No atual sistema educacional os métodos de ensino normalmente privilegiam a transmissão autoritária de conhecimentos, valorizando a habilidade do aluno em memorizar e reproduzir o conteúdo curricular, sem evidenciar a apropriação do conhecimento de forma significativa. Priorizar a construção do conhecimento, dar significado ao que se ensina e apresentar a Física atraente ao aluno representam desafios da prática docente. Com o intuito de valorizar as trocas entre os pares discentes e di-docente no processo ensino-aprendizagem e de promover uma ação educativa em que a aprendizagem de Física ocorra de forma consistente e duradoura, desenvolvemos uma proposta que integra um conjunto de metodologias: atividades experimentais, metodologia de projetos, e uso de mapas conceituais, como ferramentas no processo de ensino e aprendizagem. A fim de instrumentalizar professores de Física e de outras áreas do conhecimento, estruturamos uma página na internet, denominada “Experimentando Física”, que apresenta as etapas de construção, as metodologias utilizadas e o material resultante. Através de mapas conceituais relacionamos experimentos físicos com os conceitos que os fundamentam. A página apresenta uma sugestão metodológica, bem como um vasto arsenal de projetos experimentais que podem ser utilizados em sala de aula a partir de vídeos criados pelos próprios alunos. Utilizamos como aportes principais dessa pesquisa a teoria da aprendizagem significativa de Ausubel e a teoria sociointeracionista de Vygotsky, enfatizando a importância da mediação no desenvolvimento do aluno e de seu aprendizado. Outros autores são citados a fim de reforçar a escolha desse referencial teórico. A proposta foi desenvolvida em seis turmas do ensino médio de uma escola privada no município de Carazinho/RS, no período de março a dezembro de 2011. / In the current educational system, teaching methods usually favor the transmission of authoritative knowledge, enhancing the student's ability to memorize and to reproduce the curriculum content, without exhibiting significant appropriation of knowledge. To give a priority to the construction of knowledge and to the meaning of what is taught, introducing Physics in an attractive manner to the student, those are some challenges of the teaching practice. In order to valorize exchanges among students themselves and the students with the teacher, in the teaching-learning process, and to promote an educational practice which results in a consistent and lasting Physics learning, we have developed a proposal that includes a set of methodologies: experimentation activities, projects methodology, and the use of concept maps as tools for the teaching-learning process. In order to equip the Physics teachers, and from other fields of knowledge, we designed a website called "Experiencing Physics", which introduces the construction stages, the methodologies used and the resulting material. Through concept maps we relate physical experiments with their underlying concepts. The page presents a methodological suggestion, as well as an extensive list of experimental projects that can be used in classroom, through videos created by the students themselves. We have adopted, as the main basis for this research, the theories of meaningful learning, by Ausubel, and of social interaction, by Vygotsky, emphasizing the importance of mediation in student's progress and learning. Other authors are cited to reinforce this theoretical choice. The proposal was developed in six high school classes at a private school in the city of Carazinho/RS, from March to December 2011.

Mediu-se a seção de choque de ionização da camada K de átomos de Au e Bi por impacto de elétrons com energias entre os respectivos potenciais de ionização (80 e 90 keV) e 100 keV. Filmes finos de Au e Bi, evaporados em suportes de filmes finos de C, foram posicionados numa câmara de vácuo perpendicularmente ao feixe de elétrons do sistema injetor do Mícrotron da Universidade de São Paulo, Brasil. Os raios x emitidos num ângulo de 120 graus em relação à direção do feixe de elétrons foram observados com um detetor de HPGe planar, cuja eficiência total de pico foi determinada com fontes radioativas de atividades conhecidas. Para cada energia de feixe, a seção de choque experimental de produção de raios x foi determinada com base nas áreas dos picos $K\\alpha_{2,1}$ característicos, na área do espectro de bremsstrahlung próxima ao \"tip\" e na seção de choque duplamente diferencial de produção de bremsstrahlung teórica. Valores tabelados de fluorescence yield e taxa de emissão de raios x foram empregados para converter seções de choque de produção de raios x em seções de choque de ionização. Os resultados experimentais obtidos são ligeiramente maiores do que os resultados de cálculos recentes baseados na aproximação de Bohr com ondas distorcidas. No caso do Au, os poucos resultados encontrados na literatura para energias próximas ao limiar de ionização diferem entre si quase por um fator 4 a 100 keV, e a seção de choque obtida neste trabalho se encontra próxima do valor médio desses dados. Por outro lado, este experimento fornece as primeiras medições da seção de choque de ionização da camada K do Bi para energias menores que 2 MeV. / The cross sections for the ionization of the K shells of Au and Bi atoms by electrons with energies from 100 keV down to the respective thresholds (80 and 90 keV) were measured. To this end, thin films of Au and Bi, evaporated on very thin C backings, were positioned in a vacuum chamber perpendicularly to the electron beam delivered by the the microtron injector at the Universidade de São Paulo, Brazil. The x-rays emitted at an angle of 120 degrees relative to the beam direction were observed with a planar HPGe detector, whose full-energy peak efficiency curve had been determined using radioactive sources of known activities. For each beam energy, the experimental x-ray production cross section was determined using the area of the characteristic $K\\alpha_{2,1}$ peaks, the area of the spectrum in an energy interval close to the bremsstrahlung tip and the theoretical doubly-differential bremsstrahlung cross section. Tabulated fluorescence yields and x-ray emission rates were employed to convert x-ray production to ionization cross sections. The obtained experimental values for the K shells of the studied atoms are slightly larger than that of recent calculations carried out within the distorted-wave Born approximation. In the case of Au, the few measurements reported in the literature at energies close to the threshold differ by almost a factor of 4 at 100 keV, and our cross sections lie between those older data. On the other hand, the present experiment provides the first cross section measurements for the K shell ionization of Bi below 2 MeV.

Um dos modelos mais utilizados para a descrição de núcleos é o Modelo de Camadas em Larga Escala, que demonstrou grande acurácia na descrição detalhada de propriedades nucleares. Na região de massa A = 50 80, os orbitais 1g9/2 e 2d5/2 são fundamentais para a descrição de estados excitados com mudança de paridade e de estruturas deformadas, porém suas contribuições na descrição de estados excitados de núcleos com número de massa ímpar e núcleos duplamente ímpares perto da linha de estabilidade ainda estão por ser investigadas. Nesta tese, a importância dos orbitais 1g9/2 e 2d5/2 na formação dos estados excitados dos núcleos duplamente ímpares 64,66,68,70Ga é estudada sistematicamente, levando também em consideração a descrição dos isótopos de Zn, Ge e Ga com número de massa ímpar pelo Modelo de Camadas em Larga Escala. Propriedades dos estados excitados, como energia e vidas médias de alguns estados isoméricos, foram medidas experimentalmente para os isótopos 64,66,70Ga e para o núcleo 67Ge na Universidade de São Paulo, Brasil, e na Universidade Estadual da Florida, EUA, utilizando os espectrômetros de raios SACI-PERERE, SISMEI e FSU Clover Array e as reações de fusão-evaporação 58Ni(12C, xpynz)64Ga,67Ge, 55Mn(18O, xpynz)66,70Ga, 58Ni(11B, 2pn)66Ga e 51V(19F, p3n) 66Ga. Os resultados experimentais obtidos para estes núcleos, assim como os conhecidos na literatura para os núcleos 68Ga e de Zn, Ga e Ge com número de massa ímpar foram comparados com as previsões do Modelo de Camadas em Larga Escala utilizando cinco interações residuais: JUN45, FPG, FPG (Neutron Rich), JJ4b-SDI para a descrição de excitações para o orbital 1g9/2 e LNPS para excitações para o orbital 2d5/2. Foram identificadas 34 novas transições e 19 novos estados excitados pertencentes ao núcleo 67Ge, uma nova transição e um novo estado excitado para o núcleo 70Ga e foram confirmadas as transições e estados excitados previamente identificados em trabalhos anteriores para os núcleos 64,66Ga. As multipolaridades de algumas transições dos núcleos 64,66,70Ga e 67Ge foram determinadas utilizando a razão DCO (Correlações Direcionadas de Radiação Emitida por Estados Orientados). A meia vida medida do estado isomérico de energia igual a 1464,33 (15) keV, pertencente ao núcleo 66Ga, é igual a T1/2 = 58,1 (12) ns, enquanto que para o estado isomérico do núcleo 67Ge, de energia igual a 751,70 (6) keV, a meia vida medida foi de T1/2= 107,2 (23) ns. As interações efetivas JUN45 e FPG se mostraram mais adequadas para a descrição dos isótopos 64,66,68,70Ga, indicando que os estados de paridade negativa são formados preferencialmente pela ocupação de 1 nêutron no orbital 1g9/2. No caso dos núcleos mais ricos em nêutrons 68,70Ga, em que excitações de nêutrons provenientes da camada pf para o orbital 2d5/2 poderiam ocorrer, os resultados calculados com a interação LNPS mostraram que orbital 2d5/2 praticamente não é ocupado, apenas o orbital 1g9/2 é ocupado na camada gds. / One of the most reliable models for describing nuclei is the Large Scale Shell Model, which has been shown to reproduce with very good accuracy detailed nuclear properties. In the A=50-80 mass region, the 1g9/2 and 2d5/2 orbitals are needed to describe the parity changes of the excited states and deformed structures, but the role of these two orbitals in the excited states of odd and odd-odd-mass nuclei near the stability line has still to be investigated. In this thesis, a systematic study is performed to determine the role of the 1g9/2 and 2d5/2 orbitals in the excited states of odd-odd 64,66,68,70Ga. This has been done in the framework of a systematic study of odd-mass Zn, Ga and Ge nuclei in the mass A= 60 -70 region by means of Large Scale Shell Model calculations. Nuclear properties of 64,66,70Ga and 67Ge nuclei, such as the energy of the excited states and the lifetime of isomeric states were measured at University of São Paulo, Brazil, and at Florida State University, USA, using the SACI-PERERE, SISMEI and FSU Clover Array -ray spectrometers and the 58Ni(12C, xpynz)64Ga,67Ge, 55Mn(18O, xpynz)66,70Ga, 58Ni(11B, 2pn)66Ga and 51V(19F, p3n) 66Ga fusionevaporation reactions. The obtained experimental results for those nuclei and the known values of 68Ga and odd-mass Zn, Ga, Ge were compared with the results of the Large Scale Shell Model using five different residual interactions: JUN45, FPG, FPG (Neutron Rich), JJ4b-SDI to describe excitations to the 1g9/2 orbital and LNPS to describe the excitations to the 2d5/2 orbital. Thirty-four new transitions and 19 new excited states were identified in the 67Ge nucleus, one new transition and an excited state were found in the 70Ga nucleus, while the excited states and transitions of 64,66Ga nuclei known in previous works were confirmed. The multipolarities of some transitions of 64,66,70Ga and 67Ge nuclei were determined by using the DCO ratios (Directional Correlations of -rays from Oriented States of Nuclei). The measured value for the half-life of the 66Ga 1464.33 (15) keV isomeric state is T1/2 = 58.1 (12) ns, while the measured value for the half-life of the 67Ge 751.70 (6) keV isomeric state is T1/2= 107.2 (23) ns. The JUN45 and FPG effective interactions give a good description of the excited states of the 64,66,68,70Ga isotopes and they have shown that the negative parity excited states were preferentially formed by the excitation of only one neutron to the 1g9/2 orbital. In the case of the more neutron rich 68,70Ga nuclei, where neutron excitations from the pf shell to the 2d5/2 could occur, the calculated results using the LNPS effective interaction have shown that the 2d5/2 orbital remains practically empty and only the 1g9/2 orbital is occupied in the gds shell.

O Texas Helimak é uma máquina toroidal de confinamento de plasma cujas linhas de campo magnético têm forma helicoidal e no qual parâmetros do plasma (como a densidade e a temperatura) são similares aos da borda e da região externa (scrape-off-layer) de um tokamak. Nesta tese foram analisados o equilíbrio e as flutuações do plasma no Texas Helimak. São apresentadas a análise e a interpretação do controle da turbulência eletrostática e do transporte turbulento de partículas pelo potencial elétrico, bias, aplicado externamente. As alterações na turbulência e no transporte causadas pela mudança do potencial elétrico externo foram investigadas em uma região do plasma com gradientes radiais uniformes. As flutuações em descargas com bias positivo ou nulo apresentam espectros de potência de banda larga e uma PDF com uma cauda acentuada que revela a ocorrência intermitente de eventos extremos. Por outro lado, as flutuações em descargas com bias negativo possuem um espectro de potência mais estreito, uma PDF mais Gaussiana e um diagrama de recorrência com mais estruturas. Um modelo de quatro ondas acopladas foi utilizado para relacionar a largura de banda da turbulência com o tempo de interação entre as ondas do modelo. Perfis radiais do transporte turbulento de partículas na direção radial foram calculados, como função do bias, e comparados com os perfis da velocidade do fluxo de plasma e seu cisalhamento. Foi mostrado que o transporte depende do perfil radial da velocidade de fluxo do plasma. Nas descargas em que essa velocidade apresenta um ponto de máximo em seu perfil radial, o perfil do transporte possui um mínimo que foi interpretado, utilizando um modelo Hamiltoniano de ondas de deriva, como sendo resultado de uma barreira de transporte onde o cisalhamento do fluxo é nulo. Em outras descargas, máximos no perfil radial do transporte foram relacionados a ressonâncias que ocorrem onde a velocidade de fase da onda é igual à velocidade do plasma. / The Texas Helimak is a toroidal confinement of plasma device with helically magnetic field lines and which plasma parameters (like the density and temperature) are similar to the edge and the scrape-off-layer of a tokamak. This thesis analyzed the equilibrium and fluctuations in the Helimak Texas plasma. We present the analysis and interpretation of electrostatic control of turbulence and turbulent particle transport by electrical potential, bias, applied externally. Changes in transport and turbulence caused by the change of external electric potential were investigated in a region of uniform radial gradients plasma. Fluctuations in discharges with positive or zero bias have broadband power spectra and a PDF with an accentuated tail that reveals the intermittent occurrence of extreme events. Moreover, fluctuations in discharges with negative bias have narrow power spectra, a more Gaussian PDF and more structures in the recurrence diagram. A four coupled wave model was used to relate the bandwidth of turbulence with the interaction time between the waves in the model. Radial profiles of turbulent transport of particles in the radial direction were calculated as a function of bias and compared to the profiles of the plasma flow velocity and its shear. It was shown that the transport depends on the radial profile of the plasma flow velocity. In that discharges where the velocity radial profile presents a point of maximum, the transport profile has a minimum which was interpreted, using a drift wave model Hamiltonian, as a result of a shearless flow transport barrier. In other discharges, the maxima in the transport radial profiles were related with resonances that occur where the wave phase velocity is equal to the plasma velocity.

O trabalho tem como objetivo realizar um estudo experimental na bancada do Laboratório Multipropósito de Escoamento Multifásico com o intuito de estudar o fenômeno de intermitência severa em um sistema pipeline-riser com os fluidos água e ar. A intermitência severa pode ocorrer em sistemas pipeline-riser onde o pipeline é descendente seguido de um riser vertical, além de ser necessário a presença de baixas vazões de fluidos. Esse fenômeno é caracterizado por ser cíclico em que há acúmulo de líquido na base do riser e por acabar causando perdas na produção de petróleo e gás devido a grandes flutuações de pressão e vazão que podem durar horas a depender do comprimento do sistema. Os picos de pressão e vazão também podem causar o desligamento do sistema de separação na plataforma. O estudo se dividiu em várias etapas onde inicialmente foram definidos os procedimentos experimentais a serem utilizados. A calibração de placas de orifício foi necessária para o controle de vazão mássica de gás. Os resultados experimentais foram divididos em casos estáveis e instáveis onde a instabilidade é caracterizada pela presença de ciclos de pressão que podem ser observados em históricos de pressão na base do riser. Mapas de estabilidade foram criados e a região instável obtida experimentalmente foi comparada com a curva de estabilidade obtida pelo uso da teoria de estabilidade linear. Os históricos de pressão na base do riser para os casos instáveis obtidos foram comparados com dois modelos numéricos. A variação da pressão no separador foi usada para verificar a mitigação da intermitência severa e/ou da condição instável obtida no sistema para alguns casos instáveis. / The objective of this work is to do an experimental study of the severe slugging phenomenon in the pipeline-riser system of the Multipurpose Multiphase Flow Laboratory by using the fluids air and water. Severe slugging may occur for low flow rates in pipeline-riser systems where a downward pipeline is followed by a vertical riser. In this phenomenon there is liquid accumulation at the bottom of the riser resulting in production losses due to the great fluctuations of pressure and flow rate during its cycles which may last for hours depending on the length of the system. The high pressure values can also cause shutdown of the platform separation system. The first stage of this study was to define the experimental procedure to be adopted. It was necessary to perform a calibration of the orifice plates in order to have a precise control of the gas mass flow rate. The experimental results were divided in stable and unstable cases. The instability is defined by the presence of pressure oscillations at the bottom of the riser. Stability maps were created to compare the stabiliy curve obtained by the stability linear theory with the experimental results. The experimental pressure oscillations were compared with two numerical models. The pressure variation at the separator was studied to verify the mitigation effects during unstable and/or severe slugging conditions.

No estudo dos raios cósmicos de ultra alta energia utilizando detectores de superfície a energia da partícula primária é estimada pela distribuição lateral (LDF - Lateral Distribution Function), que descreve a amplitude do sinal das estações em função da distância ao centro do chuveiro. Entretanto, com exceção da estimativa do centro do chuveiro, não se utiliza a LDF para obter mais nenhuma informação sobre o chuveiro, talvez porque ela não possua uma parametrização que a descreva completamente, especialmente para os chuveiros com energias mais altas. As primeiras interações dos raios cósmicos com a atmosfera são determinantes para o desenvolvimento dos chuveiros atmosféricos extensos. Tais interações dependem, entre outras coisas, da composição química dos raios cósmicos. Diferenças nessas interações podem causar alterações nas flutuações da distribuição lateral. Através de simulações dos chuveiros com diferentes partículas primárias pode ser possível estimar a composição dos raios cósmicos de ultra alta energia, comparando as flutuações das distribuições laterais de eventos reais com as de eventos simulados. Uma das grandezas relevantes para a flutuação da LDF é a incerteza do sinal das estações. O framework de análise do Observatório Pierre Auger aplica uma correção parametrizada empiricamente à incerteza do sinal das estações. Neste trabalho foi apresentada uma justificativa estatística para esta correção, que está relacionada à distribuição do sinal não ser uma Poisson, mas uma composição de processos com diferentes distribuições. Para a realização deste trabalho foi gerada uma biblioteca de chuveiros produzidos por dois simuladores de chuveiros atmosféricos, AIRES e CORSIKA, sendo que o AIRES utilizou o SIBYLL como modelo de interação hadrônica enquanto o CORSIKA utilizou o EPOS. Foram produzidos chuveiros iniciados por prótons e núcleos de ferro com os dois simuladores, e suas distribuições angulares foram consideradas isotrópicas. A distribuição de energia desses eventos segue uma lei de potência e varia entre 1 e 200 EeV. Utilizando a função de Nishimura, Kamata e Greisen (NKG) como parametrização para a LDF se observa resíduos sistematicamente positivos nas estações mais distantes do centro do chuveiro, que também têm o sinal mais próximo do trigger. Uma das hipóteses levantadas em outros trabalhos para esse comportamento é que ele estaria relacionado à influência das estações silenciosas, mas este trabalho mostra que o uso dessas estações tem pouca influência na flutuação da LDF. Na verdade esse efeito é causado porque as parametrizações da LDF no Offline não consideram que os sinais das estações possuem um corte devido o trigger, isto é, que a função de densidade de probabilidade que descreve o sinal real não é a mesma que descreve o sinal que é observado. Neste trabalho é proposta uma correção para as parametrizações da LDF que é implementada no Offline. Como resultado desta correção é observada uma redução significativa dos resíduos que eram sistematicamente positivos e que, após a correção, passam a ser compatíveis com zero. Neste trabalho foram realizadas três análises independentes para comparar os eventos reais com os simulados, das quais duas não dependem diretamente do ajuste da LDF e também não são sensíveis à energia. Elas permitem uma comparação entre os sinais supondo uma relação simples entre eles. No primeiro caso supõe-se que a diferença no sinal é devido à componente muônica do chuveiro e no segundo supõe-se que os dois conjuntos de eventos comparados são bem descritos por funções NKG mas com parâmetros S1000 diferentes. A terceira análise utiliza os resíduos dos ajustes da LDF e permite observar a composição em função da energia da partícula primária. Essa última análise foi realizada utilizando a função NKG com e sem correção do efeito do trigger. As diferentes análises utilizadas para estimar a composição dos raios cósmicos apresentaram resultados consistentes entre si, apesar das limitações encontradas em algumas delas. Todos esses indicadores de composição da partícula primária obtidos pelo detector de superfície são consistentes com os resultados obtidos pelas análises de Xmax do detector de fluorescência, reforçando a tese de que a composição dos raios cósmicos é predominantemente de próton entre 1 e 10 EeV e entre próton e ferro para energias acima de aproximadamente 10 EeV. / The energy of ultra high energy cosmic rays can be estimated from the lateral distribution function (LDF) of the shower as measured by surface detectors. The LDF describes the particle density as a function of the distance from the shower center. However, with the exception of the position of the shower center, no other information is extracted from it, may because it does not have a parametrization or an analytic function that describes it completely. The first interactions of cosmic rays with the atmosphere are decisive for the development of the extensive air showers. Such interactions, among other things, depend on the chemical composition of comic rays. Differences in these interactions can cause changes in the fluctuation shape of lateral distribution. Through simulations of showers with different primary particles it may be possible to estimate the composition of ultra high energy cosmic rays comparing the fluctuation shape of the lateral distributions of real events with those from simulated ones. One of the quantities relevant to the fluctuation of the LDF signal is the uncertainty of the stations. The analysis framework of the Pierre Auger Observatory applies a correction to the signal uncertainty of the signal. The parameterization of this correction is obtained empirically. In this work a statistical justification for this correction is proposed and is related to distribution of the signal which is not Poisson, but a composition of processes with different distributions. For this work a library of showers using two simulators of air showers, AIRES and CORSIKA, was produced. The showers simulated with the AIRES used SIBYLL as a hadronic interaction model while COSIKA used EPOS. Showers initiated by protons and iron nuclei with the two simulators were produced, and their angular distribution was considered isotropic. The energy distribution of these events follows a power law and ranges from 1 to 200 EeV. Using the Nishimura, Kamata and Greisen (NKG) function as a parameterization for the LDF, one obtains residues that are systematically positive at stations further from the center of the shower. These stations have a signalclose to the trigger level. One of the hypothesis raised in other works for this behavior is that it is related to the influence of the silent stations, but this work shows that their use has little impact on the fluctuation shape of the LDF. In fact, this effect is caused because the parametrizations of LDF in the Offline ignore that the signals of the stations have a cut due to the trigger, ie, the probability density function that describes the real signal is not the same that describes the observed signal. This work proposes a correction to the parameterizations of the LDF and implements it in the Offline. As a result of this correction, the residues, which were always positive, are significantly reduced and compatible with zero. In this study three independent analysis were performed to compare real and simulated events, two of them not dependent directly of the LDF fit and also not sensitive to the primary particle energy. They allow a comparison between the signals assuming a simple relationship between them. The first case assumes that the difference in signal is due to the muonic component of the shower and the second assumes that the two compared sets of events are well described by NKG functions but with different S1000. The third analysis uses the residues of the LDF fits and is able to observe the composition of as a function of primary particle energy. This last analysis was performed using the NKG function with and without correction of the trigger effect. The different analysis used to estimate the composition of cosmic rays showed results consistent, despite the limitations found in some of them. The primary particle composition obtained from the surface detectors in this work is consistent with the results derived from the elongation rate measured by the fluorescence detectors, supporting the hypotesis that the composition of cosmic rays is predominantly proton becoming heavier for energies above 10 EeV.

Made available in DSpace on 2016-04-28T14:16:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Elton Rodrigues.pdf: 1210564 bytes, checksum: 42bcb71781663661e58671f3e0655ecf (MD5) Previous issue date: 2008-04-10 / The experimental physics in the eighteenth century began its development containing one of the main Cabinets of Physics at the time and a teacher of highlevel, helping to boost the new sciences in the country. Thus, in a first moment, we will approach the beginning of the eighteenth century until the expulsion of the Jesuits, resulting in the creation of the Royal College of Noble and Pombaline Reform. Soon after, we will introduce the changes occurred in the higher education through the statutes of the University of Coimbra and the creation of the Cabinet of Experimental Physics. And finally, we describe some instruments used in the Physical's Cabinet and the work of Giovanni Antonio Dalla Bella, the first lens of experimental physics, which served mainly at the University of Coimbra after the reform of education. This research aims to show that the Experimental Physics, in the second half of the eighteenth century, factors associated with the social, political and cultural, began to consolidate becoming important in the scenary of teaching Portuguese / A Física Experimental no século XVIII iniciou seu desenvolvimento em Portugal em decorrência de um dos principais Gabinetes de Física da época e de um professor de alto nível, o que ajudou a impulsionar as novas ciências no país. Desse modo, num primeiro momento, realizaremos uma abordagem do início do século XVIII até a expulsão dos jesuítas, resultando na criação do Colégio Real dos Nobres e a Reforma Pombalina. Em seguida, apresentaremos as mudanças ocorridas no ensino superior através dos estatutos da Universidade de Coimbra e da criação do Gabinete de Física Experimental. E, por fim, descreveremos alguns instrumentos utilizados no Gabinete de Física e o trabalho de Giovanni Antonio Dalla Bella, o primeiro lente de Física Experimental, que atuou principalmente na Universidade de Coimbra após a reforma do ensino. Esta pesquisa pretende mostrar que a Física Experimental, na segunda metade do século XVIII, associada aos fatores sociais, políticos e culturais, começou a se consolidar tornando-se importante no cenário do ensino português

SILVA, José Gláucio da. Propriedades Vibracionais do Dipeptídeo L-Alanil-Alanina submetido a deformações homogêneas. 2015. 131 f. Tese (Doutorado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2016-03-18T16:45:00Z No. of bitstreams: 1 2015_tese_jgsilva.pdf: 4602304 bytes, checksum: c589f914ff64a0ac8fd63892133504ba (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2016-03-18T16:46:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_tese_jgsilva.pdf: 4602304 bytes, checksum: c589f914ff64a0ac8fd63892133504ba (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-18T16:46:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_tese_jgsilva.pdf: 4602304 bytes, checksum: c589f914ff64a0ac8fd63892133504ba (MD5) Previous issue date: 2015 / The dipeptide L-Alanyl – L-Alanine crystal was studied through polarized Raman scattering submitted to homogeneous deformations. The crystals were grown by slow evaporation technique from an aqueous supersaturated solution of the crystal powder. Rays-x diffractions measurements were realized to confirm a crystalline structure of the crystal. Polarized Raman scattering measurements were performed at room temperature, as well as the analysis of the group theory to the C4 factor group and a tentative assignment of the vibrational modes of crystal. Raman scattering measurements in the crystals as a function of temperature were realized between two intervals of temperature: first, at low temperature between 300 K and 11 K e 11 K and 300 K, and second, at high temperature between 300 K e 520 K and 520 K e 300 K, in the spectral range of 50 cm-1 to 3400 cm-1. From the results of low temperature measurements, it was possible to conclude that the crystal undergoes a second-order phase transition between 80 K and 60 K, from a tetragonal structure with C4 factor group to a monoclinic structure with C2 factor group, maintaining the same number of the molecules per primitive cell. The suggested mechanism to explain the phase transition is the occupation of non-equivalent sites by CH3 molecular groups present at Ala-Ala molecule. On the other hand, the crystal remained stable in the high temperature range studied, and the changes observed in the Raman spectra showed no evidence that the Ala-Ala crystal undergone phase transition or changes in molecule conformation. In those experiments were observed only quantitative changes in frequency and widths of the Raman modes, which are normal for any material subjected to variations in temperatures around 220 K. Raman scattering measurements in the crystals as a function of pressure in the pressure range between 0,1 GPa and 6,3 GPa, in compression and of 6,3 GPa and 0,1 GPa, in decompression, in the spectral region between 100 cm-1 and 3400 cm-1 showed two ranges where several qualitative changes occurred; the first, in low pressure interval between 1.7 GPa and 2.3 GPa and the second, at high pressure interval, between 4.5 GPa and 4.9 GPa. Between 1.7 GPa and 2.3 GPa, it was observed qualitative changes as well as the disappearance of an external mode around of 130 cm-1 and the anomalous behavior of other external mode around of 110 cm-1 for pressures of the order of 1,7 GPa. These qualitative changes suggest that the crystal exhibits a second order structural phase transition. Qualitative changes also were observed in others regions of the Raman spectrum through of special reorientation of the molecular groups CO2, CH3 and NH3. These qualitative changes characterize a structural second order phase transition. The mains qualitative changes observed between 4,5 GPa and 5,2 GPa were the disappearance of the external modes and the an large increasing of the width of the Raman modes, suggesting that the crystal exhibits a structural disorder in the crystalline structure when undergoes a phase transition for high pressures, possibly a amorphization. When performing decompression of the sample, the Raman spectrum returns to its initial form relative to pressure of 0,1 GPa indicating reversibility of phase transitions. / O cristal dipeptídeo L-Alanil-L-alanina (Ala-Ala) foi estudado através da técnica de espalhamento Raman polarizado submetido a deformações homogêneas. Os cristais foram crescidos pela técnica de evaporação lenta a partir de uma solução aquosa supersaturada do pó do cristal. Medidas de raios-x foram realizadas para confirmar a estrutura cristalina do cristal. Foram realizadas medidas de espalhamento Raman polarizado a temperatura ambiente, bem como análise da teoria de grupos para o grupo fator C4 juntamente com uma classificação exploratória dos modos normais de vibração do cristal. As medidas de espalhamento Raman foram realizadas em baixas temperaturas, entre 300 K e 11 K e 11 K e 300 K, e altas temperaturas, entre 300 K e 520 K e 520 K e 300 K, na região espectral de 50 a 3300 cm-1. Da análise dos resultados das medidas de baixas temperaturas foi possível concluir que o cristal exibe uma transição de fase de segunda ordem, entre 80 e 60 K, passando continuamente da estrutura tetragonal com grupo fator C4 para uma estrutura monoclínica com grupo fator C2 mantendo o mesmo número de moléculas na célula primitiva. O mecanismo proposto para explicar a transição de fase é a ocupação de sítios de simetria C1 não equivalentes pelos íons moleculares CH3 numa estrutura monoclínica pertencente ao grupo fator C2. O cristal manteve-se estável em todo o intervalo de alta temperatura estudado. Nestas experiências foram observadas apenas mudanças quantitativas nas frequências e larguras de linha dos modos Raman estudados, que é normal para qualquer material submetido a variações de temperaturas da ordem de 220 K. Medidas de espalhamento polarizado no cristal de Ala – Ala no intervalo de pressão entre 0,1 GPa e 6,3 GPa, na compressão, e de 6,3 GPa e 0,1 GPa, na descompressão, na região espectral de 100 cm-1 a 3400 cm-1 mostraram dois intervalos de pressão em que ocorrem diversas mudanças qualitativas; o primeiro entre 1,7 GPa e 2,3 GPa e o segundo entre 4,5 GPa e 4,9 GPa. Entre 1,7 GPa e 2,3 GPa foram observadas mudanças qualitativas significantes na região dos modos externos, tais como, o desaparecimento de um modo da rede em torno de 130 cm-1 e o comportamento anômalo de outro modo da rede em torno de 110 cm-1 para pressão de 1,7 GPa. Estas mudanças qualitativas sugerem que o cristal exibe uma transição de fase estrutural de segunda ordem. As outras regiões do espectro Raman do cristal apresentaram diversas mudanças qualitativas continuas no comportamento dos modos Raman das unidades que participam diretamente das pontes de hidrogênio, indicando que o cristal apresenta reorientações espaciais dos grupos moleculares CO2, CH3 e NH3. Estas mudanças qualitativas caracterizam uma transição de fase estrutural de segunda ordem. As principais mudanças qualitativas observadas entre 4,5 GPa e 5,2 GPa são o desaparecimento dos modos externos e, quantitativamente, um grande aumento na largura de linha dos modos Raman indicando que o cristal exibe uma desordem na estrutura cristalina durante a transição de fase de altas pressões, possivelmente uma amorfização. Na descompressão da amostra os espectros Raman são quase que totalmente recuperados na sua forma inicial indicando que o cristal apresenta transições de fase reversíveis.

No estudo dos raios cósmicos de ultra alta energia utilizando detectores de superfície a energia da partícula primária é estimada pela distribuição lateral (LDF - Lateral Distribution Function), que descreve a amplitude do sinal das estações em função da distância ao centro do chuveiro. Entretanto, com exceção da estimativa do centro do chuveiro, não se utiliza a LDF para obter mais nenhuma informação sobre o chuveiro, talvez porque ela não possua uma parametrização que a descreva completamente, especialmente para os chuveiros com energias mais altas. As primeiras interações dos raios cósmicos com a atmosfera são determinantes para o desenvolvimento dos chuveiros atmosféricos extensos. Tais interações dependem, entre outras coisas, da composição química dos raios cósmicos. Diferenças nessas interações podem causar alterações nas flutuações da distribuição lateral. Através de simulações dos chuveiros com diferentes partículas primárias pode ser possível estimar a composição dos raios cósmicos de ultra alta energia, comparando as flutuações das distribuições laterais de eventos reais com as de eventos simulados. Uma das grandezas relevantes para a flutuação da LDF é a incerteza do sinal das estações. O framework de análise do Observatório Pierre Auger aplica uma correção parametrizada empiricamente à incerteza do sinal das estações. Neste trabalho foi apresentada uma justificativa estatística para esta correção, que está relacionada à distribuição do sinal não ser uma Poisson, mas uma composição de processos com diferentes distribuições. Para a realização deste trabalho foi gerada uma biblioteca de chuveiros produzidos por dois simuladores de chuveiros atmosféricos, AIRES e CORSIKA, sendo que o AIRES utilizou o SIBYLL como modelo de interação hadrônica enquanto o CORSIKA utilizou o EPOS. Foram produzidos chuveiros iniciados por prótons e núcleos de ferro com os dois simuladores, e suas distribuições angulares foram consideradas isotrópicas. A distribuição de energia desses eventos segue uma lei de potência e varia entre 1 e 200 EeV. Utilizando a função de Nishimura, Kamata e Greisen (NKG) como parametrização para a LDF se observa resíduos sistematicamente positivos nas estações mais distantes do centro do chuveiro, que também têm o sinal mais próximo do trigger. Uma das hipóteses levantadas em outros trabalhos para esse comportamento é que ele estaria relacionado à influência das estações silenciosas, mas este trabalho mostra que o uso dessas estações tem pouca influência na flutuação da LDF. Na verdade esse efeito é causado porque as parametrizações da LDF no Offline não consideram que os sinais das estações possuem um corte devido o trigger, isto é, que a função de densidade de probabilidade que descreve o sinal real não é a mesma que descreve o sinal que é observado. Neste trabalho é proposta uma correção para as parametrizações da LDF que é implementada no Offline. Como resultado desta correção é observada uma redução significativa dos resíduos que eram sistematicamente positivos e que, após a correção, passam a ser compatíveis com zero. Neste trabalho foram realizadas três análises independentes para comparar os eventos reais com os simulados, das quais duas não dependem diretamente do ajuste da LDF e também não são sensíveis à energia. Elas permitem uma comparação entre os sinais supondo uma relação simples entre eles. No primeiro caso supõe-se que a diferença no sinal é devido à componente muônica do chuveiro e no segundo supõe-se que os dois conjuntos de eventos comparados são bem descritos por funções NKG mas com parâmetros S1000 diferentes. A terceira análise utiliza os resíduos dos ajustes da LDF e permite observar a composição em função da energia da partícula primária. Essa última análise foi realizada utilizando a função NKG com e sem correção do efeito do trigger. As diferentes análises utilizadas para estimar a composição dos raios cósmicos apresentaram resultados consistentes entre si, apesar das limitações encontradas em algumas delas. Todos esses indicadores de composição da partícula primária obtidos pelo detector de superfície são consistentes com os resultados obtidos pelas análises de Xmax do detector de fluorescência, reforçando a tese de que a composição dos raios cósmicos é predominantemente de próton entre 1 e 10 EeV e entre próton e ferro para energias acima de aproximadamente 10 EeV. / The energy of ultra high energy cosmic rays can be estimated from the lateral distribution function (LDF) of the shower as measured by surface detectors. The LDF describes the particle density as a function of the distance from the shower center. However, with the exception of the position of the shower center, no other information is extracted from it, may because it does not have a parametrization or an analytic function that describes it completely. The first interactions of cosmic rays with the atmosphere are decisive for the development of the extensive air showers. Such interactions, among other things, depend on the chemical composition of comic rays. Differences in these interactions can cause changes in the fluctuation shape of lateral distribution. Through simulations of showers with different primary particles it may be possible to estimate the composition of ultra high energy cosmic rays comparing the fluctuation shape of the lateral distributions of real events with those from simulated ones. One of the quantities relevant to the fluctuation of the LDF signal is the uncertainty of the stations. The analysis framework of the Pierre Auger Observatory applies a correction to the signal uncertainty of the signal. The parameterization of this correction is obtained empirically. In this work a statistical justification for this correction is proposed and is related to distribution of the signal which is not Poisson, but a composition of processes with different distributions. For this work a library of showers using two simulators of air showers, AIRES and CORSIKA, was produced. The showers simulated with the AIRES used SIBYLL as a hadronic interaction model while COSIKA used EPOS. Showers initiated by protons and iron nuclei with the two simulators were produced, and their angular distribution was considered isotropic. The energy distribution of these events follows a power law and ranges from 1 to 200 EeV. Using the Nishimura, Kamata and Greisen (NKG) function as a parameterization for the LDF, one obtains residues that are systematically positive at stations further from the center of the shower. These stations have a signalclose to the trigger level. One of the hypothesis raised in other works for this behavior is that it is related to the influence of the silent stations, but this work shows that their use has little impact on the fluctuation shape of the LDF. In fact, this effect is caused because the parametrizations of LDF in the Offline ignore that the signals of the stations have a cut due to the trigger, ie, the probability density function that describes the real signal is not the same that describes the observed signal. This work proposes a correction to the parameterizations of the LDF and implements it in the Offline. As a result of this correction, the residues, which were always positive, are significantly reduced and compatible with zero. In this study three independent analysis were performed to compare real and simulated events, two of them not dependent directly of the LDF fit and also not sensitive to the primary particle energy. They allow a comparison between the signals assuming a simple relationship between them. The first case assumes that the difference in signal is due to the muonic component of the shower and the second assumes that the two compared sets of events are well described by NKG functions but with different S1000. The third analysis uses the residues of the LDF fits and is able to observe the composition of as a function of primary particle energy. This last analysis was performed using the NKG function with and without correction of the trigger effect. The different analysis used to estimate the composition of cosmic rays showed results consistent, despite the limitations found in some of them. The primary particle composition obtained from the surface detectors in this work is consistent with the results derived from the elongation rate measured by the fluorescence detectors, supporting the hypotesis that the composition of cosmic rays is predominantly proton becoming heavier for energies above 10 EeV.