nÃo hà / Discutir o uso pedagÃgico de recursos tecnolÃgicos nas aulas de MatemÃtica tem sido foco de muitos estudos, uma vez que por si sà eles nÃo garantem um novo modelo educacional. Neste sentido, esse trabalho tem o objetivo de explorar o software GeoGebra como recurso pedagÃgico no ensino das funÃÃes trigonomÃtricas para alunos da 2 sÃrie do Ensino MÃdio, de uma escola da rede particular no estado do CearÃ, atravÃs da visualizaÃÃo das funÃÃes trigonomÃtricas no cÃrculo trigonomÃtrico, suas representaÃÃes grÃficas e o papel dos parÃmetros na construÃÃo dos grÃficos dessas funÃÃes, oportunizando o contato com recursos diferentes dos presentes em sala de aula. Esse trabalho mostra que o uso da simulaÃÃo computacional pode ser um meio eficiente de promover o aprendizado de forma significativa, facilitando assim o desenvolvimento de habilidades na compreensÃo por parte dos discentes dos conteÃdos relacionados Ãs funÃÃes trigonomÃtricas, num ambiente onde os conteÃdos abordados sÃo trabalhados utilizando o amplo campo de informaÃÃes e interaÃÃes do computador. / Discuss the pedagogical use of technological resources in mathematics classes has been the focus of many studies, since they alone do not guarantee a new educational model. In this sense, this work aims to explore the GeoGebra software as a teaching resource in the teaching of the trigonometric functions for students of 2nd year of high school, a school of private schools in the state of CearÃ, through visualization of the trigonometric functions in the unit circle , their graphical representations and the role of parameters in the construction of the graphs of these functions, providing the opportunity for contact with the different features present in the classroom. This work shows that the use of computer simulation can be an effective means of promoting learning significantly, thus facilitating the development of skills in understanding by students of the content related to trigonometric functions, in an environment where the subjects covered are worked using the broad field of information and computer interactions.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Nesta tese estudamos a influÃncia de potenciais de confinamento externos nas propriedades dinÃmicas de sistemas de matÃria condensada mole. Analisamos as propriedades difusivas de dois sistemas especÃficos utilizando simulaÃÃes computacionais (DinÃmica Molecular de Langevin e DinÃmica Browniana). No CapÃtulo 1, introduzimos o tÃpico sobre matÃria condensada mole. Mostramos vÃrios aspectos teÃricos e experimentais neste tipo de sistema. Fazemos uma breve introduÃÃo ao tÃpico de difusÃo, onde discutimos os principais aspectos do movimento Browniano. Introduzimos o problema de difusÃo em linha (SFD, do inglÃs "single-file diffusion") e o discutimos, teorica e experimentalmente, no contexto de sistemas de matÃria condensada mole. No CapÃtulo 2, introduzimos os mÃtodos computacionais utilizados nesta tese. Discutimos os mÃtodos de DinÃmica Molecular e suas variantes, o mÃtodo de DinÃmica de Langevin e DinÃmica Browniana. TambÃm introduzimos algoritmos de integraÃÃo utilizados nos capÃtulos posteriores. Nos Caps. 3, 4 e 5, analisamos dois sistemas distintos, (i) um sistema de partÃculas de Yukawa confinadas em um canal parabÃlico quasi-unidimensional (q1D) e (ii) um sistema de colÃides magnÃticos sob a influÃncia de um potencial parabÃlico e uma modulaÃÃo periÃdica externa ao longo da direÃÃo nÃo confinada. No primeiro sistema, estudamos a transiÃÃo do regime de difusÃo em linha (SFD) para o regime de difusÃo normal (2D). No segundo sistema, estudamos os efeitos de vÃrios parÃmetros que caracterizam o sistema (e.g., a magnitude do campo magnÃtico externo e a presenÃa da modulaÃÃo periÃdica externa) em suas propriedades dinÃmicas. Finalmente, apresentamos um sumÃrio dos principais resultados obtidos nesta tese e mostramos algumas questÃes em aberto como perspectivas para pesquisas futuras na Ãrea de difusÃo em sistemas de matÃria condensada mole. / In this thesis we study the influence of external confinement potentials on the dynamical properties of soft condensed matter systems. We analyze the diffusive properties of two specific systems by means of Langevin and Brownian Dynamics simulations. In Chapter 1, we introduce the subject of soft condensed matter. We show several theoretical and experimental aspects of these type of systems. We make a brief introduction to the topic of diffusion, where we discuss main aspects of Brownian motion. We introduce the single-file diffusion (SFD) problem and discuss it in the context of soft condensed matter systems, both theoretically and experimentally. In Chapter 2, we introduce the computational method used in this thesis. We discuss Molecular Dynamics (MD) and its variants, Langevin and Brownian Dynamics simulations. We also introduce numerical algorithms used in the following chapters. In Chapters 3, 4 and 5, we analyze two different systems, namely (i) a system of interacting Yukawa particles confined in a parabolic quasi-one-dimensional (q1D) channel and (ii) a system of magnetic colloidal particles under the influence of both a parabolic confinement potential and a periodic external modulation along the unconfined direction. In the former, we study the transition from the single-file diffusion (SFD) regime to the two-dimensional (2D) diffusion regime. In the latter, we study the influence of several parameters that characterizes the system, e.g., the strength of an external magnetic field and the periodic modulation along the unconfined direction, on its dynamical properties. Finally, we present the summary of the main findings reported in this thesis and we show some open questions as perspectives for future research in the field of diffusion in soft condensed matter systems.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Esta pesquisa simula o fluxo hÃdrico subterrÃneo, numa Ãrea inserida ao sul do estado do CearÃ, englobando as cidades de Juazeiro do Norte, Crato e parte de Barbalha, situadas no vale do Cariri. Para isso foi utilizado o pacote MODFLOW, modelo tridimensional de diferenÃas finitas do fluxo de Ãgua subterrÃnea, contido no programa Processing MODFLOW Pro. Os resultados das simulaÃÃes dos cenÃrios no perÃodo chuvoso e seco disponibilizam dados sobre o comportamento do aqÃÃfero e dÃo uma idÃia da utilizaÃÃo dos recursos hÃdricos disponÃveis na Ãrea. Adicionalmente foi desenvolvido um programa em linguagem FORTRAN (Fortran 90 â Compaq Visual Fortran VersÃo 6.5), que utiliza o mÃtodo do gradiente hidrÃulico alternativo (MIGHA), para fazer a calibraÃÃo do modelo a partir dos dados observados de carga hidrÃulica. Essa tentativa de calibraÃÃo do modelo da Ãrea de estudo nÃo deu resultados satisfatÃrios, mas mostrou pelos exemplos de validaÃÃo que o MIGHA à aplicÃvel desde que se tenha dados de cargas hidrÃulicas bem distribuÃdos e confiÃveis e em quantidade representativa da Ãrea. / The main objective of this research is to use a computer code to simulate groundwater flow in an area in the south of the state of Cearà situated between the cities of Crato, Juazeiro do Norte and Barbalha, in the âCaririâ Valley. The computer code used was MODFLOW, a 3-D finite difference groundwater flow model. Two different scenarios we simulated: the rainy and the dry season. Besides, a code using the computer language FORTRAN was developed which proposes an alternate to calibrate the model using hydraulic gradients instead of the usual hydraulic heads as the âobjectiveâ functions. This new way of calibrate did not show satisfactory results for the specific area but once it was applied to simple examples it showed promising results.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / A tuberculose tem sido uma das principais causas de morte no Mundo. Infelizmente, nÃo existem ainda novas drogas disponÃveis, o que tem desestimulado a investigaÃÃo neste campo. Neste trabalho, preparou-se novos metalo-compostos baseado no sistema Na3[Fe(CN)5L].H2O, sendo L = oxadiazois, hidrazonas ou derivados, que sÃo drogas estudas no tratamento para tuberculose. Esses compostos foram sintetizados e totalmente caracterizados por tÃcnicas espectroscÃpicas e eletroquÃmicas. Em relaÃÃo à espectroscopia eletrÃnica, foi mostrada a intensidade relativa das interaÃÃes de retrodoaÃÃo - π entre os compostos utilizando a forÃa do oscilador. Este resultado foi reforÃado por outras tÃcnicas espectroscÃpicas, tal como espectroscopia na regiÃo do infravermelho, onde uma mudanÃa no estiramento CN- (cianeto) para mais altas frequÃncias indica maior interaÃÃo de retrodoaÃÃo - π (Fe(II) L). AlÃm disso, resultados de RMN e eletroquÃmicos reforÃa a coordenaÃÃo do ligante ao centro metÃlico. Os resultados de RMN mostraram que estes compostos foram igualmente coordenados atravÃs do Ãtomo de nitrogÃnio do anel piridinico, ao mesmo tempo a voltametria cÃclica mostrou que o ferro foi estabilizado na sua forma reduzida (2+). Foram realizados cÃlculos teÃricos para avaliar a distribuiÃÃo de carga desses compostos e tambÃm correlacionou com as interaÃÃes de retrodoaÃÃo - π. A relevÃncia deste estudo reside na constataÃÃo de que vÃrios inibidores interagem de forma direta com a enzima alvo. Estes compostos foram preparados com o objetivo de inibir a enzima InhA, que à responsÃvel pela a biossÃntese da parede celular da micobacteria, conhecendo o efeito da distribuiÃÃo de carga do complexo na inibiÃÃo da enzima podemos fornecer informaÃÃes adicionais para desenhar uma melhor droga. Este resultado foi importante para estabelecer um mapa de reatividade. Estudos bioquÃmicos foram realizados para avaliar a inibiÃÃo da enzima enoil redutase (InhA) tipo selvagem e mutante (S94A). Os complexos derivados de oxadiazois foram muito eficientes na inibiÃÃo da enzima selvagem, incluindo a enzima resistente Ãs drogas convencionais. Testes de toxicidade mostraram que estes compostos apresentaram baixa toxicidade. Um interessante mapa de reatividade foi apresentado, onde foi correlacionado a distribuiÃÃo de carga e o potencial eletroquÃmico do metal para investigar a eficiÃncia de inibiÃÃo. Isso pode levar a uma melhor concepÃÃo racional de outras metalodrogas anti-tuberculose. / Tuberculosis has been one of the major causes of death in the World. Unfortunately, there is still a lack of new drugs available, which has stimulated research in this field. Here, it was prepared a spectrum of new metallo-compounds based on Na3[Fe(CN)5L].H2O, where L is hydrazones or oxadiazols derivatives, which are metallodrug candidates for tuberculosis treatment. These compounds were fully characterized by spectroscopic and electrochemical techniques. Regarding to the electronic spectroscopy, it was showed the relative intensity of the π-backbonding effect among these compounds using the oscillator strength. This result was further supported by other techniques such as infrared spectroscopy, where a shift on the CN- (cyanide) stretching to higher frequency indicates stronger backbonding Fe(II) to L. Additionally, NMR and electrochemical results reinforced the back-bonding effect previously assigned in these compounds. NMR results showed these compounds were also coordinated through the nitrogen atom of the pyridine ring, while cyclic voltammetry showed the iron was made more stable in the reduced form (2+). Theoretical calculations were done to evaluate the charge distribution of these compounds and also correlate them with the backbonding effect. The relevance of this study lies on the observation that several inhibitors interact with the proteic target through intermolecular forces. These compounds were prepared aiming to inhibit the InhA enzyme, which is responsible for the biosynthesis of the mycobacterial cell-wall, by knowing the effect of charge distribution on enzyme inhibition it provides extra information to design better drugs. This result was important to draw a reactivity map. Biochemical investigations were carried out to evaluate the inhibition of the wild-type and mutant of the enzyme enoyl reductase (InhA). The complexes of oxadiazol derivatives were very efficient enzyme inhibitor, including toward strains resistant to conventional drugs. Toxicity tests showed these compounds presented low toxicity. An interesting map of reactivity was drawn, where charge distribution and electrochemical potential were correlated to the efficiency to inhibit InhA. This can lead to a better rational design of other anti-tuberculosis metallodrugs.

Originalmente introduzidas por T. Vicksek et al. [Phys. Rev. Lett. 75, 1226 (1995)], partÂıculas auto-propelidas (PAP) possuem uma velocidade intrÂınseca constante que sofre variaÂcËoes em sua direÂcËao como resultados de perturbaÂcËoes externas (outras partÂıculas ou meio) e sËao usadas para modelar sistemas que apresentam efeitos de aglomeraÂcËao. O conceito de PAP Âe aplicado para descrever e entender efeitos dinËamicos de aglomeraÂcËao em sistemas naturais, tais como microorganismos vivos (bactÂerias, vÂırus, etc) e colËonias de indivÂıduos de que se movem em bandos (peixes, ovelhas, abelhas, etc) ou, produzidos artificialmente, como sistemas coloidais especialmente preparadas em laboratÂorio. O estudo de PAP tem sua relevËancia em diversas Âareas do conhecimento, tais como engenharia de materiais, medicina e ciËencias da natureza (fÂısica, quÂımica e biologia). Na maioria dos casos, o movimento coletivo tem um comportamento bastante diferenciado dos movimentos individuais dos componentes de um dado sistema. Assim, o movimento de um certo indivÂıduo Âe influenciado pela presenÂca dos outros constituintes do sistema, alterando o seu comportamento geral, como consequËencia da interaÂcËao direta entre eles. Desta forma, vemos a importËancia da investigaÂcËao e entendimento do comportamento coletivo das PAP. Nesta dissertaÂcËao, estudamos um sistema bidimensional binÂario de PAP na presenÂca de obstÂaculos rÂıgidos com geometria anisotrÂopica (semi-cÂırculos) distribuÂıdos na forma de uma rede quadrada. AlÂem das interaÂcËoes partÂıcula-partÂıcula e partÂıcula-obstÂaculo, o movimento individual de cada PAP sofre influËencia de um ruÂıdo branco. O objetivo Âe caracterizar o transporte de PAP atravÂes do substrato bidimensional na ausËencia de uma forÂca externa propulsora. Apresentamos um estudo sistemÂatico do movimento coletivo das PAP em funÂcËao das velocidades das partÂıculas, da intensidade do ruÂıdo que define o movimento estocÂastico das PAP, do tamanho dos obstÂaculos, da densidade de PAP e da separaÂcËao entre os obstÂaculos. Devido a anisotropia dos obstÂaculos, surge um movimento coletivo espontËaneo e ordenado na direÂcËao normal `a superfÂıcie plana dos obstÂaculos, caracterizado por uma velocidade mÂedia nËao-nula para cada tipo de PAP na ausËencia de forÂca externa e que Âe influenciado pelos parËametros do sistema / Originally introduced by T. Vicksek et al. [Phys. Rev. Lett. 75, 1226 (1995)], Self Propelled Particles (SPP) have an intrinsic constant speed which suffer variations ins its direction as results of external perturbations (another particles or system) and are used to model systems that shows agglomeration effects. The concept of SPP is applied to describe and understand dynamic effects of agglomeration in natural systems, such as living micro-organisms (bacteria, virus, etc.) and colonies of individuals which move in flocks (fishes, sheep, bees) or, artificially produced, as colloidal systems especially prepared in laboratory. The study of SPP has its relevance in several areas of knowledge, such as material engineering, medicine and sciences of nature (physics, chemistry and biology). In most of cases, the collective motion has an well-differentiated behaviour of the individual motion of the components of a given system. So, the movement of a certain individual is affected by the presence of the other elements of the system, changing its general behaviour, as direct consequences of the direct interaction between them. In this way, we see the importance of investigation and understanding of collective motion of the SPP. Especially in this dissertation, we study a binary two-dimensional system of SPP subject to the presence of rigid obstacles with anisotropic geometry (semi-circles) distributed neatly in form of a square web. Beyond the particle-particle and particleobstacle interaction, the individual movement of each SPP suffers influence of an white noise. The objective is characterize the transport of SPP trough the two-dimensional substratum in absence of an propeller external force. We present and systematic study of collective motion of SPP in function of the speed of the particles, of the noise intensity which defines the stochastic movement of SPP, of the size of the obstacles, of the SPP density e the separation between the obstacles. Due the anisotropy of the obstacles, arise an spontaneous and ordered collective motion in normal direction of the plane surface of the obstacles, characterized by an non-null mean speed for each type of SPP in absence of an external force which in affected by the system parameters.

nÃo hà / O CO2 lanÃado na atmosfera pela atividade antropogÃnica à considerado o maior agente causador da mudanÃa climÃtica. No mundo todo, as usinas termoelÃtricas sÃo as maiores fontes estacionÃrias de emissÃes de CO2. Segundo algumas previsÃes, atà 2100, os efeitos climÃticos podem se tornar irreversÃveis com consequÃncias desastrosas para todos os ecossistemas do planeta. Assim, à essencial a pesquisa de formas de fixaÃÃo do CO2 atravÃs da captura e armazenamento ou por processos naturais de reciclagem de carbono. A integraÃÃo entre processos emissores de CO2 e processos que utilizam o CO2 como matÃria-prima pode ser implementada dentro do princÃpio da Ecologia Industrial. Segundo esse conceito, o resÃduo de uma indÃstria à usado como matÃria-prima de outra, de modo que o impacto ambiental do sistema ampliado seja reduzido ao mÃnimo. O objetivo do presente trabalho foi o de realizar uma avaliaÃÃo tÃcnico-econÃmica do potencial de rotas tecnolÃgicas para reciclagem das emissÃes de CO2 em termoelÃtricas a gÃs natural pelo uso de microalgas. Para essa finalidade foram selecionadas duas rotas de reciclagem de CO2, analisadas cada uma, em dois cenÃrios alternativos (R1C1, R1C2, R2C1 e R2C2). A primeira rota està inserida no contexto da geraÃÃo de energia ou produtos quÃmicos pela tecnologia NGCC, enquanto que a segunda rota visa a produÃÃo do biohidrogÃnio. A avaliaÃÃo foi levada a efeito atravÃs da simulaÃÃo computacional utilizando o simulador de plantas quÃmicas AspenHysys. Na rota 1, o cenÃrio 1 estudou a utilizaÃÃo direta do gÃs natural para a produÃÃo do gÃs de sÃntese pelo processo de reforma a vapor. O cenÃrio 2 analisou a contribuiÃÃo da biomassa algal, atravÃs do processo de gaseificaÃÃo, para a geraÃÃo de gÃs de sÃntese, a ser utilizado para aumentar a eficiÃncia de geraÃÃo de energia. Os resultados obtidos com a rota R1C1 revelaram uma avaliaÃÃo tÃcnica positiva, com rendimentos em torno de 80%, mas o aspecto ambiental desfavorÃvel, associada a uma pequena geraÃÃo adicional de energia (3,8%). A rota R2C1 apresentou rendimentos de processo insatisfatÃrios (em torno de 64%) e uma avaliaÃÃo ambiental desfavorÃvel. A rota R2C2 apresentou rendimentos satisfatÃrios (em torno de 76%), nenhuma emissÃo de CO2 alÃm da geraÃÃo de um subproduto de grande interesse comercial, o carbono. A avaliaÃÃo econÃmica preliminar realizada para essa rota foi feita levando-se em conta trÃs diferentes cenÃrios: reciclagem ou nÃo dos efluentes do reator UASB para o cultivo de microalgas (dois primeiros cenÃrios) e acrÃscimo de crÃditos de carbono à receita proveniente da venda dos produtos (terceiro cenÃrio). Os dois primeiros cenÃrios mostraram-se economicamente desfavorÃveis, porÃm o terceiro cenÃrio demonstrou a possibilidade de viabilidade econÃmica do processo, com um tempo de retorno do capital investido em torno de cinco anos. Pode-se concluir do trabalho realizado que a produÃÃo de biohidrogÃnio a partir de fontes renovÃveis, segundo a rota R2C2 proposta, pode ser viabilizada pela utilizaÃÃo das microalgas como mecanismo de biofixaÃÃo das emissÃes de CO2 de termoelÃtricas. Finalmente pode-se constatar que o Nordeste brasileiro dispÃe de condiÃÃes climÃticas adequadas para a implantaÃÃo desse tipo de tecnologia. / CO2 emissions released into the atmosphere by anthropogenic activity are considered the largest causative agent of climate change. Worldwide, power plants are the largest stationary sources of CO2 emissions. According to some forecasts, by 2100, the climatic effects can become irreversible with disastrous consequences for all ecosystems on the planet. Thus, it is essential to research ways of fixing CO2 by capture and storage through natural carbon recycling processes. The integration of CO2 emitting processes and processes using CO2 as a feedstock can be implemented within the principle of Industrial Ecology. According to this concept, the residue of an industry is used as raw material to another unit, so that the environmental impact of the expanded system is minimized. The aim of this study was to conduct a technical and economic evaluation of the potential for technological pathways for recycling CO2 in natural gas fired power plants by microalgae fixation. For this purpose, two routes of CO2 were analyzed each one in two different scenarios (R1C1 , R1C2 , R2C1 and R2C2). The first route is related to the context of power generation by NGCC technology or chemical production, while the second route aims at the production of bio-hydrogen. The evaluation was carried out by computer simulation using the chemical plants simulator AspenHysys. Route R1C1, studied the direct use of natural gas for the production of synthesis gas by steam reforming process. Route R1C2 analyzed the contribution of algal biomass through gasification process for generating synthesis gas to be used to increase the efficiency of power generation. The results obtained with the route R1C1 showed a positive technical evaluation, with yields around 80 %, but the unfavorable environmental aspect associated and a small additional power generation (3.8 %). The route presented R2C1 showed unsatisfactory yields (around 64 %) and an unfavorable environmental assessment . The route R2C2 showed satisfactory yields ( around 76 %), no CO2 emissions as well as generating a byproduct of great commercial interest, carbon. The prelimiar economic evaluation performed for this route was made taking into account three different scenarios: no recycling of UASB reactor effluents for the microalgae cultivation and the addition of carbon credits to revenue from the sale of products. The first two scenarios were shown to be economically unfavorable, but the third scenario showed the possibility of economic viability of the process, with a time of return to capital invested in around five years. It can be concluded that the process of biohydrogen production from renewable sources, according to the proposed route R2C2, by the use of microalgae as a mechanism biofixaÃÃo CO2 emissions from gas-fired power plants may be technically and economically possible. Finally it can be seen that the Brazilian Northeast has suitable climatic conditions for the deployment of such technology.