficas do autor, que vê o mundo como unidade, permitindo a analogia entre ramos distintos da física. Seus desenvolvimentos em torno de teorias como calor, cores, óptica, magnetismo e eletricidade permitem evidenciar essa visão em todo o seu trabalho. Maxwell é considerado inaugurador de nova metodologia com o uso de modelos e metáforas. Explora o desenvolvimento da teoria das cores, da descrição matemática da estabilidade dos anéis de Saturno e o desenvolvimento da teoria dos gases como preâmbulo à discussão da teoria do eletromagnetismo. Descreve o desenvolvimento teórico do eletromagnetismo em seus diversos momentos. A construção da teoria do eletromagnetismo evidencia paulatino abandono do mecanicismo, uso intenso de modelos e metáforas temporários e ênfase na quantificação e no uso de experimentos. Discute o relacionamento de Maxwell com as discussões filosóficas, sociais e teológicas de sua época, seu engajamento em atividades práticas nesse sentido e suas influências científicas e filosóficas. Descreve e discute os textos filosóficos do cientista, em que se evidenciam sua ontologia, suas crenças teológicas e sua concepção de analogias. Discute a questão do uso de analogias em ciência e compara diversos autores que abordam o tema. A metodologia utilizada foi a de levantamento bibliográfico com análise crítica da literatura do autor e de seus comentadores, além de comentário crítico sobre os textos primários e secundários. Conclui que o sucesso científico de Maxwell deve-se à sua aposta numa unidade do mundo garantida por Deus, bem como na unidade entre o mundo e a mente humana, posturas que mostraram ser bem-sucedidas quando aplicadas à metodologia científica. Conclui também pela legitimidade e necessidade do uso de metáforas e modelos no empreendimento científico.

Análise dos processos recentes de fragmentação e recomposição dos remanescentes florestais do estado do Rio de Janeiro

Ao longo de quase cinco anos de trabalho, foi desenvolvido o Índice de Qualidade dos Municípios - Verde, pela Fundação CIDE. O trabalho buscou retratar as características da fragmentação florestal fluminense. Como um elemento para apoiar a gestão ambiental do território, o projeto identificou corredores ecológicos prioritários para a interligação de fragmentos florestais. A grande contribuição do trabalho, do ponto de vista conceitual, foi reorientar o debate acerca da fragmentação florestal no Estado do Rio de Janeiro. O projeto IQM - Verde apresentou, exaustivamente, lugares onde ocorreram perdas e ganhos de estoques de vegetação com porte arbóreo, num recorte por municípios, bacias hidrográficas e Unidades de Conservação. Existem importantes questões que foram levantadas e ainda aguardam maiores e melhores respostas. Uma delas é tentar explicar, a partir da ecologia de paisagens, quais são os mecanismos que facilitam ou dificultam o processo natural de sucessão florestal. A situação da sucessão florestal é completamente diferente de uma região para outra do Estado. No Noroeste do Estado existem indícios claros de retração e fragmentação dos remanescentes enquanto na região Serrana do Sul Fluminense aparecem sinais claros de recuperação e recomposição florestal. Novos conceitos de gestão ambiental procuram minimizar os efeitos decorrentes da fragmentação e do isolamento espacial das espécies. O aumento da conectividade através de corredores ecológicos entre unidades de conservação e até mesmo entre os fragmentos mais bem conservados é apontado por muitos pesquisadores como uma das formas mais eficazes de promover a manutenção dos remanescentes florestais - a longo prazo - e até mesmo promover a recuperação funcional de determinadas unidades ecológicas atualmente ilhadas. A atual geração de pesquisadores e gestores públicos está diante do problema do controle dos processos que desencadeiam a fragmentação florestal. Portanto, é urgente a necessidade de entender todas as consequências associadas ao processo de fragmentação florestal e, ao mesmo tempo, descobrir os efeitos inibidores deste complexo fenômeno que possui raízes físicas, naturais e sociais. O objetivo central da tese é, a partir de elementos da História das Mentalidades e da Teoria da Decisão, construir cenários de pressão antrópica sobre os remanescentes florestais e propor um programa possível de intervenção econômica, jurídica e política, denominado no presente estudo como bolsa floresta, capaz de aliviar o atual processo de fragmentação florestal.

Formulação teórica dos fundamentos da otimização global topográfica com análise de desempenho e aplicações à estabilidade de fases de misturas termodinâmicas

Métodos de otimização que utilizam condições de otimalidade de primeira e/ou segunda ordem são conhecidos por serem eficientes. Comumente, esses métodos iterativos são desenvolvidos e analisados à luz da análise matemática do espaço euclidiano n-dimensional, cuja natureza é de caráter local. Consequentemente, esses métodos levam a algoritmos iterativos que executam apenas as buscas locais. Assim, a aplicação de tais algoritmos para o cálculo de minimizadores globais de uma função não linear,especialmente não-convexas e multimodais, depende fortemente da localização dos pontos de partida. O método de Otimização Global Topográfico é um algoritmo de agrupamento, que utiliza uma abordagem baseada em conceitos elementares da teoria dos grafos, a fim de gerar bons pontos de partida para os métodos de busca local, a partir de pontos distribuídos de modo uniforme no interior da região viável. Este trabalho tem dois objetivos. O primeiro é realizar uma nova abordagem sobre método de Otimização Global Topográfica, onde, pela primeira vez, seus fundamentos são formalmente descritos e suas propriedades básicas são matematicamente comprovadas. Neste contexto, propõe-se uma fórmula semi-empírica para calcular o parâmetro chave deste algoritmo de agrupamento, e, usando um método robusto e eficiente de direções viáveis por pontos-interiores, estendemos o uso do método de Otimização Global Topográfica a problemas com restrições de desigualdade. O segundo objetivo é a aplicação deste método para a análise de estabilidade de fase em misturas termodinâmicas,o qual consiste em determinar se uma dada mistura se apresenta em uma ou mais fases. A solução deste problema de otimização global é necessária para o cálculo do equilíbrio de fases, que é um problema de grande importância em processos da engenharia, como, por exemplo, na separação por destilação, em processos de extração e simulação da recuperação terciária de petróleo, entre outros. Além disso, afim de ter uma avaliação inicial do potencial dessa técnica, primeiro vamos resolver 70 problemas testes, e então comparar o desempenho do método proposto aqui com o solver MIDACO, um poderoso software recentemente introduzido no campo da otimização global.

Efeito da anisotropia sobre as propriedades magnetocalóricas de compostos metálicos: um estudo sistemático

O efeito magnetocalórico, i.e., o aquecimento e/ou resfriamento de um material magnético sob variação do campo magnético aplicado é a base da refrigeração magnética.O efeito magnetocalórico é caracterizado pela variação da entropia em um processo isotérmico (O efeito magnetocalórico, i.e., o aquecimento e/ou resfriamento de um material magnético sob variação do campo magnético aplicado é a base da refrigeração magnética. O efeito magnetocalórico é caracterizado pela variação da entropia em um processo isotérmico (ΔSiso) e pela variação da temperatura em um processo adiabático ΔTad.Apesar dos inúmeros trabalhos experimentais e teóricos publicados nessa área, muitos aspectos desse efeito ainda não são bem compreendidos.Nesse trabalho discutimos os efeitos da anisotropia sobre as propriedades magnetocalóricas de um sistema de momentos magnéticos localizados. Para essa finalidade, utilizamos um modelo de spins interagentes com um termo de anisotropia uniaxial do tipo DS2 z , onde D é um parâmetro. Nesse modelo, em que o eixo z é a direção de fácil magnetização, a magnitude do parâmetro de anisotropia e a direção do campo magnético aplicado têm um papel fundamental no comportamento das grandezas magnetocalóricas ΔSiso e ΔTad. Realizamos um estudo sistemático para um sistema com J = 1 aplicando o campo magnético em diferentes direções. Os resultados mostram que, quando o campo magnético é aplicado ao longo da direção z, as grandezas magnetocalóricas apresentam o comportamento normal (valores positivos de ΔTad e valores negativos de ΔSiso para ΔB > 0). Quando o campo magnético é aplicado em uma direção diferente do eixo z, as grandezas magnetocalóricas podem apresentar o comportamento inverso (valores negativos de ΔTad e valores positivos de ΔSiso para ΔB > 0) ou o comportamento anômalo (troca de sinal nas curvas de ΔTad e ΔSiso). Resultados equivalentes também foram obtidos para um sistema com J = 7=2.

Extensão supersimétrica do problema de Gribov no formalismo de supercampos

Nesta tese estudamos uma extensão supersimétrica do mecanismo de Gribov no caso N = 1 em supercampos. Abordamos as teorias de super Yang-Mills em D = 4 e super Yang-Mills-Chern-Simons em D = 3. E verificamos como nestes casos o princípio de calibre leva ao cenário de confinamento de Gribov.

Dinâmica da condensação de Bose-Einstein em gases fracamente interagentes

A presente dissertação estuda com detalhes a evolução temporal fora do equilíbrio de um condensado de Bose-Einstein homogêneo diluído imerso em um reservatório térmico. Nós modelamos o sistema através de um campo de Bose escalar complexo. É apropriado descrever o comportamento microscópico desse sistema por meio da teoria quântica de campos através do formalismo de Schwinger-Keldysh. Usando esse formalismo, de tempo real a dinâmica do condensado é solucionada por um grupo de equações integro-diferencial auto consistente, essas são solucionadas numericamente. Estudamos também o cenário quench, e como a densidade do gás e as interações entre as flutuações tem o efeito de provocar as instabilidades nesse sistema. Aplicamos esse desenvolvimento para estudar o comportamento de duas espécies homogêneas de um gás de Bose diluído imerso em um reservatório térmico.

Tópicos de teoria de campos com aplicações a condensados de Bose-Einstein

A tese de doutorado apresenta uma aplicação de técnicas de teoria de campos em um sistema da matéria condensada. Motivados por experimentos em gases atômicos, apresentamos um estudo sobre misturas binárias de gases atômicos na presença de uma interação do tipo Josephson. O foco principal é o estudo de um modelo de dois campos complexos não-relativisticos com simetria O(2). Esta simetria é quebrada por interações que produzem um desbalanço nas populações das duas espécies bosônicas. Estudamos o modelo na aproximação de campo médio mais flutuações gaussianas, usando o formalismo de teoria de campos a temperatura finita em tempo imaginário. Os resultados mostram que, num certo intervalo de temperaturas, as duas espécies bosônicas condensam à mesma temperatura crítica e a fase relativa do condensado é fixa, determinada pela fase do campo externo aplicado.

Obtenção de um limite para a largura do bóson de Higgs no experimento CMS via H→ ZZ → (4e, 4, 2e2)

Apresenta-se neste trabalho um estudo sobre a largura de decaimento total do bóson de Higgs através do canal H→ ZZ → (4e, 4, 2e2). Segundo o Modelo Padrão da Física de Partículas Elementares, um bóson de Higgs com massa de 126 GeV deve ter uma largura de decaimento total ΓH = 4.15 MeV, muito abaixo da resoluções dos experimentos instalados no LHC. Isto impede uma medida direta sobre os eventos da ressonância. Recentemente foi proposto limitar ΓH a partir da relação entre a taxa de eventos observados na região da ressonância e na região off-shell. Utilizando o pacote de análise desenvolvido pela colaboração CMS obteve-se um limite de ΓH < 31.46(12.82) MeV em 95(68.3)% CL combinando os dados coletados pelo LHC em colisões pp em √s = 7 TeV (5.1fb-1) e em √s = 8 TeV (19.7fb -1).

Modelo de Ginzburg-Landau a partir da teoria de campos a temperatura finita

Neste trabalho, utilizamos o formalismo de teorias quânticas de campos a temperatura finita, tal como desenvolvidas por Matsubara, aplicado a uma hamiltoniana de N campos escalares com autointeração quártica a N grande. Obtém-se uma expressão, na primeira aproximação quântica, para o coeficiente do termo quadrático da hamiltoniana ("massa quadrada"), renormalizado, como função da temperatura. A partir dela, estudamos o processo de quebra espontânea de simetria. Por outro lado, a mesma hamiltoniana é conhecida como modelo de Ginzburg-Landau na literatura de matéria condensada, e que permite o estudo de transições de fase em materiais ferromagnéticos. A temperatura é introduzida através do termo quadrático na hamiltoniana, de forma linear: é proporcional à diferença entre a variável de temperatura e a temperatura crítica. Tal modelo, porém, possui validade apenas na regi~ao de temperaturas próximas à criticalidade. Como resultado de nossos cálculos na teoria de campos a temperatura finita, observamos que, numa faixa de valores em torno da temperatura crítica, a massa quadrática pode ser aproximada por uma relação linear em relação à variável de temperatura. Isso evidencia a compatibilidade da abordagem de Ginzburg-Landau, na vizinhança da criticalidade, com respeito ao formalismo de campos a temperatura finita. Discutimos também os efeitos causados pela presença de um potencial químico no sistema.

Estudo de associação entre os níveis de coordenação motora, adiposidade e atividade física de crianças em idade escolar

Há um crescente conjunto de evidências que têm indicado associações significativas entre os níveis de coordenação motora e outros atributos relacionados à saúde, tais como os níveis de adiposidade corporal e atividade física. Entretanto, as associações entre os níveis de coordenação motora, adiposidade e atividade física têm sido analisadas de forma bivariada, sem considerar a influência recíproca que essas variáveis exercem entre si, o que pode ser a causa da produção de dados enviesados. Assim sendo, o objetivo geral do presente estudo foi analisar o inter-relacionamento entre os níveis de coordenação motora, adiposidade e atividade física de crianças entre 12 e 14 anos de idade. Cento e dezenove participantes (51 meninos e 68 meninas) foram recrutados. O questionário Physical Activity Questionnaire for Older Children, o teste de coordenação motora Körperkoordinationstest für Kinder e um plicômetro clínico foram utilizados para estimar, respectivamente, os níveis de atividade física, coordenação motora e adiposidade corporal dos participantes. Coeficientes de Correlação de Pearson foram usados para examinar as associações bivariadas entre níveis de atividade física e coordenação motora e entre níveis de adiposidade corporal e coordenação motora. Correlações parciais foram usadas para analisar as associações entre os níveis de atividade física e coordenação motora, controlando pelos níveis de adiposidade corporal, e entre os níveis de adiposidade corporal e coordenação motora, controlando pelos níveis de atividade física. O teste de Análise de Covariância Multivariada (MANCOVA) foi utilizado para testar diferenças entre os grupos formados de acordo com o status de adiposidade e atividade física com o intuito de examinar a influência combinada dessas variáveis sobre os níveis de coordenação motora. De um modo geral, os resultados deste estudo indicaram que as associações dos níveis de coordenação motora com os níveis de adiposidade corporal e atividade física podem sofrer alterações de acordo com as covariáveis consideradas nas análises em meninos, mas não em meninas. O fato de tal fenômeno não ter sido observado em meninas pode estar relacionado aos baixos níveis de atividade física apresentados por elas. Foram sugeridas pesquisas adicionais nas quais sejam recrutadas meninas com maiores níveis de atividade física com o intuito de testar a hipótese acima aludida. Por fim, embora nesta oportunidade não se tenha estabelecido qualquer relação de causalidade entre as variáveis estudadas, não temos dúvidas de que crianças devem ser encorajadas a desenvolverem adequados níveis de coordenação motora, pois tal variável está associada com atributos relacionados ao estado de saúde.

Átomos hidrogenoides em espaços com dimensionalidade D6=3: os casos não relativístico e relativístico

A possibilidade da existência de átomos de hidrogênio estáveis em dimensões superiores a três é abordada. O problema da dimensionalidade é visto como um problema de Física, no qual relacionam-se algumas leis físicas com a dimensão espacial. A base da análise deste trabalho faz uso das equações de Schrödinger (não relativística) e de Dirac (relativística). Nos dois casos, utiliza-se a generalização tanto do setor cinemático bem como o setor de interação coulombiana para variar o parâmetro topológico dimensão. Para o caso não relativístico, os auto-valores de energia e as auto-funções são obtidas através do método numérico de Numerov. Embora existam soluções em espaços com dimensões superiores, os resultados obtidos no presente trabalho indicam que a natureza deve, de alguma maneira, se manifestar em um espaço tridimensional.

Emissividade de neutrinos pelo processo Urca direto na presença de um campo magnético

As estrelas de nêutrons nascem com altas temperaturas (~ 1011 K) e durante alguns segundos sofrem um rápido resfriamento por emissão de neutrinos. O processo Urca direto é o principal mecanismo para explicar essa perda de energia. O problema do resfriamento das estrelas de nêutrons é um problema de grande interesse porque seu entendimento pode fornecer informações importantes sobre a constituição do interior da estrela. Na literatura existente até o momento, a emissividade de neutrinos é calculada considerando os núcleons como partículas não relativísticas quando considerados todos os níveis de Landau das partículas carregadas. Por outro lado, a emissividade de neutrinos para núcleons relativísticos é calculada considerando somente o primeiro nível de Landau (para campo magnético forte). Para campos magnéticos fracos, onde mais de um nível de Landau é ocupado, é usada a emissividade correspondente à do campo nulo. Neste trabalho aplicamos a teoria de Weinberg-Salan para interações fracas no cálculo da emissividade de neutrinos com e sem campo magnético presente, num cálculo totalmente relativístico para os núcleons e considerando todos os níveis de Landau. Esta é a contribuição original do trabalho. Para descrever a matéria a altas densidades, utilizamos uma teoria relativística de campo médio a temperatura zero que inclui apenas o octeto bariônico e os léptons mais leves. São apresentados os resultados para a emissividade de neutrinos, onde é evidente a ocupação dos diferentes níveis de Landau como função do campo magnético.

A dinâmica curricular da educação física na Secretaria de Estado de Educação do Rio de Janeiro

A tese analisa a dinâmica curricular da educação física na Secretaria de Estado de Educação do Rio de Janeiro (SEEDUC) a partir dos pressupostos do ciclo de políticas curriculares de Ball e Bowe (1992). A fim de compreender a amplitude das políticas curriculares da SEEDUC, o estudo investiga os contextos da dinâmica curricular e o modo com o qual se articulam. Para o contexto das influências, as notícias e informes publicados no site da SEEDUC e da Secretaria de Estado de Esporte e Lazer constituem as nossas fontes. Foram catalogados e analisados 117 documentos. Para o contexto da construção curricular foram realizadas entrevistas com três dos professores que foram responsáveis pela construção do Currículo Mínimo para a educação física da SEEDUC, publicado no ano de 2012. Além disso, foi realizada uma análise de todos os documentos curriculares prescritivos que compõem o Currículo Mínimo. Para o contexto da prática curricular foram entrevistados oito professores de educação física e duas de língua portuguesa que estavam, no momento das entrevistas, atuando como professores de escolas da SEEDUC. As análises dos dados nos permitem as seguintes inferências: as políticas curriculares da SEEDUC se direcionam primordialmente para a obtenção de melhorias nos índices de qualidade da educação no estado, aferidos através de avaliações externas de larga escala; essas políticas estão associadas ao regime de verdade da performaticidade (BALL, 2005), uma vez que têm como pressupostos básicos a padronização, o controle e a meritocracia; a vinculação com a pedagogia das competências complementa esse pacote de performatividades; as disposições críticas do grupo de professores de educação física que construiu o Currículo Mínimo concorreram com e, em alguma medida, subverteram as políticas da performatividade da SEEDUC, de tal modo que os documentos prescritivos têm a marca da ambivalência do controle e da diversidade; os professores de educação física que lidam com a prática curricular não compartilham as disposições críticas dos professores que construíram as prescrições, e fazem suas traduções curriculares influenciados pelas problemáticas inerentes do cotidiano; entre elas, se destaca o traço da cultura escolar que toma os tempos e espaços da educação física na escola como os lugares do gosto e da liberdade; a comparação das traduções curriculares dos professores de educação física com as de língua portuguesa contribuiu para iluminar algumas características da dinâmica curricular da educação física, especialmente os impactos distintos que as sistematizações curriculares tiveram no cotidiano; para as professoras de língua portuguesa as novas sistematizações presentes no Currículo Mínimo repercutiram em desestabilizações de tradições, para os de educação física significaram a possibilidade de um norte.

Voluntariado: legado de megaeventos esportivos

O objetivo do estudo foi compreender quais as estratégias de preparação de voluntários para a atuação em megaeventos esportivos no Brasil. A pesquisa foi de natureza qualitativa e de cunho exploratório, tendo como técnica para a coleta de dados a entrevista com roteiro de perguntas semiestruturado e o caderno de campo. A entrevista foi realizada com o responsável pelo programa de treinamento dos voluntários do V Jogos Mundiais Militares (2011) sobre a organização realizada. A análise do conteúdo (BARDIN, 2011) foi utilizada para análise das experiências relatadas de acordo com 3 categorias: perfil do voluntariado esportivo e do líder de voluntários; dificuldades em se trabalhar, compreender e valorizar o voluntariado no esporte e modelo de treinamento e de gestão do programa de voluntários esportivos. Os resultados desta pesquisa contribuíram para a literatura nesta temática, bem como ponto de partida para o design e coleta de dados de pesquisas sobre voluntários para os próximos megaeventos esportivos que serão sediados no Brasil, Copa do Mundo de 2014 e Jogos Olímpicos de 2016.

O efeito magnetocalórico na série Gd(1-y)Pr(y)Ni2

Em geral, o efeito magnetocalórico (EMC) é caracterizado pela variação adiabática da temperatura (ΔTad) e a variação isotérmica da entropia (ΔST) sob variações do campo magnético. Devido as aplicações tecnológicas do EMC na refrigeração magnética, que não apresentam efeitos perigosos para o meio ambiente e tem o potencial para reduzir o consumo de energia, os estudos sobre o EMC tem crescido ao longo dos anos . Neste trabalho, estudamos as propriedades magnéticas e magnetocalóricos da série Gd (1-Y) Pr (Y) Ni2 com Y = 0; 0,25; 0,5; 0,75 e 1 A série dos compostos RNi2 compostos cristalizam na fase de Laves cúbico C15, o que torna o Campo Elétrico Cristalino cúbico um quadro adequado para descrever a anisotropia magnética sobre estes compostos . Além do modelo hamiltoniano inclui contribuições do efeito Zeeman e as interações de troca indireta entre Gd-Gd, Gd-Pr e íons Pr-Pr. Vale a pena notar que o GdNi2 apresenta um arranjo ferromagnético com temperatura de transição de cerca de 78 K e o composto PrNi2 é paramagnético. Os potenciais magnetocalóricos foram calculados e comparados com os dados experimentais. Além disso, investigamos a influência da direção do campo magnético sobre as quantidades magnéticas e no EMC investigada.