Search

Orientador: Fernando Galembeck Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica Mestrado Físico-Química Mestre em Química

Orientador: Fernando Galembeck Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica Resumo: Atualmente muitas tecnologias importantes são baseadas nos princípios eletrostáticos, como por exemplo, a pintura eletrostática, a reciclagem de termoplásticos e a eletrofotografia. No entanto, mesmo considerando todo o desenvolvimento da eletrostática, ainda existem muitas questões importantes não respondidas, quando se considera a eletrização de materiais isolantes. Na maioria dos casos não se conhece quais são as espécies portadoras de cargas, nem como elas podem ser detectadas e identificadas. Trabalhos anteriores deste laboratório mostraram que os portadores de cargas em látexes são íons simples (K, RSO4, etc). Neste trabalho foram estudados os padrões eletrostáticos criados em uma superfície de sílica, recoberta por um conjunto de eletrodos interdigitados de ouro. As amostras foram preparadas utilizando técnicas microlitográficas e sua superfície foi investigada usando as microscopias de força atômica (AFM) e de varredura de potencial elétrico (SEPM). Foram obtidos padrões eletrostáticos reprodutíveis; a aplicação de uma diferença de potencial elétrico entre os eletrodos produz padrões de potenciais elétricos que desaparecem rapidamente quando os eletrodos são curto-circuitados e aterrados. O tempo de relaxação desses padrões foi de aproximadamente 10 minutos sob umidade de 70% e eles são fortemente influenciados pela umidade relativa da atmosfera, apresentando um tempo de decaimento superior a 1 hora, quando a superfície é exposta a uma umidade relativa de 10%. Os resultados são interpretados usando um modelo simples baseado na quimisorção de espécies presentes na atmosfera acompanhada de reações eletródicas, podendo ser aplicado a outros isolantes. Abstract: Many current important technologies are based on electrostatic principles, as for instance electrostatic painting, polymer recycling and photocopying. However, even considering its long history, there are still many open questions in the study of electric phenomena in insulators. For instance, how can charge carriers in insulators be detected, identified and quantified? In this laboratory the examination of latexes showed that the charge carriers are K e RSO4 ions. This work describes reproducible electric potential patterns created on silica surfaces, covered with sets of interdigitated parallel gold electrodes by using microlithography techniques. The patterns are detected by concurrent atomic force microscopy (AFM) and scanning electric potential microscopy (SEPM). The images were acquired while electrodes were biased and also after they were all short-circuited and grounded, producing reproducible electrostatic patterns. Characteristic times for pattern formation and relaxation are in the order of 10 minutes at 70% relative humidity and they are strongly influenced by the relative humidity of the atmosphere, showing a relaxation time in the order of 1 hour, when the surface is under 10% RH. The results are interpreted using a model based on the chemisorption of atmospheric water and electrochemical activity at the silica surface. The sum up, this work describes a new approach to the study of the electrification of insulator surfaces that produces reproducible results and can be applied to many other cases. Mestrado Físico-Química Mestre em Química

Barriers have been identified in magnetically confined plasmas reducing the particle transport and improving the confinement. One of them, the primary shearless barriers are associated to extrema of non-monotonic plasma profiles. Previously, we identified these barriers in a model described by a map that allows the integration of charged particles motion in drift waves for a long time scale. In this work, we show how the existence of these robust barriers depends on the fluctuation amplitude and on the electric shear. Moreover, we also find control parameter intervals for which these primary barriers onset and break-up are recurrent. Another noticeable feature, in these transitions, is the appearance of a layer of particle trajectory stickiness after the shearless barrier break-up or before its onset. Besides the mentioned primary barriers, we also observe sequences of secondary shearless barriers, not reported before, created and destroyed by a sequence of bifurcations as the main control parameters, the fluctuation amplitude and electric shear, are varied. Furthermore, in these bifurcations, we also find hitherto unknown double and triple secondary shearless barriers which constitute a noticeable obstacle to the chaotic transport., 12 pages, 28 figures. This article has been accepted by the Journal Physics of Plasmas. It can be found at: https://doi.org/10.1063/5.0056428

Submitted by Gabriela Pelegrini (gabriela.pelegrini@unesp.br) on 2021-09-21T00:49:50Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Gabriela_Pelegrini_Versão_Final.pdf: 2685810 bytes, checksum: db743e2c749bf26e13d961b1177af4e1 (MD5) Approved for entry into archive by Adriana Cristina Damato (adriana.damato@unesp.br) on 2021-09-21T12:46:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 pelegrini_g_me_jabo.pdf: 2685810 bytes, checksum: db743e2c749bf26e13d961b1177af4e1 (MD5) Made available in DSpace on 2021-09-21T12:46:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pelegrini_g_me_jabo.pdf: 2685810 bytes, checksum: db743e2c749bf26e13d961b1177af4e1 (MD5) Previous issue date: 2021-07-27 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) A Bemisia tabaci biótipo B é uma praga de difícil controle na cultura da soja e um dos fatores para isso é o hábito de se alojar, preferencialmente, na face inferior das folhas. A associação de gotas carregadas eletricamente e assistência de ar podem contribuir para maior penetração das gotas pelo dossel da cultura e proporcionar maior depósito na face abaxial das folhas. Assim, o objetivo do trabalho foi avaliar o efeito da pulverização assistida de ar e com gotas carregadas eletricamente no controle de Bemisia tabaci na soja. Foram realizados dois experimentos em campo nas safras 2019/20 e 2020/21 e dois experimentos, como réplica, em casa de vegetação com vasos utilizando de aplicação com pulverizador costal motorizado assistido de ar e com gotas carregadas eletricamente, sendo realizada a pulverização: 1. sem assistência de ar e sem carga elétrica (convencional); 2. assistida de ar; 3. com gotas carregadas eletricamente; 4. com gotas carregadas eletricamente e assistência de ar; 5. tratamento sem aplicação (testemunha). Os experimentos foram conduzidos de forma similar. Foram avaliados em campo o tamanho de gotas e a cobertura em papel hidrossensível, depósito de calda em acetato fixado nos folíolos das plantas, número de ninfas/folíolo e a produtividade da cultura. O tamanho de gotas também foi avaliado em laboratório, no laser. A eletrificação das gotas e assistência de ar não alterou o tamanho e a uniformidade das gotas, que foram classificadas como: finas. A cobertura superficial não apresentou incremento com o uso de assistência de ar e gotas carregadas eletricamente. Para o depósito de calda, as gotas carregadas e associação das gotas carregadas com assistência de ar aumentaram o depósito em algumas posições na planta, principalmente na face abaxial das folhas, nos experimentos em vaso. Em comparação com a testemunha, o número de ninfas por folíolo foi reduzido nas parcelas tratadas que, no geral, não diferiram entre si. Conclui-se que a pulverização com assistência de ar e gotas carregadas eletricamente não alterou a produtividade da soja e o controle de mosca branca em relação à aplicação convencional. Bemisia tabaci is a pest that is difficult to control in soybean crops and one of the factors for this is the habit of lodging, preferably, on the underside of leaves. The association of electrically charged droplets and air assistance can contribute to greater droplet penetration through the crop canopy and provide greater deposit on the abaxial surface of leaves. Therefore, the objective of this work was to evaluate the effect of assisted air spraying and with electrically charged droplets on the control of Bemisia tabaci in soybean. Two field experiments were carried out in the 2019/20 and 2020/21 seasons and two experiments, as a replica, in a greenhouse with pots using an application with motorized costal sprayer assisted by air and electrically charged droplets, with the spraying being carried out: 1. without air assistance and without electrical charge (conventional); 2. assisted air; 3. with electrically charged drops; 4. with electrically charged drops and air assist; 5. treatment without application (untreated). The experiments were conducted in a similar way. Droplet size and coverage in water-sensitive paper, tank-mixture deposit on acetate fixed on plant leaflets, number of nymphs/leaf and crop productivity were evaluated in the field. Droplet size was also evaluated in the laboratory, in laser. Droplet electrification and air assistance did not change the size and uniformity of the droplets, which were classified as: fine. Surface coverage did not increase with the use of air assistance and electrically charged drops. For the tank-mixture deposit, the charged droplets, and the association of the charged droplets with air assistance increased the deposit in some positions on the plant, mainly on abaxial surface of leaves, in the pot experiments. In comparison with the control, the number of nymphs per leaflet was reduced in the treated plots which, in general, did not differ from each other. It was concluded that spraying with air assistance and electrically charged droplets did not change soybean yield and whitefly control compared to conventional application. CAPES: 001

Orientador: Fernando Galembeck Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química Resumo: Nesta tese, investigou-se a eletrização e os mecanismos de acúmulo de carga em gotas de água e filmes de polietileno, bem como, avaliou-se o efeito das cargas elétricas em algumas propriedades desses materiais. A eletrização de água foi realizada de duas formas: pelo contato com uma superfície metálica polarizada ou expondo as gotas de água a um potencial eletrostático criado através do ar por um eletrodo sem contato. Em ambos os casos, observou-se que a água adquire excesso de cargas e que o valor detectado excede o limite de Rayleigh em algumas dezenas. Verificou-se que a presença de cargas em gotas de água leva à diminuição de sua tensão superficial e ao aumento espontâneo de sua área, por outro lado, não foi observada mudança na sua densidade. O reconhecimento desses fatos deve contribuir para uma maior compreensão de vários fenômenos eletrostáticos que ocorrem na presença de água em estado líquido ou adsorvida. A superfície superior e inferior de filmes de polietileno expostos à descarga corona adquire potencias elevados e opostos formando um filme dipolar. No entanto, a molhabilidade, a composição química e a rugosidade das duas superfícies são bastante diferentes. Enquanto a superfície superior é modificada pelo tratamento corona, a superfície inferior, apesar de se tornar eletrizada, permanece inalterada após o tratamento. Estes resultados mostram que a eletrização da superfície voltada para o eletrodo corona ocorre por um processo diferente da superfície oposta. A eletrização da superfície inferior durante o processo corona abre possibilidades para aplicações onde seja desejável ter um filme eletrizado, porém sem modificar as características originais da superfície Abstract: In this thesis, we investigated charging process and the mechanism of charge build-up in water droplets and polyethylene films as well. We evaluated the effect of electrical charges on some properties of these materials. Charging of water drops was done using two different methods by: contacting an electrified metal or exposing water to the electrostatic potential created through air by a noncontacting biased electrode. In both cases, water drops acquire net electric charge and its value exceeds the Rayleigh limit in a few tens. It was verified that the presence of charges in water droplets leads to reduced surface tension and increased spontaneous its area, but there was no change in density. Recognition of these facts should contribute to further understanding of various electrostatic phenomena taking place in the presence of liquid or adsorbed water. Top and bottom surfaces of polyethylene (PE) films exposed to corona discharge display large and opposite electrostatic potentials, forming an electric bilayer. However, water wetting, chemical composition and roughness of the two surfaces are quite different. While the top surface is modified by corona treatment, the bottom surface is charged but remains unchanged after treatment. These results show that poling the surface closer to the corona electrode triggers another but different charge build-up process at the opposite surface. Charging of the bottom surface during corona opens possibilities for applications where it is desirable to have a polymer film charged, but without modifying the original characteristics of the surface Doutorado Físico-Química Doutora em Ciências

Orientador: Prof. Dr. Reinaldo Luiz Cavasso Filho Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física - MNPEF, Santo André, 2021. O presente trabalho visa apresentar uma alternativa ao ensino tradicional para o ensino de eletrostática para a série final do Ensino Médio. Diversos trabalhos apontam que os estudantes saem do Ensino Médio e, por vezes, ingressam na educação superior em Física sem conhecimentos básicos em eletrostática. É imperativo que conceitos básicos como "carga elétrica" sejam de conhecimento não apenas de futuros físicos, mas também da população em geral, haja vista sua frequente aparição nos fenômenos cotidianos. Para promover tal aprendizagem, este trabalho apresenta um produto educacional composto por uma sequência didática e um aplicativo educacional original, com o objetivo de internalizar o conceito de carga elétrica. Promove-se também uma comparação quanto aos resultados obtidos pelos alunos que tiveram aulas guiadas por um material didático apostilado e pelos alunos que tiveram aulas com o referido produto educacional. The present work intends to present an alternative to Electrostatics teaching for the senior year of high school. Several researches indicate that students leave high school and sometimes enter in Physics college degree without basic knowledge in electrostatics. It is imperative that basic concepts such as "electric charge" be known not only to futures physicists, but also to the population in general, given its frequent appearance in everyday life. To promote such learning, this work presents an educational product composed of a didactic sequence and an original educational application, with the aim of internalizing the concept of electric charge. We also performed a comparison, both in number of classes and in results, between students who had traditional expository classes and students who had classes with the aforementioned educational product.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) O presente estudo propõe um produto educacional, que surgiu do questionamento de como estimular a participação dos alunos nas aulas de física, por meio de atividades práticas/experimentais. Tendo como objetivo principal a apropriação, por parte dos alunos, dos conceitos básicos de circuitos elétricos, relacionados à eletrostática. Com os objetivos específicos, buscou-se incentivar o envolvimento dos alunos nas aulas; tornar o ensino de física mais dinâmico; apresentar o conceito de circuitos elétricos de forma a instigar o conhecimento dos alunos. O produto educacional foi desenvolvido com duas turmas da 3ª série do Ensino Médio noturno, do Colégio Estadual Ipê Roxo, da cidade de Foz do Iguaçu-PR, com a participação de, em média, quarenta e oito alunos. Com o intuito de corroborar para uma aprendizagem significativa, a partir dos conhecimentos prévios dos alunos, tendo uma abordagem experimental, e para facilitar o acesso aos equipamentos necessários, utilizou-se de materiais que apresentam um baixo valor de mercado, ao comparar com os kits que encontramos disponíveis no mercado. O produto educacional aplicado teve a aceitação dos alunos, despertando neles o interesse no conteúdo. A participação foi satisfatória, logo percebeu-se, que as atividades práticas/experimentais podem ser uma boa estratégia para o ensino de física, sendo uma alternativa possível para o professor ensinar, além das aulas tradicionais. This study proposes an educational product, which arose from how to stimulate student participation in physics classes, through practical/experimental activities. The main objective was appropriation, by the students, of the basic concepts of electrical circuits, related to electrostatics. We sought to encourage the involvement of students in classes; make physics teaching more dynamic; present the concept of electrical circuits in order to instigate students' knowledge. The educational product was developed with two classes from the 3rd series of High School at night, from Colégio Estadual Ipê Roxo, of the city of Foz do Iguaçu-PR, with the participation of an average of forty-eight students. In order to corroborate for a meaningful learning, from the students' previous knowledge, taking an experimental approach, using materials that have a low market value, when comparing with the kits that we find available on the market. The applied educational product was accepted by the students, arousing interest in the content and participation was satisfactory, leading us to realize that practical/experimental activities can be a good strategy for teaching physics, being an alternative for the teacher teaching, in addition to traditional classes.

We present a new method for simulating ungrounded charged metal slabs inside an electrolyte solution. The ions are free to move between the interior and exterior regions of the slab–electrolyte system. This leads to polarization of both sides of each slab, with a distinct surface charge induced on each surface. Our simulation method is based on the exact solution of the Poisson equation using periodic Green functions. To efficiently perform the calculations, we decouple the electrostatic energy due to surface polarization from that of purely Coulomb interaction between the ions. This allows us to combine a fast 3D Ewald summation technique with an equally fast calculation of polarization. As a demonstration of the method, we calculate ionic density profiles inside an electrolyte solution and explore charge neutrality violation in between charged metal slabs.

Submitted by Sheila MONTEIRO (sheila.monteiro@ufma.br) on 2022-04-20T21:18:10Z No. of bitstreams: 1 JOSÉ MARIA - NUNES FILHO.pdf: 4069987 bytes, checksum: dd3d3918cd49e2a0b5881295271ef03f (MD5) Made available in DSpace on 2022-04-20T21:18:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOSÉ MARIA - NUNES FILHO.pdf: 4069987 bytes, checksum: dd3d3918cd49e2a0b5881295271ef03f (MD5) Previous issue date: 2020-06-15 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES This work proposes the study of electrostatic concepts through the use of experiments with alternative materials. The educational product that underlies this proposal consists of a guide of 18 experimental activities, accompanied by instructions for the construction of the necessary instruments, in addition to the entire discussion of the physical phenomena that involve the functioning of these instruments. The idea is that the student is the main element, participating in the making and manipulation of the experiments, in order to produce the necessary knowledge to understand some of the main concepts of electrostatics. The student is then an active subject, develops knowledge, the teacher's role is to guide and mediate this process. Within the assessment proposal, students were subjected to tests of quantitative approach, to assess whether there was improvement in the teaching-learning process, as well as to verify their satisfaction and involvement during the performance of the experimental activities. The previous results analyzed through the questionnaires, showed a significant improvement in the teaching-learning process of the students after the application of the work proposal. The use of experiments with alternative materials, proved to be an effective method compared to the traditional teaching model based on lectures. Este trabalho propõe o estudo de conceitos de eletrostática através do uso de experimentos com materiais alternativos. O produto educacional que alicerça essa proposta é composto por um guia de 18 atividades experimentais, acompanhado das instruções para construção dos instrumentos necessários, além de toda a discussão dos fenômenos físicos que envolvem o funcionamento desses instrumentos. A ideia é que o aluno seja o elemento principal, participando da confecção e manipulação dos experimentos, de forma a produzir o conhecimento necessário para entendimento de alguns dos conceitos principais da eletrostática. O aluno então é sujeito ativo, desenvolve conhecimento, o papel do professor é de orientador e mediador desse processo. Dentro da proposta de avaliação, os alunos foram submetidos a testes de abordagem quantitativa, para avaliar se houve melhora no processo de ensino aprendizagem, como também para verificar a satisfação e envolvimento dos mesmos durante a realização das atividades experimentais. Os resultados prévios analisados através dos questionários, mostraram uma melhora significativa no processo de ensino-aprendizagem dos alunos após a aplicação da proposta do trabalho. O uso dos experimentos com materiais alternativos, mostraram ser um método eficaz comparado ao modelo tradicional de ensino baseado em aulas expositivas.

Acompanha: Uma alternativa para o ensino da Lei de Coulomb e da Lei de Gauss na educação básica Este trabalho visa apresentar, desenvolver e discutir uma proposta para o ensino do conteúdo Lei de Coulomb e Lei de Gauss na disciplina de Física, aplicado na Educação Básica. Para tanto, utilizou-se diferentes estratégias de ensino, objetivando favorecer e facilitar o processo de ensino aprendizagem com aulas interativas e motivadoras, relacionando o conteúdo com aplicações no cotidiano do educando. Trata-se de uma pesquisa de Mestrado Profissional, conduzida no Programa de Pós-Graduação em Ensino de Física da Universidade Tecnológica Federal do Paraná Campo Mourão (UTFPR-CM), em parceria como a Sociedade Brasileira de Física (SBF). Tendo em vista as características desta pesquisa, usou-se como referencial teórico-metodológico a Pedagogia Histórico Crítica (SAVIANI, 1992), que visa, dentre outros aspectos, contribuir para apropriação dos conhecimentos historicamente produzidos por todos, indistintamente, dando especial atenção à classe trabalhadora, majoritariamente atendida pela rede pública. Iniciou-se a pesquisa realizando um levantamento bibliográfico das principais obras sobre o tema, a fim de identificar um panorama atual sobre as contribuições científicas sobre o conteúdo. Considerando os dados obtidos dessa revisão, em um segundo momento, tendo em vista auxiliar e aprofundar as discussões, desenvolveu-se uma pesquisa-intervenção de abordagem qualitativa com três turmas do 3º ano do Ensino Médio nos Colégios Estaduais pertencentes ao Núcleo Regional de Educação de Toledo - Paraná, nos períodos matutino, vespertino e noturno, abrangendo um total de 61 alunos. Para tanto, foi elaborado um material paradidático utilizando recursos de baixo custo que está detalhado no produto educacional. Este produto está estruturado na forma de um Plano de Unidade, que apresenta o conteúdo fazendo uso de recursos, tais como um simulador, atividades teórico-práticas, resolução de problemas, trazendo conceitos científicos aplicados aos fenômenos físicos manifestados na vivência do cotidiano do educando. Diante das atividades aplicadas, pode-se afirmar que os resultados alcançados foram satisfatórios, no qual houve envolvimento dos educandos e assimilação dos conceitos no ensino aprendizado, relacionado com aplicações do cotidiano deles. Também se teve por intenção oferecer aos professores e estudantes uma alternativa diferenciada, simples, coerente e de investigação na abordagem dos conteúdos de Lei de Coulomb e da Lei de Gauss no Ensino Médio. This work aims to present, develop and discuss a proposal for teaching the content Coulomb's Law and Gauss's Law in the discipline of Physics, applied in Basic Education. For that, different teaching strategies were used, aiming to favor and facilitate the teaching-learning process with interactive and motivating classes, relating the content to applications in the student's daily life. This is a professional Master's research, conducted in the Graduate Program in Physics Teaching at the Federal Technological University of Paraná - Campo Mourão (UTFPR-CM), in partnership with the Brazilian Physics Society (SBF). In view of the characteristics of this research, Historical-Critical Pedagogy (SAVIANI, 1992) was used as a theoretical-methodological framework, which aims, among other aspects, to contribute to the appropriation of the knowledge historically produced by all, indistinctly, paying special attention to working class, mostly served by the public network. The research was initiated by conducting a bibliographic survey of the main works on the subject, in order to identify a current panorama on the scientific contributions on the content. Considering the data obtained from this review, in a second step, in order to assist and deepen the discussions, a research-intervention of qualitative approach was developed with three classes of the 3rd year of High School in State Schools belonging to the Regional Education Center of Toledo - Paraná, in the morning, afternoon and evening periods, covering a total of 61 students. For that, a paradidical material was elaborated using low cost resources that are detailed in the educational product. This product is structured in the form of a Unit Plan, which presents the content using resources, such as a simulator, theoretical-practical activities, problem solving, bringing scientific concepts applied to the physical phenomena manifested in the student's daily experience. In view of the applied activities, it can be said that the results achieved were satisfactory, in which there was involvement of students and assimilation of concepts in teaching and learning, related to their everyday applications. It was also intended to offer teachers and students a differentiated, simple, coherent and investigative alternative in approaching the contents of Coulomb's Law and Gauss's Law in High School.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Neste trabalho realizamos uma análise nas duas versões do livro Fundamentos Experimentais e Históricos da Eletricidade de Assis e na teoria sócio histórica de Vygotsky para desenvolver uma atividade de cunho pedagógico relacionada ao ensino de Física em ciências para alunos da oitava série do ensino fundamental. Na sua conversão em sala de aula, foram formatadas oficinas, através de textos e práticas experimentais com interações dos alunos socializando com os colegas e o professor seu desenvolvimento cognitivo. Nessa ação, foi possível falar sobre máquinas eletrostáticas e apontá-la como possível estratégia metodológica na transposição didática do conteúdo da eletrostática. A sequência didática tratou qualitativamente os conceitos de carga elétrica, campo elétrico e capacitores com alunos divididos em grupos, para assistir aulas teóricas, ler e interpretar textos temáticos, bem como construir e testar experimentais fáceis de serem desenvolvidas no ambiente de sala de aula. Nesta proposta de trabalho foram utilizados materiais de baixo custo para gerar o produto educacional concretizado por meio de três aparatos eletrostáticos: eletróforos, uma máquina de Wimshurst e a chuva elétrica de Kelvin. O suporte educacional permitiu a construção do conhecimento dentro da ZDP com interações sociais, em que o aluno pode associar os fenômenos presentes no produto educacional a teoria sem prescindir objetos elétricos e eletrônicos do seu convívio. O modelo de ensino apresentado torna possível na ação docente uma interação com maior valorização das relações sociais ligadas à temática eletrostática facilitando a compreensão do conteúdo. Os resultados do pós-teste e do questionário de avaliação indicam indícios eficazes na aprendizagem do aluno e interesse pela Física. In this work we performed an analysis in the two versions of the book Experimental and Historical Foundations of Electricity in Assisi and in Vygotsky's socio-historical theory to develop a pedagogical activity related to the teaching of Physics in science for students of the eighth grade of elementary school. In their conversion in the classroom, workshops were formatted, through texts and experimental practices with interactions of students socializing with colleagues and the teacher their cognitive development. In this action, it was possible to talk about electrostatic machines and point it out as a possible methodological strategy in the didactic transposition of the electrostatic content. The didactic sequence dealt qualitatively with the concepts of electric charge, electric field and capacitors with students divided into groups, to attend theoretical classes, read and interpret thematic texts, as well as, to build and test experiments that are easy to be developed in the classroom environment. In this work proposal, low-cost materials were used to generate the educational product achieved through three electrostatic devices: electrophores, a Wimshurst machine and Kelvin's electric rain. Educational support allowed the construction of knowledge within the ZDP with social interactions, in which the student can associate the phenomena present in the educational product with theory, as well as with the electrical and electronic objects of his / her life. The teaching model presented makes it possible in the teaching action an interaction with greater appreciation of social relations linked to the electrostatic theme, facilitating the understanding of the content. The results of the post-test and the evaluation questionnaire indicate effective evidence in the student's learning and interest in Physics.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2020. Neste estudo foram obtidos compósitos condutores de eletricidade de matriz de polipropileno (PP) com os aditivos carbonáceos nanotubos de carbono (NTCs), nanoplacas de grafeno (NPGs) e grafite intercalado (CIGs) para aplicação contra descarga eletrostática. Inicialmente, foram fabricados compósitos com diferentes concentrações de cada aditivo a partir da mistura com o polímero fundido, os quais foram injetados, de forma a obter os corpos de prova necessários para as caracterizações elétricas, morfológicas, térmicas e mecânicas. Os resultados obtidos demonstraram que a presença de pequenas concentrações de NTCs e NPGs melhora consideravelmente a resistência térmica do material polimérico, o que não ocorreu no caso da adição de CIGs. Este efeito, que foi mais evidente nos compósitos com NTCs devido à sua maior razão de aspecto, foi reduzido nos compósitos PP/CIGs e em alguns compósitos PP/NPGs devido à má dispersão dos aditivos na matriz, o que foi confirmado a partir de análises morfológicas e termogravimétricas (TGA). Já no que diz respeito às propriedades mecânicas, constatou-se que ocorre o aumento do módulo elástico e a fragilização do polímero com o aumento da concentração dos três aditivos, sendo que a adição dos NTCs resultou em alterações mínimas nas propriedades mecânicas dos compósitos, enquanto que a presença das NPGs e dos CIGs resultou em melhoras de resistência mecânica. A fim de investigar a influência do tipo de processamento nas propriedades elétricas dos compósitos, as medidas de condutividade elétrica dos materiais foram realizadas em amostras moldadas por compressão e por injeção. A injeção do material polimérico resultou em compósitos menos condutores, o que foi atribuído às altas taxas de cisalhamento e à ocorrência de orientação das NPGs e dos CIGs no sentido da injeção. Os NTCs foram mais eficientes ao conferir propriedades elétricas à matriz polimérica, seguidos das NPGs e, por último, dos CIGs. Os três aditivos são capazes de produzir compósitos considerados dissipativos, no entanto, levando em consideração o conjunto de propriedades, a incorporação de CIGs foi considerada menos interessante, considerando as altas concentrações (maiores ou iguais a 10 %v) necessárias para atribuir a condutividade elétrica requerida. Abstract: In this study, electrically conductive composites of polypropylene (PP) were obtained by using the carbonaceous additives carbon nanotube (CNTs), graphene nanoplates (GNPs) and intercalated graphite (GICs) for application against electrostatic discharge. Initially, composites with different concentrations of each additive were manufactured using the melt-blending technique and then were injection molded, in order to obtain the necessary specimens for the electrical, morphological, thermal and mechanical characterizations. The results obtained demonstrated that the presence of small concentrations of CNTs and GNPs considerably improves the thermal resistance of the polymeric material, what did not occur in the case of the addition of GICs. This effect, which was more evident in composites with CNTs due to their higher aspect ratio, was reduced in PP/GICs composites and in some PP/GNPs composites due to the poor dispersion of additives in the matrix, which was confirmed by morphological and thermogravimetric (TGA) analyzes. Regarding the mechanical properties, it was found that, by increasing the concentration of the additives, there is an increase in the elastic modulus and the polymer becomes more fragile. The addition of CNTs resulted in minimal changes in the mechanical properties of the composites, while the presence of GNPs and GICs resulted in improvements in mechanical strength. In order to investigate the influence of the processing type on the electrical properties of the composites, the electrical conductivity measurements of the materials were performed on samples molded by compression and injection. The injection of the polymeric material resulted in less conductive composites, which was attributed to the high shear rates and the occurrence of orientation of the GNPs and GICs towards the injection. CNTs were more efficient in giving electrical properties to the polymeric matrix, followed by GNPs and, finally, GICs. The three additives are capable of producing composites considered dissipative, however, taking into account the properties set, the incorporation of GICs was considered less interesting, considering the high concentrations (greater than or equal to 10%v) necessary to attribute the electrical conductivity required.

Orientador: Fernando Galembeck Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química Resumo: Em eletrotecnia e eletrônica, o vidro é utilizado como isolante. Contudo, descargas eletrostáticas em isolantes de vidro são observadas sem que o fenômeno seja bem compreendido. Resultados preliminares obtidos anteriormente neste laboratório mostraram que vidro e sílica sobre silício (SOW) conduzem eletricidade adquirindo excesso de cargas negativas dependendo da umidade do ar. O objetivo desse trabalho foi a caracterização desse comportamento, examinando sistematicamente chapas de vidro submetidas a tensão DC aplicada em dois arranjos diferentes de eletrodos, sob umidade controlada. O potencial das superfícies foi medido fazendo varreduras com eletrodo de Kelvin. O comportamento de eletrização variou em função da umidade relativa do ar. Em umidade baixa, a polarização dos eletrodos não produziu excesso de carga no vidro, mas em umidade alta ocorreu acúmulo de cargas negativas, até que toda a superfície (ca. 60 cm2) atingisse o potencial do eletrodo negativo. Além disso, superfícies de vidro em contato com um só eletrodo (positivo ou negativo) adquiriram o mesmo potencial elétrico que o do eletrodo, como ocorre no caso de um condutor. Os resultados levaram à proposição do seguinte modelo, dependente da água adsorvida na superfície: os íons H+ são atraídos para o eletrodo negativo, onde se descarregam deixando grupos de SiO? sobre a superfície do vidro. Portanto, embora o vidro seja isolante, sua superfície conduz eletricidade e apresenta atividade eletroquímica. Concluindo, este trabalho propõe um novo mecanismo de eletrização de dielétricos e de formação de eletretos, aplicável ao vidro de silicato e, provavelmente, a quaisquer interfaces sólido-gás com grupos ionizáveis Abstract: Glass is an insulator used in electronics, however literature reports electrostatic discharges in glass insulators, even though the phenomena is not well understood. Preliminary results obtained in this laboratory showed that glass and silica on silicon wafer (SOW) conducts electricity acquiring negative excess charge, according to the air humidity. The present work aimed to characterize this behavior, systematically examining glass sheets under DC voltage applied in two different setups, under controlled humidity. The surface potential was measured by scanning the surface with a Kelvin electrode. The electrification behavior changed with the air relative humidity. In low humidity, the polarization of the electrodes did not generate excess charge on the glass, but in high humidity charge build up occurred until all surface (ca. 60 cm2) became equipotential with the negative electrode. Moreover, glass surfaces in contact with only one electrode (positive or negative) acquire the same electric potential of the electrode, just like a conductor. The results led to the proposition of the following model, dependent on water adsorbed on the surface: H+ ions are attracted to the negative electrode, where they are discharged, leaving behind SiO? groups on the glass surface. Therefore, even though glass is an insulator, its surface conducts electricity and presents electrochemical activity. Concluding, this work proposes a new electrification mechanism for dielectrics and for electret formation, suitable to silicate glass and, probably, to any solid-gas interface with ionizable groups Mestrado Físico-Química Mestre em Química CNPQ 130872/2015-6

As lâmpadas LED (diodos emissores de luz) são uma tecnologia relativamente nova (última década) que já conquistou o mercado da iluminação geral, com uma fatia global de aproximadamente 64% em 2020. Esse novo produto vai gerar um fluxo adicional de resíduos eletrônicos, requerendo atenção e estudos para o seu gerenciamento, especialmente considerando alternativas de reciclagem. Esse trabalho propõe a caracterização dos materiais de lâmpadas LED tubulares e de bulbo, e seus componentes. Ainda, experimenta a separação granulométrica e eletrostática para concentração de materiais de interesse dos LEDs. Após separação manual, os polímeros foram caracterizados por espectroscopia de infravermelho, e os metais por fluorescência de raio-x e digestão ácida seguida por análise de espectrometria de emissão ótica com plasma acoplado (ICP-OES). É apresentada no estudo, a distribuição de materiais entre os componentes das lâmpadas e a interpretação dos resultados, com informações de concentração típica dos minérios e valor econômico dos materiais, buscando discutir alternativas de reciclagem. O ouro (Au) foi o material mais valioso, e os LEDs, o componente mais valioso encontrado nas lâmpadas. A separação granulométrica e eletrostática concentrou com sucesso diversos metais dos LEDs, com destaque para o ouro (Au), que teve 86,9% de sua massa na fração condutora da granulometria menor que 0,25mm, e para os metais gálio (Ga), ítrio (Y) e cério (Ce) concentrados nas frações não condutoras. As melhores condições para separação eletrostática foram definidas, variando tensão e rotação do rolo, para três granulometrias diferentes dos LEDs. A condição tensão 27 kV e rotação 60 rpm foi selecionada para as granulometrias maior que 0,5 mm e entre 0,5 e 0,25 mm, para a granulometria menor que 0,25 mm a melhor condição de separação foi com tensão 35 kV e rotação 90 rpm. Os processos físicos utilizados demostraram ser eficazes como etapa de uma possível rota de reciclagem, por possibilitarem aumento de eficiência na posterior extração/separação dos metais. LED lamps (light emitting diodes) are a relatively new technology (last decade) that already conquered the market of general lighting, reaching a global fraction of 64% in 2020. This new product is expected to generate a substantial flow of electronic waste, requiring attention and studies for its management, especially concerning recycling alternatives. This work proposes a materials characterization of tubular and bulb LED lamps, and their components. Moreover, particle size and electrostatic separation were investigated aiming at concentrating valuable LED materials. After manual segregation, the polymers were characterized by infrared spectroscopy and the metals characterized by x-ray fluorescence and acid digestion followed by optic emission spectroscopy with coupled plasma analysis (ICPOES). Searching recycling alternatives, the materials distribution within the lamps and the discussion of the results are presented in the work together with data of typical ores concentration and economic values of the metals. Gold (Au) was the most valuable material and the LEDs, the most valuable component found in the lamps. The particle size and electrostatic separation successfully concentrated many metals of the LEDs, highlighting the gold (Au), which had 86,9% of its mass concentrated in the conductive fraction of the particle size smaller than 0,25mm, and the metals gallium (Ga), yttrium (Y) and cerium (Ce), concentrated in the nonconductive fractions. The best conditions of the electrostatic separation were defined, varying the tension and the roll speed rotation, for three different particle sizes of LEDs. The selected condition for the particle size bigger than 0,5 mm and between 0,5 and 0,25 mm was tension 27 kV and rotation 60 rpm. For the particle size smaller than 0,25 mm the best condition was 35 kV and 90 rpm. The utilized physical processes can be effective as step of a recycling route, by permitting an efficiency improvement in a posterior extraction/separation of metals.

Neste trabalho foram avaliados os efeitos de diferentes quantidades de alginato (0,75, 1,50 e 2,25 % m/m) e de íons cálcio (1,50, 3,00 e 4,50 %) na produção de micropartículas e na estabilidade oxidativa do azeite Sacha inchi microencapsulado por gelificação iônica, recobertas por interação eletrostática com ovoalbumina. As micropartículas foram produzidas em temperatura ambiente com uso de atomizador duplo fluido com vazão de ar 30 L/min e vazão da emulsão 3,34 ml/min. O índice de acidez do azeite foi de 6,50 (mg KOH/g), o de iodo 47,96 (100g I2 g -1) e o de peróxido 1,73 (meq Kg). A atividade antioxidante do azeite, determinada por compostos fenólicos, foi de 164,44; 211,29 e de 668,21, expressos em µM Trolox/g quando os métodos ABTS, DPPH e FRAP foram utilizados respectivamente. O azeite apresentou em sua composição 90,5 % (m/m) de ácidos graxos poli-insaturados (45,5% de ácido linolênico, C18:3 (m/m), 35,1% de ácido linoleico, C18:2 (m/m) e 15 outros ácidos graxos presentes em pequenas quantidades). As quantidades de cálcio, determinadas por espectrofotometria de absorção atômica, variaram entre 117,2 a 185,94 mgCa/g.partículas. A eficiência de encapsulação, determinada pelo Bligh e Dyer, foi de 72,38 %. O tamanho médio das partículas sem proteína foi de 239 µm, e 309 µm para partículas com proteínas, enquanto o maior diâmetro médio foi obtido para partículas produzidas com 1,5% de alginato e 4,5% de cálcio. A polidispersidade (índice Span) variou entre 2,32 e 3,37, com menores valores de Span observados para micropartículas recobertas. A avaliação morfológica das micropartículas úmidas feita por microscopia ótica indicou que 0,75% de alginato de sódio não foi suficiente para produzir micropartículas esféricas, para as outras concentrações de alginato (1,50% e 2,25%), em qualquer das concentrações de cálcio estudadas, as micropartículas obtidas apresentaram-se esféricas, com paredes contínuas e distribuição do azeite encapsulado por toda a matriz das micropartículas. Micropartículas sem recobrimento apresentaram potencial zeta entre -22,5 mV e -36,4 mV, e com recobrimento em pH 4, submetidas a uma moagem para diminuição de seu tamanho médio, apresentaram potencial zeta entre -13,3 mV e -32,9 mV. Quantidades altas de proteínas foram adsorvidas pelas micropartículas, variando entre 51,8 % a 70,9 % (base seca, proteína bruta), com maior adsorção proteica observada quando 1,5% de cloreto de cálcio e 1,5% de alginato de sódio foram utilizados. A alta quantidade de proteína adsorvida pode melhorar a proteção contra condições de pH, luz e oxigênio que possam ser deletérias ao material microencapsulado. Análise de estabilidade oxidativa indica uma elevação nos índices de peróxido em função do armazenamento para as micropartículas sem e com recobrimento proteico, havendo diminuição nos valores no final do período de análise. In this work we evaluated the effects of different amounts of sodium alginate (0.75, 1.50 and 2.25% w/w) and calcium ions (1.50, 3.00 and 4.50%) on microparticle production and oxidative stability of microencapsulated Sacha inchi oil by ion gelation, coated by electrostatic interaction with egg albumin. The microparticles were produced at room temperature using a double fluid atomizer with 30 L/min the flow of air and 3.34 mL/min the flow of emulsion. The acidity index of the Sacha inchi oil was 6.50 (mg KOH/g), iodine 47.96 (100g I2 g -1 ) and peroxide 1.73 (meq Kg). The antioxidant activity of Sacha inchi oil, possibly determined by phenolic compounds, was 164.44, 211.29 and 668.21, expressed in µM Trolox/g when ABTS, DPPH and FRAP methods were used respectively. In its composition 90.5% (w/w) of polyunsaturated fatty acids (45.5% of linolenic acid, C18:3 (w/w), 35.1% of linoleic acid, C18:2 (w/w) and 15 other fatty acids present in small quantities). The amounts of calcium, determined by atomic absorption spectrophotometry, ranged from 117,2 a 185,94 mgCa/g.particles. The encapsulation efficiency, determined by Bligh and Dyer, was 72.38 %. The average size of particles without protein was 239 µm and 309 µm for particles with proteins while the largest mean diameter was obtained for particles produced with 1.5% sodium alginate and 4.5% calcium. The polydispersity (Span index) ranged from 2.32 to 3.37, with lower Span values observed for coated microparticles. Morphological evaluation of wet microparticles by light microscopy indicated that 0.75% of sodium alginate was not sufficient to produce spherical microparticles for the other sodium alginate concentrations (1.50% and 2.25%) at either concentration, the calcium microparticles were spherical, with continuous walls and encapsulated Sacha inchi oil distribution throughout the microparticle matrix. Uncoated microparticles showed zeta potential between -22.5 mV and -36.4 mV, and with pH 4 coating, subjected to a grinding to decrease their average size, presented zeta potential between -13.3 mV and -32.9 mV. High amounts of proteins were adsorbed by the microparticles, ranging from 51.8% to 70.9% (dry basis, crude protein), with higher protein adsorption observed when 1.5% calcium chloride and 1.5% sodium alginate were used. The high amount of adsorbed protein can improve protection against pH, light and oxygen conditions that may be deleterious to microencapsulated material. Oxidative stability analysis indicates an increase in peroxide indices as a function of storage for protein-free and protein-coated microparticles, with a decrease in values at the end of the analysis period.

FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais O Brasil é o maior produtor e exportador mundial de café, porém, tem enfrentado dificuldades, em razão da suscetibilidade da cultura à ocorrência de insetos. Um dos principais insetos-praga é o bicho-mineiro, Leucoptera coffeella, de modo que um dos desafios para o cafeicultor é a tecnologia de aplicação de produtos fitossanitários para o controle desse inseto. Nesse sentido, o presente trabalho foi conduzido com o objetivo de avaliar a eficácia de controle do bicho-mineiro, por meio do uso de pulverização hidropneumática e eletrostática, com diferentes volumes de calda, pontas de aplicação, na presença e na ausência de um adjuvante agrícola. O trabalho foi conduzido em área experimental no município de Monte Carmelo/MG, com a avaliação da eficiência de aplicação hidropneumática com diferentes volumes de calda, 200 e 400 L ha-1, duas pontas de pulverização jato cônico vazio (JA-01 e TVI-800075), presença/ausência de adjuvante agrícola na calda de aplicação, cloridrato de cartape na dose de 500 g i.a ha-1, cloridrato de cartape (500 g i.a ha-1) + óleo de laranja, na dose de 75 mL 100 L-1 de calda, dois tratamentos adicionais, aplicação eletrostática na presença e na ausência do adjuvante em calda, utilizando-se o volume de calda de 200 L ha-1 e a ponta SPE-2. Para os adicionais, foi realizada a avaliação de deposição de calda e controle do inseto. Foram avaliados parâmetros referentes à aplicação e à eficácia de controle. O efeito do adjuvante na calda não influenciou o controle do bicho-mineiro, de maneira que o volume de 200 L ha-1 de calda, com o uso de gota grossa, mostrou-se eficiente no manejo do inseto. Contudo, a maior concentração do produto no depósito do pulverizador, associada à redução no volume de calda, aumentou a eficácia de controle. Brazil is the largest coffee producer and exporter in the world. However, the country has struggled from crops’ susceptibility to insects. One of the main insect pests is the Leucoptera coffeella, commonly known in Brazil as leaf miner. One of the challenges faced by coffee farmers is the technology to administer phytosanitary products used to control this pest. We conducted this research in order to evaluate the effectiveness to control leaf miner by using hydro-pneumatic sprayers and electrostatics, with different mixture volumes, spray nozzles, in the presence and absence of an agricultural adjuvant. The research was conducted in an experimental area in the municipality Monte Carmelo-MG, evaluating the effectiveness of hydro-pneumatic sprayer administration with different mixture volumes, 200 and 400 L ha-1, two empty hollow cone nozzles (JA-01 and TVI - 800075), the presence/absence of agricultural adjuvant in the application volume, cartap hydrochloride (500 g i.a ha-1) + orange oil (75 mL 100 L-1), also performing two further treatments, electrostatic application in the presence and absence of adjuvant mixture, and mixture volume of 200 L ha-1 and SPE-2 nozzle. In further treatments, the deposition of mixture and insect control was assessed. Parameters to the administration and control effectiveness were evaluated. The adjuvant mixture effect did not impact on leaf miner control, and the 200 L ha-1 mixture volume by the use of coarse droplets was efficient in insect control. However, the higher concentration of the product in the spray deposit associated with the decrease of the mixture volume increased the control effectiveness. Dissertação (Mestrado) 2021-02-15

Direct measurements of the total fusion cross section for B 8 + 40 Ar were achieved with the active target technique. The fusion excitation function was extracted at energies near the Coulomb barrier. The cross section is well described by a coupled reaction channels calculation. The data were compared with previous B 8 fusion experiments on Si 28 and Ni 58 targets. No evidence of striking enhancement of the total fusion cross section at near the Coulomb barrier, that was previously reported for the B 8 + 58 Ni system, was observed in these direct measurements. The present data are systematically consistent with the results for B 8 + 28 Si at higher energies and with other weakly-bound systems at near-barrier energies.

Single-ion Soret coefficients $\alpha_{i}$ characterize the tendency of ions in an electrolyte solution to move in a thermal gradient. When these coefficients differ between cations and anions, an electric field can be generated. For this so-called electrolyte Seebeck effect to occur, the different thermodiffusive fluxes need to be blocked by boundaries -- electrodes, for example. Local charge neutrality is then broken in the Debye-length vicinity of the electrodes. Confusingly, many authors point to these regions as the source of the thermoelectric field yet ignore them in derivations of the time-dependent Seebeck coefficient $S(t)$, giving a false impression that the electrolyte Seebeck effect is purely a bulk phenomenon. Without enforcing local electroneutrality, we derive $S(t)$ generated by a binary electrolyte with arbitrary ionic valencies subject to a time-dependent thermal gradient. Next, we experimentally measure $S(t)$ for five acids, bases, and salts near titanium electrodes. For the steady state we find $S\approx2~\mathrm{mV~K}^{-1}$ for many electrolytes, roughly one order of magnitude larger than predictions based on literature $\alpha_{i}$. We fit our expression for $S(t)$ to the experimental data, treating the $\alpha_{i}$ as fit parameters, and also find larger-than-literature values, accordingly., Comment: 9 pages, 4 figures + supplementary material (8 pages, 5 figures)

Milk proteins have a rich diversity of physical chemistry and biodegradable properties which makes them appealing for different food and pharmaceutical applications. Theoretical coarse grained models and numerical simulations were employed here in order to gain novel insight into the understanding of the fundamental mechanisms of the process of milk proteins complexation in a diversity of environmental conditions. The interactions between alpha-lactalbumin, beta-lactoglobulin and lactoferrin were investigated by means of Monte Carlo simulations. The comparison between the free energies associated with the complexation of alpha-lactalbumine-lactoferrin and beta-lactoglobuline-lactoferrin at different pH and ionic strengths let us to explain why is experimentally observed the later complex and not the alpha-lactalbumine-lactoferrin complex. (C) 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved. (Less)

In this work, we consider a lattice-gas model of charge regulation with electrostatic interactions within the Debye-Hückel level of approximation. In addition to long-range electrostatic interactions, the model incorporates the nearest-neighbor interactions for representing non-electrostatic forces between adsorbed ions. The Frumkin-Fowler-Guggenheim isotherm obtained from the mean-field analysis accurately reproduces the simulation data points.

O objetivo dessa dissertação de mestrado é apresentar a utilização de dois experimentos de baixo custo, um Capacitor a Alta Tensão e uma Balança de Corrente em Campo Magnético, como ferramentas pedagógicas que possuam reprodutibilidade, sejam lúdicas e potencialmente significativas, aplicados dentro de uma sequência didática de ensino por investigação visando facilitar uma aprendizagem significativa. Como base teórica para a construção, aplicação e análise dos resultados usamos a teoria de aprendizagem significativa, a metodologia de aplicação do ensino por investigação com problema experimental e alguns referenciais teóricos sobre a atividade experimental de baixo custo para o ensino de ciência. Aplicamos o produto em três contextos educacionais distintos. Em uma turma de nível superior do curso de Licenciatura em Matemática e Física da Universidade Federal do Oeste do Pará, onde através de entrevistas com grupos focais, constatamos que esses acadêmicos reproduziriam o experimento do capacitor em suas futuras atividades pedagógicas. Com uma turma do Ensino Médio de uma escola pública situada na área urbana de Santarém onde os alunos, através de um questionário de opinião, afirmaram que gostaram do experimento do capacitor. Também com uma turma do ensino rural do Sistema de Organização Modular de Ensino (SOME) em uma comunidade situada à beira do rio Amazonas em uma região de Várzea em que, através da análise dos relatos escritos dos alunos e de um questionário aplicado antes e depois da utilização do produto, percebemos indícios de aprendizagem significativa dos conceitos de carga elétrica, processos de eletrização, força eletrostática, campo elétrico, campo magnético, força eletromagnética e corrente elétrica. Essa pesquisa demonstra que o produto educacional possui boa reprodutibilidade, é lúdico e tem potencialidade em ser significativo, podendo ser trabalhado dentro da metodologia de ensino por investigação como facilitador do processo de ensino e aprendizagem. The objective of this master's thesis is to present the use of two low-cost experiments: A High Voltage Capacitor and a Balance of Electric Current in a Magnetic Field, as pedagogical tools that have reproducibility, are ludic and potentially meaningful, applied within a didactic sequence of teaching by research aiming to facilitate meaningful learning. As the theoretical basis for the construction, application and analysis of the results, we use Ausubel’s meaningful learning theory, the methodology of application of physics teaching with experimental problems and some theoretical references on low cost experimental activities in science education. We applied the product in three different educational contexts. In a class of the undergraduate of the Teacher formation course on Mathematics and Physics of the Universidade Federal do Oeste do Pará, where through interviews with focus groups, we verified that most these academics would reproduce the experiment of the capacitor in their future pedagogical activities. With a high school class from a public school located in the urban area of Santarém where students, through a survey, stated that they liked the experiment of the capacitor. Also with a rural teaching group of the Sistema de Organização Modular de Ensino (SOME) in a community situated on the banks of the Amazon River in a region of lowland where, through the analysis of written reports of students and a questionnaire applied before and after, we can perceive evidences of meaningful learning of the concepts of electric charge, electrification processes, electrostatic force, electric field, magnetic field, electromagnetic force and electric current. This research demonstrates that the educational product has good reproducibility, is ludic and has the potentiality to be meaningful, and can be worked within the methodology of teaching by research as a facilitator of teaching and learning process.

Submitted by Rodrigo De Lima Luiz (rodrigodelimaluiz@hotmail.com) on 2018-11-21T19:51:52Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO DEFINITIVA.pdf: 3442563 bytes, checksum: a1ec4acfa5218338bbc6cc71e90ad441 (MD5) Approved for entry into archive by Claudia Adriana Spindola null (claudia@fct.unesp.br) on 2018-11-22T10:50:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 luiz_rl_me_prud.pdf: 3385709 bytes, checksum: 3b7f3df96984f568b958099cfbebbdf2 (MD5) Made available in DSpace on 2018-11-22T10:50:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 luiz_rl_me_prud.pdf: 3385709 bytes, checksum: 3b7f3df96984f568b958099cfbebbdf2 (MD5) Previous issue date: 2018-10-01 Neste trabalho, foi pesquisada uma forma alternativa de aplicação de experimentos em sala de aula, na qual os alunos foram responsáveis pela confecção deles e não meros expectadores que observaram o professor realizar a atividade experimental. Assim, os estudantes produziram, executaram e tiraram suas conclusões acerca das atividades propostas. Propôs-se, neste trabalho, a aplicação de uma sequência didática para abordar eletrostática utilizando atividades experimentais, como metodologia de aprendizagem significativa, proposta por David Ausubel. Antes da realização dos experimentos, o tema foi contextualizado através de vídeos que mostravam situações intrigantes no cotidiano dos alunos, envolvendo eletrostática. Também foi abordada a história da eletricidade com suas principais descobertas e como os conceitos científicos foram evoluindo ao longo do tempo. Em seguida, utilizando materiais de baixo custo e fáceis de serem encontrados e seguindo roteiros experimentais, os alunos construíram experimentos que permitiram a verificação dos três processos de eletrização: atrito, contato e indução. Também, verificaram a distribuição de cargas em condutores em equilíbrio eletrostático, a blindagem eletrostática e o poder das pontas. O trabalho visou despertar o interesse e motivação dos alunos nas aulas de Física, desenvolvendo suas habilidades em seguir roteiros simples, coletar e analisar dados, além de aplicar os conceitos, abordados em sala, em situações de seu cotidiano. In this work, an alternative way of applying experiments in the classroom has been investigated, in which the students were responsible by their confections and not mere spectators who observed the teacher to perform an experimental activity. Thus, students produced, performed, and concluded on the proposed activities. It was proposed, in this work, the application of a Didactic Sequence to approach electrostatic using experimental activities, as significant learning methodology, proposed by David Ausubel. Before the experiments, the theme was contextualized through videos that showed intriguing situations in the daily life of students, involving electrostatics. It was also discussed the electricity history with its main discoveries, and how scientific concepts were developed over time. Then, using inexpensive, easy-to-find materials and following experimental script, the students constructed experiments that allowed the verification of the three electrification processes: friction, contact and induction. Also, they verified the charges distribution in conductors in electrostatic equilibrium, the electrostatic shield and the power of the tips. The aim of this work was to arouse student’s interest and motivation in physics classes, developing their skills in following simple scripts, collecting and analyzing data, and applying the concepts, addressed in the classroom, in everyday situations.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade Gama, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Biomédica, 2015. O oxímétro é um equipamento médico não invasivo que extrai dados percentuais de oxigenação (SpO2) é frequência cardíaca (FC) do ser humano. O processo fisiológico se manifesta por meio do fluxo respiratório é sanguíneo. A troca gasosa que ocorre nos alvéolos dos pulmões faz com que a corrente sanguínea transporte o oxigénio através das moléculas de hemoglobina oxigenada (HbO2) que estão presentes no sangue arterial. Com isso, a maior parte do oxigénio é absorvido pelos tecidos corporais é um pequeno percentual retorna como uma parcela de impurezas por meio das moléculas de hemoglobinas desoxigenadas, presentes no sangue venoso. A periodicidade em que se repete tal processo permite aferir o ritmo cardíaco. Atualmente, os oximoros existentes no mercado nacional não disponibilizam, ao paciente ou a equipe médica, as informações de frequência cardíaca é percentual de oxigenação por meio de um serviço de telecomunicação. No mercado internacional, em particular nos países desenvolvidos, este cenário já é uma realidade. Com a inserção do conceito de Telemedicina, dispositivos eletrônicos de comunicação sem fio foram inseridos em equipamentos da área de Engenharia Biomédica, possibilitando o envio dos dados coletados para a equipe médica por meio de terminais portáteis (celulares, tabletes é notebooks). Com isso, o objetivo dessa dissertação é apresentar a descrição analítica de um projeto, em nível de hardware é software, na área da oxímetria direcionando seus resultados para o campo da Telemedicina. O envio das informações coletadas pelo oxímétro foi realizada via comunicação bluetooth. Um servidor móvel foi inserido para registro e gerenciamento dos dados enviados pelo equipamento, facilitando assim, o monitoramento e reduzindo as fronteiras existentes no acompanhamento de sinais biomédicos. Esse trabalho pode contribuir para a melhoria no tratamento dos pacientes reduzindo a distância entre o monitoramento de seus sinais vitais e o envio dos dados para a equipe médica. The oximeter is a noninvasive medical device that extracts data percentage oxygenation (SpO2) and heart rate (HR) from human being. The physiological process happens by the respiratory and blood flow. Gas exchange occurring in the alveoli of the lungs causes the blood oxygen transport through the oxygenated hemoglobin molecule (HbO 2) present in the arterial blood. Thus, oxygen is absorbed by body tis-sues resulting in a portion of impurities that returns through deoxygenated hemoglobin molecules existing in venous blood. The periodicity, which this process is, repeated al-lows to extract the heart rate. Nowadays, Brazilian market oximeters do not provide the heart rate information nor percentage of oxygenation through telecommunications service. In developed countries this scenario is already a reality, concepts of telemedicine and wireless communication devices has been inserted on Biomedical Engineering equipment allowing to send patient’s data to medical staff over portable terminals as mobile phone, tablets and notebooks. Thereby, this dissertation presents an analytical description of a project about hardware and software on oximetry field concentrated its results on telemedicine area. Bluetooth technology was chose to transmit the data collected by the oximeter and a mobile server was inserted to manage and record all data received by the portable device. This work may contribute to improve patients’ treatment reducing the distance between monitoring their signals and the information to medical staff.

A microencapsulação é uma técnica que vem sendo amplamente estudada para a proteção de compostos bioativos e controle de sua liberação. A combinação dos métodos de encapsulação envolvendo a gelificação iônica e interação eletrostática permite a obtenção de matrizes com melhores propriedades tecnológicas em relação as técnicas utilizadas individualmente. Na gelificação iônica a aplicação do alginato como material de parede produz partículas porosas, e o recobrimento por interação eletrostática com uma proteína pode permitir a obtenção de partículas mais protetivas. Neste contexto o objetivo do projeto foi produzir micropartículas de alginato através da técnica de gelificação iônica e recobri-las com concentrado proteico de soja por interação eletrostática. Dois fatores importantes foram estudados, o teor de cálcio utilizado na gelificação iônica (0,8% ,1,6% e 2,4% p/p) e o pH (3,5 e 7,0) para o recobrimento eletrostático com uma camada proteica. O potencial Zeta dos biopolímeros e das partículas foram determinados. As partículas foram caracterizadas quanto a morfologia, tamanho médio e sua distribuição e quanto ao teor de proteína adsorvida nas situações estudadas. As partículas obtidas apresentaram-se esféricas (230 - 330 μm), recheio distribuído de forma multinuclear, com superfície continua e visualmente lisas, porém com variação grande em seus tamanhos médios, característica intrínseca da utilização de um atomizador duplo fluido para a obtenção das partículas. A variação do teor de cálcio não foi significativa na variação do potencial Zeta e consequentemente na adsorção proteica. Por outro lado, o pH utilizado na adsorção proteica foi significativo, com adsorções muito maiores em pH 3,5 (6,5 - 6,7% de proteína adsorvida) comparado ao pH 7,0 (< 2,0% de adsorção proteica), indicando que pH foi determinante no recobrimento proteico. Nesta situação, partículas de gelificação iônica e a proteína apresentam potenciais Zeta com cargas opostas satisfazendo a condição de pH de trabalho acima do pKa do alginato e abaixo do ponto isoelétrico da proteína. A avaliação qualitativa morfológica da adsorção proteica das partículas indicou maior adsorção em pH 3,5 corroborando com o teor de proteína determinado neste pH. Microencapsulation is a technique that has been extensively studied for the protection of bioactive compounds and their release control. The combination of encapsulation methods, like ionic gelation and electrostatic interaction allows the production of matrices with better technological properties, compared to the application of one of the methods alone. In ionic gelation the application of alginate as a wall material produces porous particles, and coating it with a protein, by electrostatic interaction, may contribute to a better protection of the active compound. In this context, the objective of the project was to produce alginate microparticles through the ionic gelation technique and to coat them with soy protein concentrate by electrostatic interaction. Two important factors were studied, calcium concentration during ionic gelation (0.8%,1.6% and 2.4% w/w) and pH (3.5 and 7.0) of the protein solution for electrostatic interaction. Zeta potential of biopolymers and particles were determined. Particles were characterized according to its morphology, average size and size distribution, as well as protein adsorption. Particles presented spherical shape (230 - 330 μm), multinuclear distribution of active compound, continuous and smooth surface, with a great variety of average size, characteristic of a double fluid atomizer nozzle used to obtain the particles. Calcium concentration did not influence the zeta potential and, consequently, the protein adsorption of particles. On the other hand, pH used in protein adsorption showed significant effect, with higher adsorption occurring at pH 3.5 (6.5 to 6.7% of adsorbed protein) compared to pH 7.0 (< 2.0% of adsorbed protein). This indicates that pH was determinant for the protein coating. At this situation, ionic gelation particles and proteins present zeta potential values with opposite charges, which satisfies the condition of pH of study being higher than the alginate pKa and lower than the isoelectric point of the protein. The qualitative morphological evaluation of the protein adsorption of the particles indicated higher adsorption at pH 3,5 corroborating with the protein content determined at this pH.

Resumo Neste trabalho apresentamos um estudo da eletrostática aplicada aos sistemas coloidais cujo intuito é fornecer aos alunos de graduação e pós-graduação em Física um material didático complementar que possibilite uma visão mais ampla dos conceitos estudados em sala através de uma aplicação direta da teoria. Para tanto, utilizamos um modelo de um sistema coloidal a partir do qual derivamos as expressões para a Força, Campo e Potencial elétricos, tanto de distribuições discretas de carga como para distribuições contínuas. Encontramos ainda equações equivalentes para a Lei de Gauss, tanto na forma integral como na forma diferencial. Abstract In this work we present a study of the electrostatics applied to colloidal systems whose purpose is to provide undergraduate and postgraduate students in Physics with a broader view of the concepts studied in the classroom by direct application of the theory. To do so, we used a model of a colloidal system from which we derive the expressions for the Electric Force, Field and Potential, both for discrete and continuous charge distributions. We also find equivalent equations for the Gauss's Law, both in integral and differential forms.

Submitted by Mirlândia Amazonas (mirlandia.amazonas@ifam.edu.br) on 2019-11-27T21:55:06Z No. of bitstreams: 1 O teatro cientifico como organizador prévio da eletrostática.pdf: 2641095 bytes, checksum: 2d0b37437b0ccd9983bf83b3ccb3ee25 (MD5) Made available in DSpace on 2019-11-27T21:55:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 O teatro cientifico como organizador prévio da eletrostática.pdf: 2641095 bytes, checksum: 2d0b37437b0ccd9983bf83b3ccb3ee25 (MD5) Previous issue date: 2018-04-27 O ensino e aprendizagem da eletrostática, conteúdo geralmente apresentado no último ano do ensino médio, além das abordagens matemáticas e álgebra vetorial, requer do aluno conhecimentos prévios de conceitos vistos nas séries anteriores e destacam-se os conceitos de força, energia e campo. Mas nem sempre, esses conhecimentos prévios, contidos na estrutura cognitiva do aluno, têm o seu significado científico estabilizado e apesar da familiaridade com o conceito ainda se identifica dificuldade na aprendizagem. Vemos no teatro científico uma proposta de trabalho capaz de promover a organização de conhecimentos prévios dos alunos, que trabalha o potencial que as pessoas possuem de expressão e comunicação consciente. A presente pesquisa tem como objetivo investigar em que aspectos o teatro científico pode se configurar como um organizador prévio para a aprendizagem significativa de conceitos da eletrostática para alunos do segundo ano do Ensino Médio do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Acre (Ifac), campus Rio Branco. Para nortear nossa pesquisa, utilizou-se a Pesquisa-ação como metodologia de pesquisa e para coletar os dados utilizou-se o questionário diagnóstico, entrevistas e roteiro da peça. Para o estudo do teatro científico como organizador prévio, fundamenta-se a proposta na teoria da aprendizagem significativa e organizadores prévios. Participaram desta pesquisa dois grupos de alunos. O grupo que é o foco deste trabalho foi constituído de 24 alunos do 2º ano do Ensino Médio que assistiram à peça teatral (plateia). O outro grupo contendo 33 alunos do 3º ano do Ensino Médio colaborou na construção do roteiro, na operacionalização da peça teatral e sua encenação. Para identificar os conhecimentos prévios dos alunos, aplicamos um questionário diagnóstico e a partir dos resultados obtidos, elaborou-se a proposta de implementação do teatro científico como organizador prévio de conceitos da eletrostática. Os resultados comprovaram a eficácia do teatro científico como organizador prévio para alunos do segundo ano do Ensino Médio, além de promover aprendizagem nos alunos que participaram como atores e corpo técnico de apoio. Elaborou-se um manual de orientação, como produto dessa pesquisa, intitulado “O teatro científico como o organizador prévio de conceitos da eletrostática - Manual de orientação ao professor”, com o objetivo de incentivar o ensino e aprendizagem de conceitos da eletrostática por meio do teatro científico nas escolas. The teaching and learning of electrostatics, content usually presented in the last year of high school, in addition to mathematical approaches and vector algebra, requires the student previous knowledge of concepts seen in previous series and emphasize the concepts of strength, energy and field. But not always, this prior knowledge, contained in the cognitive structure of the student, has its scientific meaning stabilized and despite the familiarity with the concept still identifies difficulty in learning. We see in the scientific theater a proposal of work capable of promoting the organization of previous knowledge of students, which works the potential that people have of expression and conscious communication. The present research aims to investigate in which aspects the scientific theater can be configured as a previous organizer for the significant learning of electrostatic concepts for students of the second year of High School of the Federal Institute of Education, Science and Technology of Acre (Ifac), Rio Branco Campus. To guide our research, the Research-action was used as research methodology and to collect the data was used the diagnostic questionnaire, interviews and script of the theater play. For the study of the scientific theater as a previous organizer, the proposal is based on significant learning theory and previous organizers. Two groups of students participated in this research. The group that is the focus of this work was composed of 24 students of the 2nd year of High School who attended the play (audience). The other group containing 33 students from the 3rd year of high school collaborated in the construction of the script, in the operationalization of the play and its staging. In order to identify students' prior knowledge, we applied a diagnostic questionnaire and based on the results obtained, the proposal was made to implement the scientific theater as a previous organizer of electrostatic concepts. The results proved the efficacy of the scientific theater as a previous organizer for second year high school students, besides promoting learning in the students who participated as actors and support staff. An orientation manual was developed as a product of this research, entitled "The scientific theater as the previous organizer of electrostatic concepts - Teacher orientation manual", with the objective of encouraging the teaching and learning of electrostatic concepts through scientific theater in schools.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Uma forte tendência demonstrada nos estudos do tema em questão é o uso das tecnologias digitais de informação e comunicação (TDICs), como ferramentas de apoio ao processo de ensino e aprendizagem. O presente trabalho visa analisar a potencialidade da utilização de ferramentas computacionais (simulações e ferramentas de construção de gráficos) no ensino de eletrostática. Para tanto, o produto educacional foi construído visando sequências didáticas, fundamentadas na teoria da Aprendizagem Significativa de David Ausubel, a partir da simulação Cargas e Campos do PhET da Universidade do Colorado. Também foi elaborado, como parte do Produto, o material de apoio ao professor de Física, visando a repetição das atividades desenvolvidas nesta pesquisa ou a elaboração de novas atividades. O Produto foi aplicado na E.E.M. Governador Adauto Bezerra de Iguatu-CE, com alunos do ensino médio. Os resultados de aprendizagem, obtidos através da análise do pré-teste e pós-teste, sugerem eficácia do Produto Educacional. Isto pode levar a conclusão de que o uso das TDICs, alinhado com a utilização de Mapas Conceituais no ensino de Eletrostática, demontram considerável potencialidade A strong tendency demonstrated in the studies of the subject in question is the use of the digital technologies of information and communication (TDICs) as tools of support in the process of teaching and learning. The present work aims to analyze the potential of the use of computational tools (simulations and graphing tools) in the teaching of electrostatics. For this, the educational product was constructed aiming at didactic sequences, based on the theory of Significant Learning of David Ausubel, from the PhET Loads and Fields simulation of the University of Colorado. Also, as part of the Product, the material to support the Physics teacher was developed, aiming at the repetition of the activities developed in this research or the elaboration of new activities. The product was applied in E.E.M. Governor Adauto Bezerra de Iguatu-CE, with high school students. The learning outcomes obtained through the pre-test and post-test analysis suggest the effectiveness of the Educational Product, which may lead to the conclusion that the use of TDICs in line with the use of Conceptual Maps in the teaching of Electrostatics demonstrates considerable potentiality

Using Monte Carlo simulations in conjunction with periodic Green’s function methods, we study the interaction between planar charged surfaces with point-like counterions only in the presence of dielectric boundaries. Based on the calculated pressure profiles, we derive phase diagrams featuring correlation-induced negative pressure and thus attraction between the plates for large coupling parameters, i.e., low temperature or high surface charge and high ion valency. The counterion density profiles for low-dielectric and high-dielectric (metallic) surfaces are very different from the idealized case of a homogeneous dielectric constant. By contrast, the phase diagrams including the critical point and the two-phase coexistence region are rather insensitive to the presence of dielectric boundary effects. The single-image approximation that has been used in simulations before is by comparison with the exact formalism shown to be very accurate for low-dielectric surfaces but not for metallic surfaces.

Orientador: César José Bonjuani Pagan Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: Em muitos sistemas, o crescimento de materiais sintéticos - filmes finos em particular - depende de como o campo elétrico atrai ou repele os componentes químicos na vizinhança de partículas condensadas, apesar de muito do que acontece no processo ainda é desconhecido. Para contribuir com esta análise, propomos um modelo analítico simplificado para o campo e o potencial elétrico de uma gotícula condutora eletricamente carregada sobre um substrato isolante, imaginando-a como um esferoide oblato clivado horizontalmente a uma certa altura do plano do substrato. Iniciamos com a solução da equação de Laplace em coordenadas esferoidais para o problema do esferoide oblato no espaço livre, somado à sua imagem dielétrica. Dada a clivagem do esferoide e a intersecção com sua imagem, compensamos o erro pela multiplicação dos termos da equação do potencial por coeficientes cujos valores são ajustados pelo método dos mínimos quadrados frente aos resultados do mesmo problema quando resolvido via software de elementos finitos. Com base em sucessivas simulações e regressões não-lineares, o resultado é uma equação paramétrica prontamente utilizável para representar o campo e potencial elétricos nos arredores da gotícula - qualquer que seja seu tamanho e achatamento - e que descreve o potencial a um erro RMS menor que 3%, dado que não haja riscos de fenômenos de ruptura dielétrica Abstract: For many systems, the growth of synthetic materials - fine films in particular - depends on how the electric field attracts or repels the chemical components in the vicinity of condensed particles, although much of what happens in the process is still unknown. To contribute with this analysis, we propose a simplified analytic model for the electric potential of a charged conductive droplet on a dielectric substrate, picturing the droplet as an oblate spheroid horizontally cleaved at a certain distance from the substrate plane. We begin with the solution of the Laplace equation in spheroidal coordinates for the problem of an oblate spheroid in free space, summed with its dielectric image. Given the cleavage of the spheroid and the intersection with its image, we compensate the error by multiplying the potential equation terms by coefficients whose values are adjusted from a least-squares fitting of the results of the same problem when solved with a finite element method software simulation. Based on successives simulations and non-linear regressions, the result is a parametric equation that can be readily used to represent the electric field and potential in the droplet¿s surroundings - whatever its size and flattening - which describes the potential under a RMS error no worse than 3%, given no risks of dialectric rupture phenomena Mestrado Engenharia Elétrica Mestre em Engenharia Elétrica CAPES

Agradecimentos: We acknowledge the Brazilian Nanotechnology National Laboratory (LNNano, CNPEM) for access to their XPS facilities. This work was financially supported by FAPESP (grants # 2013/14888-3 and 2015/16611-4), CNPq and CAPES Abstract: Staphylococcus epidermidis is a gram-positive bacterium, and one of the most prevalent causes of nosocomial infections due to its strong ability to form biofilms on catheters and surgical implants. Here we explore the antimicrobial properties of Tet-124 peptides, which are part of the innate defense against different multicellular organisms in nature. Two different Tet-124 peptides were immobilized on a polyethylenimine (PEI) film to determine their impact on the antimicrobial properties: KLWWMIRRW (Tet-124), which contains only natural amino acids, and KLWWMIRRWG-(F-Br)-G (F-Br- 4-Bromophenylalanine), a modified Tet-124 sequence with the addition of an unnatural amino acid. The immobilization was obtained as a result of the electrostatic interaction between PEI amino groups and the C-terminal carboxylic groups of tryptophan and glycine amino acids of Tet-124 and Tet-124-Br peptides, respectively. The process was monitored and studied by water contact angle, Atomic Force Microscopy (AFM), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) and Quartz Crystal Microbalance with Dissipation (QCM-D) measurements. The antibacterial effect of our samples against S. epidermis was evaluated by the spread plate counting method, and cytotoxicity was tested using fibroblast cultures. Our results indicate the feasibility to immobilize electrostatically both Tet-124 peptides for biomedical applications FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES Aberto

Submitted by Jean Medeiros (jeanletras@uepb.edu.br) on 2018-04-12T13:54:19Z No. of bitstreams: 1 PDF - João Luís Sampaio.pdf: 86050183 bytes, checksum: 3a3a79fbf397d99e1c8249df6a3b8b1d (MD5) Approved for entry into archive by Secta BC (secta.csu.bc@uepb.edu.br) on 2018-05-08T10:27:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 PDF - João Luís Sampaio.pdf: 86050183 bytes, checksum: 3a3a79fbf397d99e1c8249df6a3b8b1d (MD5) Made available in DSpace on 2018-05-08T10:36:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - João Luís Sampaio.pdf: 86050183 bytes, checksum: 3a3a79fbf397d99e1c8249df6a3b8b1d (MD5) Previous issue date: 2017-12-15 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES The present work on the use of the History of Science (HS), methodological method, in the school disciplines, mainly in the teaching of Physics. It is noticed that new approaches, distanced from the traditional format, chalk and blackboard, are not easily implemented in the classroom. Among these less contemplated formats are in use of HS. As discussions about the use of the type of approach without teaching of Physics began in the 1950s, but everything in the 1990s was that its presence was verified as an indication of the new parameters within the curriculum, together with the Lei de Diretrizes e Bases de 1996 (Educations Bases and Aims act of 1996). Even with so many works developed within the perspective of the use of HS, the picture is not so satisfactory, since it is a bit for the jobs in question for the students of the High School bringing applications and results. A proposal in our research advocates an application of a project in the classroom, involving a HS in Physics classes. In this perspective, the student must act as protagonist of his own learning. The use of HS, in the midst of the construction of animations and videos, enables the student to become aware of their creativity, criticality and argumentation during the studies of historical episodes and HS. The content of Physics covered in this work is an Electronic with a Physics of Particles, a theme of Modern Physics, which is not addressed in High School. The students got in touch with the subject and produced an animation / video from their research and content studied. O presente trabalho versa sobre a utilização da História da Ciência (HC), enquanto método motivador, nas disciplinas escolares, sobretudo no ensino de Física. Constata-se que novas abordagens, distanciadas do formato tradicional, giz e lousa, não são facilmente implementadas em sala de aula. Dentre esses formatos menos contemplados está a utilização da HC. As discussões sobre a utilização desse tipo de abordagem no ensino de Física se iniciaram na década de 1950, mas somente na década de 1990 é que se verificou a sua presença como indicação dos novos parâmetros dentro do currículo, junto à Lei de Diretrizes e Bases de 1996. Mesmo com tantos trabalhos desenvolvidos dentro da perspectiva de uso da HC, o panorama não é tão satisfatório, uma vez que apenas alguns poucos trabalhos chegam até os alunos do Ensino Médio trazendo aplicações e resultados. A proposta apresentada nesta pesquisa defende a aplicação de um projeto em sala de aula, envolvendo a HC nas aulas de Física. Nessa perspectiva, o aluno deve atuar como protagonista de seu próprio aprendizado. A utilização da HC, em meio à construção de animações e vídeos, possibilita ao aluno tomar consciência da sua criatividade, criticidade e argumentação durante os estudos de episódios históricos e HC. O conteúdo de Física abordado neste trabalho será a Eletrostática juntamente com a Física de Partículas, um tema de Física Moderna, que pouco é abordado no Ensino Médio. Os alunos tomaram contato com o tema e produziram uma animação/vídeo a partir de suas pesquisas e conteúdo estudado.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, Universidade Pierre et Marie Curie, 2015. Dispersões de nanopartículas (NPs) magnéticas em solventes polares são materiais nanoestruturados cujas propriedades têm inspirado inúmeras aplicações, dentre elas, biomédicas, industriais e termoelétricas, pois possibilitam a obtenção de materiais biocompatíveis e estáveis em longo prazo na presença de espécies iônicas. Também conhecidos como ferrofluidos (FFs), esses sistemas são geralmente dispersões coloidais magnéticas de NPs de ferritas do tipo espinélio, as quais podem ser estabilizadas devido à repulsão eletrostática. Nesses sistemas, a compreensão da interface entre as NPs e o solvente carreador é um ponto chave, o qual governa as interações entre partículas, a nanoestrutura e muitas outras propriedades importantes para suas aplicações. No presente estudo, investigamos a reatividade eletroquímica na interface de NPs de ferritas do tipo core-shell MFe2O4@y-Fe2O3 (M = Fe, Co, Mn, Cu ou Zn) em meio aquoso pela eletrólise na superfície de um eletrodo de trabalho. As técnicas de voltametria de onda-quadrada e de eletrólise por coulometria a potencial controlado foram utilizadas nesses sistemas eletroativos não convencionais para evidenciar a efetividade da composição da camada superficial de maguemita (y-Fe2O3), cuja função primordial é garantir a estabilidade termodinâmica das NPs em meio ácido. Apresentamos também um novo processo de elaboração de FFs baseados em maguemita em solventes polares, testado em água e então aplicado ao dimetilsulfóxido (DMSO). A partir do ponto de carga nula (PZC), as NPs foram carregadas eletrostaticamente por um processo controlado de adição de ácido ou base. Esse procedimento sistemático permitiu um melhor controle do estado de superfície das NPs, ou seja, a natureza das cargas e dos contra-íons, bem como a quantidade de eletrólito livre em dispersão. Muitas dispersões estáveis foram obtidas devido à repulsão eletrostática, também em DMSO, e com concentrações de eletrólitos entre 20-40 mM. Técnicas de espalhamento de raios X a baixos ângulos (SAXS) e difusão dinâmica da luz (DLS) são aplicadas para entender as nanoestruturas e quantificar as interações entre partículas. Efeitos de íons específicos são evidenciados bem como a forte influência da interface sólido/líquido na migração das NPs em um gradiente térmico, quantificado pelo coeficiente Soret. Dispersions of magnetic nanoparticles (NPs) in polar solvents are nanostructured materials, the properties of which have been inspiring many applications, to cite a few, biomedical, industrial and thermoelectrical ones, since they enable biocompatible and long-term ionically stable materials. Also called ferrofluids (FFs), these systems are usually colloidal dispersions of magnetic spinel ferrite NPs, which can be stabilized thanks to electrostatic repulsion. Therefore, a good understanding of the interface between NPs and the carrier solvent is a key point, which governs the interparticle interactions, the nanostructure and many other applicative properties. In the present study, we studied the interfacial electrochemical reactivity of core-shell ferrite MFe2O4@y-Fe2O3 (M = Fe, Co, Mn, Cu or Zn) NPs in aqueous medium by the NPs electrolysis at a working electrode surface. Square-wave voltammetry and potential controlled coulometry techniques are used on these non-conventional electroactive systems in order to evidence the effective composition of their superficial maghemite (y-Fe2O3) layer, which one the main function is to ensure the thermodynamical stability of NPs in acidic medium. We also present a new process for the elaboration of maghemite based FF in polar solvents, tested in water and then applied here to dimethyl sulfoxide (DMSO). Departing from the point of zero charge (PZC), the NPs are charged in a controlled way by adding acid or base. This pathway enables to better control the surface state of the NPs, i.e. the charge and the counter-ions nature, as well as the amount of free electrolyte in the dispersion. Stable dispersions are obtained thanks to electrostatic repulsion, also in DMSO and with electrolyte concentrations up to 20-40 mM. Small Angle X-ray (SAXS) and Dynamic Light (DLS) Scattering technics are applied to understand the nanostructure and quantify the interparticle interactions. Specific ionic effects are evidenced as well as the strong influence of the solid/liquid interface on the migration of the NPs in a thermal gradient, quantified by the Soret coefficient.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2015. O ensino de Física ministrado nas escolas públicas brasileiras dá ênfase sobremaneira aos aspectos teóricos dessa ciência, mostrando sua base filosófica e matemática, mas deixando de lado sua caracterização experimental. Talvez a ausência de laboratórios de ciências justifique essa prática. Nesse sentido, a busca de novas metodologias capazes de favorecer a percepção mais adequada dessa ciência aos nossos estudantes deve ser pensada. Como alternativas às experimentações reais, temos os ensaios através de simuladores, muitos deles são softwares gratuitos disponíveis na internet. No intuito de desenvolver um estudo sobre a utilização de simuladores no ensino, sabendo da impossibilidade de simulações sobre todos os tópicos de um dado tema, conjugamos estes programas com textos de caráter fenomenológico e/ou experimental a fim de amenizar tal limitação.Este trabalho propõe a utilização de simuladores e o debate utilizando textos de caráter fenomenológico/experimental no tema eletrostática, em turmas de 3⁰ ano do Ensino de Jovens e Adultos(EJA), objetivando verificar as vantagens dessa metodologia. Alguns benefícios da hibridização do método tradicional com as ferramentas empregadas foram: a maior motivação dos alunos em aprender, o desenvolvimento de noções de experimentação, a socialização proativa ao aprendizado, a maior facilidade em entender alguns conceitos e a criação de atividades colaborativas capazes de diminuir a timidez em parte dos discentes. The teaching of physics in Brazilian public schools emphasizes strongly the theoretical aspects of this science, showing its philosophical and mathematical basis, but neglecting its experimental character. Perhaps the lack of science laboratories explain this practice. In this sense, the search for new methodologies able to favor a moreadequate picture of Physics to our students should be found. As alternatives to real experiments, we have the trials through simulators, many of them are free software available on the internet. In order to develop a study on the use of simulators in teaching, knowing the impossibility of simulations on all topics in a given subject, we combine these programs with phenomenological character text / experimental in order to mitigate this limitation. This research proposes the use of simulators and the debate using phenomenological / experimental texts in electrostatic theme in groups of 3rd year EJA (Adult and Youth Education) in order to verify the advantages of this methodology. Some benefits of hybridization of the traditional method with the used tools were the main motivation of the students in learning, the development of experimental notions, proactive socialization to learning, easier to understand some concepts and the creation of collaborative activities that can reduce timidity on the part of students.

Resumen El artículo presenta un estudio de la retórica de los textos universitarios de física fundamental, identificando la yuxtaposición en imágenes de ciencia, problemas conceptuales, ausencia de actividad experimental y coincidencia con explicaciones otorgadas por estudiantes en relación con los significados sobre electrostática. El proyecto se desarrolló en tres fases, primero, la selección de textos objeto de estudio, de acuerdo con el nivel de uso y consulta por parte de profesores y estudiantes universitarios en formación. Segundo, se identificó la retórica presente en el desarrollo discursivo del texto y la actividad experimental asociada a la electrostática, de acuerdo con las técnicas de análisis sugeridas por Van Dijk. Finalmente, se realizó una contrastación entre la retórica de los textos y las explicaciones de los estudiantes a los fenómenos electrostáticos. Se emplearon redes sistémicas sobre narrativas experimentales asociadas a modelos de ciencia, didácticos y de lector. Se destaca la escasa importancia dada a la actividad experimental y la ausencia del sentido histórico del conocimiento sobre la electricidad en los textos, lo cual, favorece imágenes distorsionadas de la actividad científica y carencia en las explicaciones sobre los fenómenos estudiados. Se analiza la importancia de reflexionar el sentido histórico del conocimiento, la pertinencia de la actividad experimental y el ejercicio de una retórica de construcción de explicaciones y significados asociados a la electrostática. Abstract The article presents a study of the rhetoric of fundamental physics university textbooks, identifying the juxtaposition in images of science, conceptual problems, absence of experimental activity, and coincidence with explanations given by students related to the meanings in electrostatics. The project was developed in three phases: first, the selection of the texts under study, according to level of use and consultation by teachers and university students. Second, the identification of the rhetoric present in the discursive development of the text and the experimental activity associated with electrostatics, according to the analysis techniques suggested by Van Dijk. Finally, a comparison was made between the rhetoric of the texts and the students' explanations of the electrostatic phenomena. Systemic networks on experimental narratives associated with science, didactics and reader models were also used. The article emphasizes the little importance given to the experimental activity and the absence of the historical sense of knowledge about electricity in the texts, which favors distorted images of scientific activity and a lack of explanations about the phenomena under study. It also analyzes the importance of reflecting the historical meaning of knowledge, the relevance of experimental activity, and the exercise of a rhetoric of the development of explanations and meanings associated with electrostatics. Resumo O artigo apresenta um estudo da retórica dos textos universitários de física fundamental, identificando a justaposição em imagens de ciência, problemas conceptuais, ausência de atividade experimental e coincidência com explicações outorgadas por estudantes em relação com os significados sobre eletrostática. O projeto foi desenvolvido em três fases: em primeiro lugar, a seleção de textos objeto de estudo de acordo com o nível de uso e consulta por parte de professores es estudantes universitários em formação. Em segundo lugar, foi identificada a retórica presente no desenvolvimento discursivo do texto e a atividade experimental associada à eletrostática, segundo as técnicas de análise sugeridas por Van Dijk. Finalmente, foi realizado um contraste entre a retórica dos textos e as explicações dos estudantes sobre os fenómenos eletrostáticos. Foram empregadas redes sistémicas sobre narrativas experimentais associadas a modelos de ciência, didáticos e de leitor. Ressalta-se a pouca importância dada à atividade experimental e à ausência do sentido histórico do conhecimento sobre a eletricidade nos textos, que favorece imagens distorcidas da atividade cientifica e insuficiência nas explicações sobre os fenómenos estudados. Analisa-se a importância de refletir sobre o sentido histórico do conhecimento, a pertinência da atividade experimental e o exercício de uma retórica de construção de explicações e significados associados à eletrostática.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação de Mestrado Profissional em Ensino de Física, Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física, 2017. O presente trabalho foi desenvolvido pelo autor junto aos estudantes do terceiro ano do Ensino Médio no qual se discutiu a produção e utilização de vídeos redublados com teor científico e seu compartilhamento por meio da web no site YouTube. O trabalho visa compreender a articulação entre o conhecimento tecnológico na remixagem de vídeos e os seus respectivos elementos didáticos, a fim de demonstrar se a produção e a utilização de vídeos redublados contribuem no processo do aprendizado dos fenômenos físicos básicos da eletrostática. A ação fundamenta-se na metodologia de projetos onde os estudantes saem da passividade do modelo tradicional de ensino e por meio de estratégias de pesquisa, desenvolvem atitudes de cooperação mútua e percebem o sentido e o significado do conhecimento para a sua vida. A metodologia utilizada foi uma pesquisa qualitativa, descritiva, que revelou, por meio dos relatos dos estudantes e dados mensurados de sondagens, indícios do potencial didático do processo de remixagem de vídeos para a aprendizagem. Verifica-se após a aplicação da metodologia, uma mudança de postura tanto do professor quanto dos estudantes que passaram a utilizar as ferramentas tecnológicas com maior desenvoltura, criatividade e autonomia. The present work was developed by the author with the students of the third year of High School, in which the production and use of videos with scientific content and their sharing through the web on the YouTube site were discussed. This work aims to understand the articulation between the technological knowledge in the remixing of videos and their respective didactic elements, to demonstrate if the production and the use of videos redublados contribute in the learning process of the basic physical phenomena of electrostatics. The action is based on the methodology of projects where the students leave the passivity of the traditional model of education and through research strategies, develop attitudes of cooperation and perceive the meaning and meaning of knowledge for their life. The methodology used was a qualitative, descriptive research that revealed, through student reports and measured data from surveys, evidence of the didactic potential of the process of remixing videos for learning. It is verified after the application of the methodology, a change of posture both teacher and of the students who started to use the technological tools with greater ease, creativity and autonomy.

We present an efficient approach for simulating Coulomb systems confined by planar polarizable surfaces. The method is based on the solution of the Poisson equation using periodic Green functions. It is shown that the electrostatic energy arising from the surface polarization can be decoupled from the energy due to the direct Coulomb interaction between the ions. This allows us to combine an efficient Ewald summation method, or any other fast method for summing over the replicas, with the polarization contribution calculated using Green function techniques. We apply the method to calculate density profiles of ions confined between the charged dielectric and metal surfaces.