Iluminação pública e sustentabilidade energética

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Port

The quest for quantum gravity: from weyl invariance to transverse theories

Tesis Doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Ciencias, Departamento de Física Teórica. Fecha de Lectura: 16-07-2021This thesis, written as a compendium of articles, addresses some of the fundamental problems encountered when trying to build a theory of Quantum Gravity. Taking General Relativity (GR) as the starting point, its well-known non-renormalizable character leads to the need for an ultraviolet completion. Besides, the Cosmological Constant (CC) problem is still one of the cornerstones of Theoretical Physics. The following articles explore possible insights into these problems within the context of gravitational Effective Field Theories. The first article is devoted to the study of quadratic (in curvature) theories of gravity when treated in the First Order formalism, where the metric and the connection are considered as independent fields. These renormalizable theories are quadratic in the derivatives of the connection and do not contain quartic propagators, leaving a priori some room for unitarity. Nevertheless, it is not clear whether these theories include a graviton or whether they are free of ghosts, as all the dynamics is now encoded in the connection field. A complete study of the propagating degrees of freedom is then needed. In this work, we analyze the spin content of a generic torsion-free connection by constructing a complete basis of 22 six index spin projectors. We find that these theories generically propagate a spin three piece together with several lower spin components. One of the classical solutions to the CC problem is to consider Weyl invariant theories, as they forbid a CC term in the action. This symmetry is a generalization of the usual conformal invariance to cases where gravity is present. In the second article of the thesis, we carry out an analysis of the (in)equivalence of conformal and Weyl invariant theories for the gravitational field. The most general Lagrangian for spin two particles up to dimension six operators is explored, corresponding to the low-energy expansion of linear and quadratic (in curvature) theories of gravity. We carry out a full classification of the theories invariant under linearized (transverse) diffeomorphism, linearized Weyl transformations, and the usual conformal and scale symmetries. In the last part of the thesis, the theory of Unimodular Gravity (UG) is examined. This theory is an alternative low-energy description of gravity defined as the truncation of GR to unit determinant metrics. In UG the CC does not couple directly to gravity due to the unimodular constraint, and thus, it possesses a completely different nature. In particular, it does not receive radiative corrections, partially solving the CC problem. Apart from the character of the CC, UG is found to be classically equivalent to GR, and the question of the full (in)equivalence of both theories is still an open debate when quantum corrections are considered. The potential differences arising when studying the coupling to matter are investigated, via the introduction of a non-minimally coupled scalar field. We compute all the one-loop divergences in both theories and find a physical combination of couplings whose running differs for intermediate values of the non-minimal couplin

Utilização do recurso digital scratch na articulação entre as ciências e a matemática na formação de professores

As mudanças na sociedade decorrentes do avanço das tecnologias digitais exigem o desenvolvimento de novas competências nos cidadãos fomentando a criatividade, a flexibilidade e a capacidade de criar soluções inovadoras. Assim, torna-se essencial a formação de professores com capacidade de integrar a tecnologia em sala de aula, especialmente articulando diferentes áreas curriculares e recorrendo a ferramentas de programação, que têm o potencial de desenvolver o pensamento computacional. Neste artigo apresentamos uma experiência didática de utilização da ferramenta Scratch na formação inicial de educadores/professores, numa articulação entre duas unidades curriculares, de Matemática e de Ciências. Esta experiência culminou com a produção, por parte dos estudantes, de um recurso educativo digital para crianças, fazendo uso do Scratch, envolvendo conteúdos das duas unidades curriculares. Através de questionários, analisámos as opiniões dos estudantes sobre essa experiência didática e as perspetivas que desenvolveram para o seu futuro profissional. Os resultados revelaram-se positivos, fazendo sobressair a importância atribuída ao recurso à programação com crianças. Concluímos que experiências desta índole, de integração curricular envolvendo a programação, podem fazer a diferença na formação inicial e no desenvolvimento profissional dos professores.The changes in society arising from the advance of digital technologies require the development of new skills in citizens fomenting creativity, flexibility and capacity of creating innovative solutions. Thus, it is essential to form teachers with the capacity to integrate technology in the classroom, especially articulating different curricular areas and recurring to programming tools, which have the potential of developing computational reasoning. In this paper, we present a didactic experience using the Scratch programming tool in a teacher education program, in an articulation between two courses, one of mathematics and another of sciences. This experience culminated in the production, by prospective teachers, of a digital educational resource for children, using Scratch, involving content of the two courses. Through questionnaires, we analyzed students' opinions about this didactic experience and the perspectives they developed for their future professional. The results are positive, highlighting the importance attributed to the use of programming with children. We conclude that experiences of this kind, of curricular integration involving programming, can make a difference in teacher education and professional development.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Como funciona o balancé?

A atividade interdisciplinar proposta enquadra-se na Bloco 5 - “À Descoberta dos Materiais e Objetos”, que consta do Programa de Estudo do Meio do 3.º ano de escolaridade do 1.º Ciclo do Ensino Básico (ME, 1991). Enquadra-se também nos domínios de Números e Operações (NO) e Geometria e Medida (GM) para esse mesmo ano de escolaridade (MEC, 2013), promovendo assim o início do trabalho de natureza algébrica com o estabelecimento de relações entre NO e GM (ME, 2016).info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Uma experiência com o Scratch no ensino das ciências e da matemática

A introdução às ciências da computação no 1.º Ciclo do Ensino Básico em Portugal potencia “a aquisição de competências por parte dos alunos para a resolução de problemas do mundo real” e impulsiona “a aprendizagem das disciplinas curriculares, nomeadamente da Matemática, do Português, do Estudo do Meio, entre outras áreas de aprendizagem do ensino básico” (Jesus, Vasconcelos & Lima, 2016, p. 3). A dinamização de atividades de iniciação à programação e à robótica educativa contribui para o desenvolvimento de competências em ciências, matemática, engenharia e tecnologia (habitualmente designadas por STEM) e, através da realização de projetos contextualizados, a motivação e a criatividade dos alunos (DGE, 2016). Estas ideias assentam na perceção de que para fazer face aos importantes desafios e oportunidades proporcionados por uma sociedade atual exigente, competitiva e extremamente volátil, são necessárias novas capacidades e competências (Coutinho & Lisbôa, 2011). Considera-se, por isso, que aprender a linguagem da programação será decisivo para ajustar as necessidades do mercado de trabalho (República Portuguesa, 2017). Uma das ferramentas computacionais existentes, o Scratch, é um ambiente de programação que permite às crianças, desde os primeiros anos de escolaridade, programar e compartilhar histórias interativas, jogos e animações, fomentando a integração das tecnologias de informação e comunicação com diferentes áreas curriculares. Nesse sentido, realizou-se uma aula aberta no âmbito da formação inicial de educadores e professores dos 1.º e 2.º ciclos do ensino básico com o objetivo de capacitar estes futuros profissionais de educação com competências que lhes permitam criar ambientes de aprendizagem inovadores. Participou nesta ação um grupo de estudantes que frequentavam dois mestrados que habilitam para o ensino na Escola Superior de Educação de Santarém. Os estudantes realizaram uma atividade interdisciplinar subordinada ao tema das fases da lua, com foco na utilização do software Scratch na iniciação à programação envolvendo as áreas das Ciências e da Matemática. Essa proposta didática tinha por objetivo promover a integração de saberes de diferentes áreas curriculares (ME, 2004), assim como promover a literacia digital e o pensamento computacional, consideradas hoje competências essenciais (DGE, 2016; Partnership for 21st Century Learning, 2007). A elaboração dessa proposta ambicionava que os participantes mobilizassem e consolidassem conhecimentos de cada uma das áreas curriculares, particularmente, conhecimento de Ciências no que se refere à representação das diferentes fases da Lua e conhecimento matemático, como conceitos de geometria e medida (coordenadas, ângulo e comprimento).info:eu-repo/semantics/publishedVersio