Método cientifico Conceitos Matemáticos Conceitos Físicos Coleta de Dados Avaliação da Mecânica Respiratória em Múltipla escala Macroscópico Meso e Microscópico

Física do Corpo Humano(Física aplicado a Fisiologia)

Adriano M. Alencar

Laboratório de Microrreologia e fisiologia Molecular (LabM2)Departmento de Física GeralInstituto de FísicaUniversidade de São Paulo

March 14, 2013

Método cientifico Conceitos Matemáticos Conceitos Físicos Coleta de Dados Avaliação da Mecânica Respiratória em Múltipla escala Macroscópico Meso e Microscópico

Introdução

Natureza e Pensamento

EscritaLinguagemPensamento Romance

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Introdução

Natureza e Pensamento

Interpretac.

Fisica Matematica

Computacao

Biologia...

Model/Teoria

Natureza

ExperimentoHipotese

EscritaLinguagemPensamento Romance

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Introdução

Antes de começar um estudo

Alhazen (965−1039)

da natureza

Observacao

Experimento

Testar Hipotese

Para escolher um problema, responda as seguintes questões:1 Qual é a sua pergunta?2 Porque essa pergunta é interessante?3 O que isso representa na sua área de pesquisa?4 Porque outros pesquisadores querem saber sobre isso?5 O que pode-se fazer com essa descoberta? i.e. Se Deus

te entregar a resposta agora, o que voce faria com ela?

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Introdução

Antes de começar um estudo

Alhazen (965−1039)

da natureza

Observacao

Experimento

Testar Hipotese

Para escolher um problema, responda as seguintes questões:

1 Qual é a sua pergunta?2 Porque essa pergunta é interessante?3 O que isso representa na sua área de pesquisa?4 Porque outros pesquisadores querem saber sobre isso?5 O que pode-se fazer com essa descoberta? i.e. Se Deus

te entregar a resposta agora, o que voce faria com ela?

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Introdução

Antes de começar um estudo

Alhazen (965−1039)

da natureza

Observacao

Experimento

Testar Hipotese

Para escolher um problema, responda as seguintes questões:1 Qual é a sua pergunta?

2 Porque essa pergunta é interessante?3 O que isso representa na sua área de pesquisa?4 Porque outros pesquisadores querem saber sobre isso?5 O que pode-se fazer com essa descoberta? i.e. Se Deus

te entregar a resposta agora, o que voce faria com ela?

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Introdução

Antes de começar um estudo

Alhazen (965−1039)

da natureza

Observacao

Experimento

Testar Hipotese

Para escolher um problema, responda as seguintes questões:1 Qual é a sua pergunta?2 Porque essa pergunta é interessante?

3 O que isso representa na sua área de pesquisa?4 Porque outros pesquisadores querem saber sobre isso?5 O que pode-se fazer com essa descoberta? i.e. Se Deus

te entregar a resposta agora, o que voce faria com ela?

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Introdução

Antes de começar um estudo

Alhazen (965−1039)

da natureza

Observacao

Experimento

Testar Hipotese

Para escolher um problema, responda as seguintes questões:1 Qual é a sua pergunta?2 Porque essa pergunta é interessante?3 O que isso representa na sua área de pesquisa?

4 Porque outros pesquisadores querem saber sobre isso?5 O que pode-se fazer com essa descoberta? i.e. Se Deus

te entregar a resposta agora, o que voce faria com ela?

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Introdução

Antes de começar um estudo

Alhazen (965−1039)

da natureza

Observacao

Experimento

Testar Hipotese

Para escolher um problema, responda as seguintes questões:1 Qual é a sua pergunta?2 Porque essa pergunta é interessante?3 O que isso representa na sua área de pesquisa?4 Porque outros pesquisadores querem saber sobre isso?

5 O que pode-se fazer com essa descoberta? i.e. Se Deuste entregar a resposta agora, o que voce faria com ela?

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Introdução

Antes de começar um estudo

Alhazen (965−1039)

da natureza

Observacao

Experimento

Testar Hipotese

Para escolher um problema, responda as seguintes questões:1 Qual é a sua pergunta?2 Porque essa pergunta é interessante?3 O que isso representa na sua área de pesquisa?4 Porque outros pesquisadores querem saber sobre isso?5 O que pode-se fazer com essa descoberta? i.e. Se Deus

te entregar a resposta agora, o que voce faria com ela?

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Introdução

Método Científico

Alhazen (965−1039)Observacaoda natureza Experimento

Testar Hipotese

1 Considere um problema e tente fazer com que ele tenhasentido. Procure explicações anteriores e se isso for umproblema novo, vá para o passo 2.

2 Tente formular uma explicação, uma hipótese.3 Assumindo que 2 está correto, quais as consequências?4 Teste todas as consequências, e as consequências

opostas.

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Introdução

Método Científico

Hipotese Deduzir umapredicao

Galileu (1638)

Alhazen (965−1039)Observacaoda natureza Experimento

Testar Hipotese

1 Considere um problema e tente fazer com que ele tenhasentido. Procure explicações anteriores e se isso for umproblema novo, vá para o passo 2.

2 Tente formular uma explicação, uma hipótese.3 Assumindo que 2 está correto, quais as consequências?4 Teste todas as consequências, e as consequências

opostas.

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Introdução

Método Científico

Hipotese Deduzir umapredicao

Galileu (1638)

Experimentoda natureza

ObservacaoTestar HipoteseAlhazen (965−1039)1

2 3

4

1 Considere um problema e tente fazer com que ele tenhasentido. Procure explicações anteriores e se isso for umproblema novo, vá para o passo 2.

2 Tente formular uma explicação, uma hipótese.3 Assumindo que 2 está correto, quais as consequências?4 Teste todas as consequências, e as consequências

opostas.

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Introdução

Método Científico

Hipotese Deduzir umapredicao

Galileu (1638)

Experimentoda natureza

ObservacaoTestar HipoteseAlhazen (965−1039)1

2 3

4

1 Considere um problema e tente fazer com que ele tenhasentido. Procure explicações anteriores e se isso for umproblema novo, vá para o passo 2.

2 Tente formular uma explicação, uma hipótese.3 Assumindo que 2 está correto, quais as consequências?4 Teste todas as consequências, e as consequências

opostas.

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Introdução

Método Científico

Hipotese Deduzir umapredicao

Galileu (1638)

Experimentoda natureza

ObservacaoTestar HipoteseAlhazen (965−1039)1

2 3

4

1 Considere um problema e tente fazer com que ele tenhasentido. Procure explicações anteriores e se isso for umproblema novo, vá para o passo 2.

2 Tente formular uma explicação, uma hipótese.

3 Assumindo que 2 está correto, quais as consequências?4 Teste todas as consequências, e as consequências

opostas.

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Introdução

Método Científico

Hipotese Deduzir umapredicao

Galileu (1638)

Experimentoda natureza

ObservacaoTestar HipoteseAlhazen (965−1039)1

2 3

4

1 Considere um problema e tente fazer com que ele tenhasentido. Procure explicações anteriores e se isso for umproblema novo, vá para o passo 2.

2 Tente formular uma explicação, uma hipótese.3 Assumindo que 2 está correto, quais as consequências?

4 Teste todas as consequências, e as consequênciasopostas.

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Introdução

Método Científico

Hipotese Deduzir umapredicao

Galileu (1638)

Experimentoda natureza

ObservacaoTestar HipoteseAlhazen (965−1039)1

2 3

4

1 Considere um problema e tente fazer com que ele tenhasentido. Procure explicações anteriores e se isso for umproblema novo, vá para o passo 2.

2 Tente formular uma explicação, uma hipótese.3 Assumindo que 2 está correto, quais as consequências?4 Teste todas as consequências, e as consequências

opostas.

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Introdução

Método Científico Moderno

Matematica

Computacao

Experimento

Observacaoda natureza

Escrever Publicar

Testar Hipotese

Teo

ria

/Mo

del

o

Novas formas

de Testar

Su

cess

o

Fa

lha

Exemplo: Experimento de Michelson/Morley

Fa

lha

Su

cess

o

Hipotese/Predicao InterpretacaoAplicacoes

ampliar

FisicaBiologia

...

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Introdução

Método Científico Moderno

Error

com

um

Alh

azen

(965

−1039

)

Error

com

um

Matematica

Computacao

Experimento

Observacaoda natureza

Escrever Publicar

Testar Hipotese

Teo

ria

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o

Novas formas

de Testar

Su

cess

o

Fa

lha

Exemplo: Experimento de Michelson/Morley

Fa

lha

Su

cess

o

Hipotese/Predicao InterpretacaoAplicacoes

ampliar

FisicaBiologia

...

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Introdução

Método Científico Moderno

Error

com

um

Error

com

um

Alh

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(965

−1039

)

Computacao

Experimento

Observacaoda natureza

Escrever Publicar

Testar Hipotese

Teo

ria

/Mo

del

o

Novas formas

de Testar

Su

cess

o

Fa

lha

Exemplo: Experimento de Michelson/Morley

Fa

lha

Su

cess

o

Hipotese/Predicao InterpretacaoAplicacoes

ampliar

FisicaBiologia

...

Matematica

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Modelagem

Qual a importância de um modelo?

1 Modelo matemático: Resume as informações críticas deum fenômeno, isolando os mecanismos e simplificando oentendimento de causa e efeito de um dado fenômeno(fitting)

2 Modelo matemático: Possibilita testes difíceis de serexecutados em experimentos

3 Modelo animal: possibilita testes difíceis, controlados e ouanti-éticos de executar em humanos

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Modelagem

Qual a importância de um modelo?

1 Modelo matemático: Resume as informações críticas deum fenômeno, isolando os mecanismos e simplificando oentendimento de causa e efeito de um dado fenômeno(fitting)

2 Modelo matemático: Possibilita testes difíceis de serexecutados em experimentos

3 Modelo animal: possibilita testes difíceis, controlados e ouanti-éticos de executar em humanos

2Rb

Nx

a) c)

d)b)

Ny

Nz

2h!

Alb

R

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Modelagem

Qual a importância de um modelo?

1 Modelo matemático: Resume as informações críticas deum fenômeno, isolando os mecanismos e simplificando oentendimento de causa e efeito de um dado fenômeno(fitting)

2 Modelo matemático: Possibilita testes difíceis de serexecutados em experimentos

3 Modelo animal: possibilita testes difíceis, controlados e ouanti-éticos de executar em humanos

2Rb

Nx

a) c)

d)b)

Ny

Nz

2h!

Alb

R

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Modelagem

Análogo Elétrico para a curva PxV

Elétrico Mecânico HidraulicoResistencia Atrito ResistenciaU = RI F = −ξv P = RfU = RQ F = −ξx P = RVCapacitância K Elástica CapacitânciaU = 1

C Q F = −kx P = 1C V

Acoplando Resistência e Complacencia emsérie (caso hidraulico):

Eq. do Movimento

P = RV +1C

V

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Modelagem

Análogo Elétrico para a curva PxV

Elétrico Mecânico HidraulicoResistencia Atrito ResistenciaU = RI F = −ξv P = RfU = RQ F = −ξx P = RVCapacitância K Elástica CapacitânciaU = 1

C Q F = −kx P = 1C V

Acoplando Resistência e Complacencia emsérie (caso hidraulico):

Eq. do Movimento

P = RV +1C

V