II WORKSHOP

II Workshop de Física da UEMA – Ferramentas Computacionais Aplicadas à Física.

A utilização de computadores para resolução de problemas no nosso cotidiano já é uma realidade desde início dos anos 90. Nesse momento de pandemia que estamos vivenciando, o uso de tecnologias se torna uma ferramenta essencial. Vale ressaltar que a Física, em especial, na área de simulação, já vem usando essa ferramenta como uma parceira de pesquisa, há um certo tempo, de tal forma, que tem transformado diversos campos de investigação.

Esse Workshop visa aproximar as mais diversas ferramentas computacionais que são empregadas em variadas linhas de pesquisa aos alunos e, dessa forma, contribuir para uma comunidade acadêmica mais engajada.

PROGRAMAÇÃO

PROGRAMAÇÃO DETALHADA

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[accordion title=”1 Dia – 06/10/2020″ load=”hide”]

15:00- 15:20 Abertura dos Trabalhos.

Chefe de Departamento: Prof. Edvan Moreira
Diretor de Curso: Prof. Fernando Moucherek        

15:20 – 16:20 Palestra 1:  Dinâmica Molecular e Cálculos ab initio aplicados em Nanobiotecnologia..
Palestrante: Prof. Dr. Nilton Ferreira Frazao (UFCG).
Uma das técnicas computacionais mais utilizadas para estudar biomoléculas em ambiente virtual é a dinâmica molecular (DM). Isso porque, os átomos que constituem o sistema são considerados como partículas, portanto, a biomolécula é estudada, como um sistema mecânico de multipartículas, dentro de uma caixa de simulação. Para representar as energias potenciais utiliza-se campos de forças, que são expressões matemáticas modeladas em código de softwares. Por esse tipo de análise é possível entender a interação proteína-proteína, dobramento de proteínas, transporte de fármacos. Por outro lado, os biossistemas de potencial aplicação em nanobiotecnologia têm requisitado um detalhamento a nível atomístico. Nesse caso, as modelagens Ab initio, que consistem em simulações baseadas na mecânica quântica, são as mais indicadas. Atualmente, esse método tem fornecido insights a nível atômico, com excelentes concordâncias com os resultados experimentais. Nessa palestra, apresentaremos alguns resultados sobre a intervenção da MD e cálculos Ab initio nas ciências básicas, que por meio das abordagens interdisciplinares tem ajudado no entendimento de muitos processos fisiológicos e biológicos fundamentais, possibilitando aplicações em vários campos, como pesquisa biomédica e biotecnologia. Por fim, apresentaremos as tendências no design de novos algoritmos e códigos para modelar problemas nanobioestruturados de interesses em aplicações tecnológicas.

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[accordion title=”2 Dia – 07/10/2020″ load=”hide”]

# MANHÃ

08:40 – 09:40 Palestra 2:  Um panorama das ferramentas computacionais para cálculos ab initio.
Palestrante:  Prof. Dr. Mauro Bogea (UEMASUL)

Simulações computacionais  ab initio  tem permitido uma resolução precisa de problemas que envolvem interações de estruturas na escala atômica e têm um papel fundamental no estudo delas. Nesta apresentação discutiremos as ferramentas que são utilizadas pelo profissional que faz uso dessa metodologia no estudo de sistemas físicos, desde preparação do sistema até a análise dos resultados.

10:00 – 12:00 Mini-Curso 1:  Ensaios de Modelagem Computacional de Sistemas Físicos Com o auxílio do Modellus.  
Palestrante:  Prof. Dr. Antonio Soares  (IFMA – Monte Castelo)

Modellus é um ambiente de modelagem computacional que permite a exploração de modelos de fenômenos físicos e matemáticos de maneira interativa. Dentre suas principais características, destaca-se o fato de ser um software gratuito, disponível na internet para diferentes plataformas de sistemas operacionais, ser de fácil manipulação e também por não requerer qualquer conhecimento de linguagem de programação. A ideia básica em atividades de ensino é de que alunos se preocupem mais com a interpretação do significado dos modelos matemáticos do que com as equações que os descrevem. Sua plataforma possue uma série de janelas e ferramentas, todas interativas, que facilitam no processo de aprendizagem a exploração e a criação de múltiplas representações de um mesmo fenômeno físico. Os modelos matemáticos podem ser facilmente expressos como funções, equações, taxas de variações, equações diferenciais ou derivadas. A proposta desse mini-curso é o de apresentar essa importante ferramenta Modellus aos professores e alunos, exemplificando as diferentes formas de abordagem e possibilidades de uso com exemplos de situações físicas abordados nos conteúdos usuais de ensino médio e de ensino superior. E, como meta é o de despertar e motivar cada vez mais professores e alunos, em especial ao do estado do Maranhão, ao uso de ferramentas de modelagem dessa natureza para enriquecer e atualizar o ensino de Física, propiciando o desenvolvimento de competências e habilidades preconizadas pelos Parâmetros Curriculares para o Ensino Médio.

Modellus é um programa gratuito, que pode ser obtido no endereço:

https://bitbucket.org/dukke/modellus-x-public-files/downloads/

A versão atual do programa é o Modellus X 4.5, que roda nos sistemas Windows, Linux e MacOS.

# TARDE

14:00 – 15:10 Mini-Curso 2:  Métodos Computacionais em Integração Numéricas e Equacões Diferenciais.
Palestrante:  Prof. Dr. José Antonio Pires Ferreira Marão (UEMA/UFMA)

Os Métodos Numéricos são ferramentas essenciais para a resolução de problemas que não possuem solução analítica ou que possuem solução analítica difícil. Problemas como esses são muito comuns na Física, e suas soluções geralmente recaem em Interpolação Polinomial, Integração Numérica e Resolução Numérica de Equações Diferenciais, temas cujos fundamentos matemáticos e a implementação computacional serão tratados ao longo desse mini curso.

15:20 – 16:20 Palestra 3 :  Ferramentas Gratuitas para Geração de Gráficos.
Palestrante:  Prof. Dr. Eduardo M. Diniz (UFMA)

No curso de Física precisamos frequentemente usar ferramentas gráficas para diversas atividades, como analisar o comportamento de uma função, determinar visualmente máximos e mínimos, ajustar uma determinada curva a um conjunto de dados empíricos, obter a área sob uma curva e assim por diante. Atualmente existem diversos programas e aplicativos que tem esses fins e utilizar um que agregue várias funcionalidades é preferível. Dentre os diversos exemplos de ferramentas que se pode trabalhar temos a calculadora gráfica DESMOS, que serve para todos os fins previamente listados e muito mais. Começando do básico, vamos aprender como usar o DESMOS como calculadora científica, gerador e analisador de gráficos de funções de uma variável, incluindo parâmetros ajustáveis dessas funções, operar com derivadas e integrais e fazer ajustes de curvas.

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[accordion title=”3 Dia – 08/10/2020″ load=”hide”]

# MANHÃ

08:40 – 09:40 Palestra 4:  Linguagem de programação no estudo das transições de fase e fenômenos críticos em sistemas epidemicos.
Palestrante:  Prof. Dr. Antonio de Macedo Filho (UESPI – Piripiri)

Nesta palestra temos como foco principal discutir sobre o uso de linguagem de programação em estudos de propriedades críticas em modelos epidemiológicos compartimentais e sua importância para a Física dos Sistemas Complexos.

10:00 – 12:00 Mini-Curso 1:  Ensaios de Modelagem Computacional de Sistemas Físicos Com o auxílio do Modellus.  
Palestrante:  Prof. Dr. Antonio Soares  (IFMA – Monte Castelo)

Modellus é um ambiente de modelagem computacional que permite a exploração de modelos de fenômenos físicos e matemáticos de maneira interativa. Dentre suas principais características, destaca-se o fato de ser um software gratuito, disponível na internet para diferentes plataformas de sistemas operacionais, ser de fácil manipulação e também por não requerer qualquer conhecimento de linguagem de programação. A ideia básica em atividades de ensino é de que alunos se preocupem mais com a interpretação do significado dos modelos matemáticos do que com as equações que os descrevem. Sua plataforma possue uma série de janelas e ferramentas, todas interativas, que facilitam no processo de aprendizagem a exploração e a criação de múltiplas representações de um mesmo fenômeno físico. Os modelos matemáticos podem ser facilmente expressos como funções, equações, taxas de variações, equações diferenciais ou derivadas. A proposta desse mini-curso é o de apresentar essa importante ferramenta Modellus aos professores e alunos, exemplificando as diferentes formas de abordagem e possibilidades de uso com exemplos de situações físicas abordados nos conteúdos usuais de ensino médio e de ensino superior. E, como meta é o de despertar e motivar cada vez mais professores e alunos, em especial ao do estado do Maranhão, ao uso de ferramentas de modelagem dessa natureza para enriquecer e atualizar o ensino de Física, propiciando o desenvolvimento de competências e habilidades preconizadas pelos Parâmetros Curriculares para o Ensino Médio.

Modellus é um programa gratuito, que pode ser obtido no endereço:

https://bitbucket.org/dukke/modellus-x-public-files/downloads/

A versão atual do programa é o Modellus X 4.5, que roda nos sistemas Windows, Linux e MacOS.

14:00 – 15:10 Mini-Curso 2:  Métodos Computacionais em Integração Numéricas e Equacões Diferenciais.
Palestrante:  Prof. Dr. José Antonio Pires Ferreira Marão (UEMA/UFMA)

Os Métodos Numéricos são ferramentas essenciais para a resolução de problemas que não possuem solução analítica ou que possuem solução analítica difícil. Problemas como esses são muito comuns na Física, e suas soluções geralmente recaem em Interpolação Polinomial, Integração Numérica e Resolução Numérica de Equações Diferenciais, temas cujos fundamentos matemáticos e a implementação computacional serão tratados ao longo desse mini curso.

15:20 – 16:20 Palestra 5 :  Simulação Computacional  para Física e Áreas afins:  um breve resumo histórico e perspectivas futuras.
Palestrante:  Prof. Dr. Samir Silva Coutinho  (IFMA – Monte Castelo)

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[accordion title=”4 Dia – 09/10/2020″ load=”hide”]

# MANHÃ

09:00 – 10:10 Palestra 6:  Desvendando a natureza com supercomputadores. 
Palestrante:  Prof. Dr. Zenner S. Pereira (UFERSA)

Nos últimos anos houve um grande avanço na ciência dos materiais, graças a utilização de supercomputadores e de softwares adequados. Parques computacionais são usados para descobrir novos materiais, mesmo antes de qualquer síntese em laboratório. Materiais como o grafeno de duas camadas trançadas (twisted bilayer) foram preditos teoricamente e somente depois sintetizados em laboratório. Recentemente um novo material com temperatura crítica de supercondução de 250 K (LaH10) foi predito por cálculos e confirmado sua existência em laboratório. As ferramentas computacionais podem ser utilizadas em diversas áreas da ciência e atigiram o patamar de prever/criar materiais com propriedades específicas para uma determinada aplicação. Neste seminário, nós vamos falar de uma maneira geral, sobre ferramentas que são utilizadas para a modelagem computacional de materiais.

10:20 – 11:30 Palestra 7:  Controle mecânico de movimento e da adesão na nanoescala.
Palestrante:  Prof. Dr. Leonardo Dantas  (UFRN)

Nanoestruturas de carbono têm sido pesquisadas intensamente nas últimas três décadas. Nesta busca foram descobertos sólidos como os fulerenos, os nanotubos de carbono e o grafeno, materiais que apresentam propriedades mecânicas, eletrônicas e térmicas extraordinárias. Em particular, esta apresentação será focada em propriedades mecânicas de nanoestruturas de carbono. Porém, é importante notar que investigações sobre propriedades mecânicas de nanomateriais não se limitam a encontrar materiais mais resistentes. Nesta palestra serão discutidas duas destas linhas de pesquisa alternativas. No primeiro trabalho apresentado, o tópico será o controle de outras propriedades através de estímulos mecânicos. Serão descritos trabalhos da literatura que mostram que a deformação mecânica pode ser usada para controlar a permeabilidade, bem como propriedades eletrônicas e térmicas de nanoestruturas. Também serão discutidos resultados recentes que mostram que a adesão pode ser controlada através de estímulos mecânicos. No segundo trabalho apresentado, o tópico será o uso de estímulos mecânicos para deslocar nanoestruturas em direções de interesse. Será discutido porque é tão difícil controlar movimento em nanoescala, e serão apresentados trabalhos da literatura que tentam solucionar este problema. Por fim, serão apresentados resultados recentes que mostram como nanoestruturas curvadas podem ser usadas para direcionar o movimento na nanoescala.

# TARDE

14:00 – 15:10 Mini-Curso 2:  Métodos Computacionais em Integração Numéricas e Equacões Diferenciais.
Palestrante:  Prof. Dr. José Antonio Pires Ferreira Marão (UEMA/UFMA)

Os Métodos Numéricos são ferramentas essenciais para a resolução de problemas que não possuem solução analítica ou que possuem solução analítica  difícil. Problemas como esses são muito comuns na Física, e suas soluções geralmente recaem em Interpolação Polinomial, Integração Numérica e Resolução Numérica de Equações Diferenciais, temas cujos fundamentos matemáticos e a implementação computacional serão tratados ao longo desse mini curso.

15:20 – 16:20 Palestra 8 : Tendências em Ciências e Tecnologias.
Palestrante: Prof. Dr. David L. Azevedo (UnB).

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