Resumo em Português:

Visando entender as diferenças entre as propriedades dinâmicas dos materiais granulares e as propriedades dinâmicas dos líquidos, foram realizados experimentos usando água e grãos de arroz e açúcar. Os experimentos requerem poucos recursos e foram pensados para que possam ser desenvolvidos com facilidade na sala de aula ou num laboratório de ensino. Os resultados mostraram que o fluxo de grãos difere significativamente do fluxo de líquidos.

Resumo em Inglês:

In order to understand the differences in the dynamic properties between granular materials and liquids, experiments using water, rice and sugar grains were performed. The experiments require few material resources and were thought so as to be easily made in a classroom or in a teaching laboratory. The results showed that grain's flow differs significantly from that of liquids.

Resumo em Português:

Diversas possibilidades de uso da câmera fotográfica digital no ensino de astronomia são apresentadas neste trabalho. As técnicas aqui descritas envolvem recursos acessíveis e de baixo custo quando comparados com equipamentos profissionais que são usados para este fim. Na primeira parte do trabalho são apresentadas configurações da câmera que permitem obter imagens do céu noturno; na segunda parte são descritas estratégias didáticas de ensino de astronomia por meio destas imagens.

Resumo em Inglês:

Several possible applications of digital cameras for the teaching of astronomy are presented in this work. The techniques described here involve low cost resources when compared to professional equipment used for the same purpose. In the first part of the work the suitable settings to obtain images of the night sky are described; in the second part strategies for astronomy teaching with the aid of these images are presented.

Resumo em Português:

Neste artigo são apresentados exemplos onde podem ser usadas simplificações matemáticas e adimensionalizações em sistemas físicos e biológicos. A importância destes procedimentos é discutida de forma didática. É feita uma rápida dedução de como este procedimento auxilia na resolução de um problema de mecânica clássica simples e posteriormente comparado com um sistema predador-presa em ecologia.

Resumo em Inglês:

In this article some examples are given where one can make use of mathematical simplification and adimensionalization procedures in physical and biological systems. The importance of this procedure is discussed in a didactic way. A simple deduction of the procedure is made in a classical mechanical system and applied aftewards to the predato-prey system.

Resumo em Português:

Propomos a introdução do método de diferenças finitas como tópico a ser abordado na disciplina de mecânica quântica de um curso de graduação em física. O método é suficientemente simples para ser introduzido e exemplificado em seis horas de aula, permitindo a obten cão de resultados tanto qualitativamente corretos como de alta precisão quantitativa. Devido a sua grande aplicabilidade, seu entendimento por parte dos alunos de graduação em física, futuros pesquisadores, é essencial para a formação acadêmica destes. No presente trabalho, apresentamos o método em detalhes. Sua precisão é verificada calculando o espectro de energia para o oscilador harmônico e comparando-os com os resultados analí ticos conhecidos. Em seguida aplicamos o método a dois outros sistemas, o oscilador anarmônico quártico e o potencial linear. Para cada um destes sistemas, calculamos os dez ní veis de energia mais baixos, bem como seus respectivos auto-estados.

Resumo em Inglês:

We propose the introduction of the finite differences method as one topic to be inserted in the discipline of quantum mechanics in a physics undergraduate course. The method is simple enough to be introduced and exemplified in about six hours of class allowing both qualitatively correct and high-precision quantitative results. Due to the great applicability of the method, it is essential that the undergraduate students, future researchers, learn it. In the present work, we show the method in detail and verify its precision initially by calculating the energy spectrum of the harmonic oscillator and comparing it to its well-known analytical results. Then we apply it to two other systems, the anharmonic oscillator and the one with linear potential. For each of those systems We compute, for both systems, the ten lowest energy eigenvalues are calculated, as well as their corresponding eigenfunctions.

Resumo em Português:

Apesar dos modelos de Branas-mundo terem recebido atenção considerável nos últimos anos por fornecerem várias opções à física contemporânea, seus mecanismos não são completamente entendidos ou apropriadamente justificados. Tendo em vista tal dificuldade, neste trabalho fornecemos uma contribuição pedagógica dirigida especialmente aos alunos de pós-graduação em física, fazendo uma abordagem introdutória a um dos temas importantes em física e geometria no que diz respeito aos fundamentos da teoria de imersão de variedades. Apresentamos uma descrição do teorema de imersão de Nash de 1956 que mostra como fazer uma imersão local entre variedades Riemaniannas mantendo a regularidade e diferenciabilidade das funções de imersão, e de como isso é aplicado à física sob o ponto de vista das Branas-mundo.

Resumo em Inglês:

Although brane-world models have gained considerable attention in the last years for providing several options for contemporary physics, their mechanisms are not completely understood or properly justified. Taking into account such difficulty, in this work we provide a pedagogical contribution, written especially for physics graduate students, and present an introductory approach to one of the important themes in physics and geometry concerning the foundations of immersion theory of manifolds. We present a description of Nash's embedding theorem of 1956 which shows how to do a local embedding between Riemannian manifolds while preserving the regularity and differentiability of the embedding functions, and how it can be applied to physics in the contex of the brane-worlds.

Resumo em Português:

A obra de divulgação científica de Ilya Prigogine é avaliada de forma crítica. Com relação à sua suposta teoria que encontraria na dinâmica caótica uma explicação determinista para a tendência irreversível ao equilíbrio, argumento que suas motivações são infundadas, suas contribuições inexistentes e suas conclusões exageradas. As áreas da física para as quais ele busca chamar atenção são de fato interessantes, mas ele presta um desserviço ao público ao mistificá-las.

Resumo em Inglês:

Ilya Prigogine's work on the popularization of science is critically discussed. Concerning his alleged theory that would find in chaotic dynamics the deterministic mechanism for an irreversible approach to equilibrium, I argue that his motivation is unsound, his contributions nonexistent and his conclusions exaggerated. The areas of physics to which he tries to draw attention are quite interesting, but he does a disservice to the public when he mystifies them.

Resumo em Português:

O mecanismo de transmissão dos impulsos elétricos em uma célula nervosa é muito diferente do mecanismo da condução eletrônica nos metais. A física, apesar disso, tem uma importante função na explicação deste processo. Neste trabalho, são estudadas algumas características destas células especializadas. Para isto, faremos uso do modelo de equações diferenciais de FitzHugh-Nagumo, especialmente para a análise dos pontos fixos, estabilidades e bifurcações. As características fundamentais do mecanismo de propagação do pulso sináptico em um neurônio, são mostradas em um simples cenário possibilitando a compreensão do fenômeno de excitabilidade, em um contexto geométrico. Portanto, a análise do espaço de fases apresenta-se como um item fundamental para a compreensão visual da dinâmica da propagação do impulso nervoso.

Resumo em Inglês:

The transmission mechanism of the electric impulses in a nerve cell is completely different from the mechanism of electronic conduction in metals. However, physics has an important role in explaining the dynamics of this process. In this work, we discuss some characteristics of these specialized cells. For this, we use the differential equation model of FitzHugh-Nagumo, especially in the analysis of the fixed points, stabilities and bifurcations. The main characteristics of the synaptic pulse propagation mechanism at a neuron, are shown in a simplest scenario to make possible the comprehension of the excitability phenomenon, in a geometrical context. Therefore, the analysis of the phase space is a fundamental item for the visual comprehension of the dynamic of nerve impulse propagation.

Resumo em Espanhol:

El propósito de este trabajo es profundizar en el conocimiento de que disponen los estudiantes de secundaria de los conceptos de trabajo y de calor. Se proponen diferentes actividades a 170 alumnos del último curso de la secundaria postobligatoria (17/18 años) y se entrevistan a otros cinco. Las diferentes tareas pretenden, en esencia, averiguar en qué medida los alumnos disponen de ideas cualitativas sobre el trabajo y el calor, y también, si relacionan dichos conceptos con las variaciones de energía experimentadas por los sistemas. Las propuestas y argumentos utilizados por los alumnos nos permiten afirmar que terminan sus estudios con un escaso aprendizaje de dichos conceptos.

Resumo em Inglês:

The purpose of this project is to go deeply into the knowledge which secondary education students have about the concepts of work and heat. Different activities have been proposed to 170 students taking their last course of post-compulsory secondary education (aged 17/18). Moreover, other five students have been interviewed. The different tasks are devoted essentially to find out in what extent these students understand the qualitative ideas of work and heat, as well as to find out whether they are able to relate such concepts to the variations of energy experienced by the systems. The proposals and reasoning used by the students lead us to state that they have grasped poor learning of such concepts when they finish their studies.

Resumo em Português:

Apresentamos nesse trabalho, um experimento realizado nos Laboratórios didáticos do Instituto de Física da USP, relacionado ao estudo do funcionamento de filtros RC para baixas e altas freqüências. Para tal, foi especialmente projetado um circuito que efetua a superposição de um sinal gerado internamente, a uma onda senoidal externa. Várias situações experimentais podem ser geradas, por meio da variação da freqüência, tanto do sinal interno quanto da onda senoidal externa. Um estudo das componentes de freqüência de Fourier é também realizado para se estabelecer os parâmetros de funcionamento dos filtros. O funcionamento dos circuitos como integradores e diferenciadores também é explorado. Os estudantes são, portanto, levados a compreender a eficácia desses filtros mais simples, dependendo das freqüências dos sinais de entrada e correspondentes componentes de Fourier, e das freqüências de corte estabelecidas.

Resumo em Inglês:

In this work we present an experiment performed in the undergraduate laboratories at the University of São Paulo Physics Institute. It is related to the study of low-pass and high-pass RC filters. For this purpose, we designed and constructed a circuit for the superposition of an internally generated signal and an external sinusoidal signal. An investigation of the Fourier frequency components is also performed in order to establish working parameters for the RC filters. The operation of the circuits as integrators and differentiators is also explored. The students are therefore led to understand how efficient these circuits can be depending on the frequency and Fourier components of the entrance signals, as well as the cutoff frequencies previously defined.

Resumo em Português:

As transformações de Rindler são usadas para obter o campo eletromagnético de uma carga em queda livre num campo gravitacional uniforme.

Resumo em Inglês:

Electromagnetic field of free falling charge in an uniform gravitational field is obtained using Rindler transformations.

Resumo em Espanhol:

Este trabajo trata de las concepciones de los estudiantes de primer y tercer curso de universidad sobre la teoría de inducción electromagnética. En esta investigación analizamos la parte de la física correspondiente a la ley de Faraday de la inducción electromagnética dentro de la física clásica. La pregunta de investigación que ha orientado el trabajo es: ¿cuáles son las concepciones y formas de razonamiento de los estudiantes universitarios de ciencias e ingeniería sobre la inducción electromagnética? Hemos encontrado que muy pocos estudiantes son capaces de explicar dichos fenómenos de acuerdo con el modelo de la física clásica tanto en términos de campo (nivel macroscópico), como en términos de las acciones ejercidas por el campo (nivel microscópico).

Resumo em Inglês:

The work presented deals with the ideas of first-year Engineering students and third year Physics students about the theory of electromagnetic induction (EI). In this investigation we analyse that part of the theory of EI relating to Faraday's law which comes within the basic analysis of induction phenomena for introductory physics courses within classical physics. In this work, the following research question arise: what conceptions and forms of reasoning do university science and engineering students use in explanations of electromagnetic induction phenomena? We found that very few students are able to distinguish between macroscopic levels described in terms of fields and microscopic levels described in terms of the actions of fields.

Resumo em Português:

No ensino médio, professores de matérias científicas comumente abandonam atividades experimentais quantitativas e um dos principais motivos para isso acontecer se deve a pouca compreensão de como enfrentar com os estudantes o tratamento de dados experimentais. Nesse nível escolar, investigações em ensino de ciências voltadas às atividades experimentais que envolvem mensurações indicam que os estudantes vêm para a sala de aula com um conjunto de idéias problemáticas sobre medição, que se encontram reunidas na literatura com a denominação de paradigma Pontual. Tais idéias se encontram diametralmente opostas às científicas. Diante disso e considerando que as atividades experimentais permeiam muitos dos conhecimentos científicos, torna-se necessário o aprofundamento de estudos sobre o processo educacional relacionado à medição. Além de diferenciar-se de outras investigações quanto à amostra e metodologia empregada, esta pesquisa procura compreender até que ponto os alunos do primeiro ano do ensino médio conseguem construir uma aproximação com o conceito científico de medição, denominado de paradigma de Conjunto, quando estão envolvidas apenas questões provocativas e experimentos preparados para induzir essa construção.

Resumo em Inglês:

In the high school, teachers of scientific disciplines commonly abandon quantitative experimental activities with their students and one of the main reasons for that owes to the little understanding to face experimental data treatment. In this school level, investigations in teaching of sciences indicate that experimental activities that involve measures indicate that the students come to the classroom with a group of problematic ideas about measures, denominated in the literature by Punctual paradigm. Such ideas are diametrically opposed to the scientific ones. Facing this and considering that the experimental activities permeate many of the scientific knowledge, it is become necessary a deepening study on the educational process related to the measure. Beyond differing of another investigations with relationship to the sample and methodology used, this research tries to understand to what extent first year medium students get to build an approach with the scientific concept of measure, denominated Set paradigm, when are just involved provocative questions and prepared experiments to induce that construction.

Resumo em Português:

O artigo apresenta a descrição de um aparato experimental construído, com materiais de baixo custo, para simular e evidenciar a influência das características inerciais e elásticas do meio na velocidade de propagação de uma onda mecânica longitudinal. O dispositivo foi construído com o objetivo de minimizar as dificuldades relacionadas ao processo de ensino e aprendizagem de conceitos da física, em especial do conteúdo de ondas. Trata-se de um experimento demonstrativo que pode ser feito em sala de aula ou em laboratórios didáticos.

Resumo em Inglês:

The article describes a low-cost experimental apparatus built to simulate and highlight the influence of inertia and elastic properties of matter on the speed of propagation of a mechanical wave. The aim for building this device was to minimize the difficulties associated with the teaching and learning process of physical concepts, particularly in the context of waves. It is about a demonstrative experiment that can be done in classrooms or in a teaching lab.

Resumo em Português:

O sistema constituído de uma partícula sujeita a uma poço de potencial quadrado quântico finito é muito explorado em estudos iniciais de mecânica quântica e se mostra bastante útil para descrever sistemas confinados. Neste artigo mostra-se uma maneira alternativa, através do método de fatorização, para determinar as autofunções e os autovalores de energia para o sistema.

Resumo em Inglês:

The system consisting of a particle subject to a quantum finite square well potential is extensively explored in initial studies of quantum mechanics and it is shown to be quite useful in describing confined systems. In this article we present an alternative way, through the Factorization Method, for determining the eigenfunctions and the energy eigenvalues for the system.

Resumo em Português:

O recurso de múltiplas fotos, disponível na maioria das câmeras digitais populares, é aqui empregado na organização de uma situação de aprendizagem em cinemática. O foco deste trabalho é a transposição didática que pode advir de uma aprendizagem significativa; obtida através do envolvimento dos alunos na coleta, manipulação e interpretação dos dados, além da re-significação dada aos objetos do quotidiano. Para isso, é estudado o movimento de um automóvel, com base em dados retirados diretamente do velocímetro deste. A medida direta da distância percorrida é comparada com aquela obtida a partir da área de um gráfico v vs. t. As incertezas das medições são discutidas com base na lei de trânsito vigente

Resumo em Inglês:

The use of multiple photos, available in most popular digital cameras, is used here in the organization of a learning situation in kinematics. This work focuses the didactic transposition that could make a significant learning, achieved through the involvement of students in the collection, manipulation and interpretation of data, besides the re-signification given to objects of everyday life. The motion of a car is studied, on the basis on data taken directly from the speedometer. The direct measurement of distance is compared with that obtained from the area in a graphic v vs. t. Uncertainties of measurements are discussed on the basis of current traffic laws

Resumo em Português:

Neste artigo, discuto uma implementação de um experimento simples destinado a laboratórios didáticos de eletromagnetismo como material de apoio para a investigação de campos magnéticos e histerese pelo aluno, empregando o clássico método do anel de Rowland. Um gerador de sinal produz H em um anel toroidal de material ferromagnético enquando que o sinal captado por uma bobina sensora é amplificado e integrado, possibilitando que a curva de histerese do material seja visualizada na tela de um osciloscópio pelo método de figuras de Lissajous. Uma metodologia adequada para explorar o experimento em um grupo de alunos também é apresentada.

Resumo em Inglês:

In this paper, I discuss a simple experimental setup to be used in academic teaching laboratories in electromagnetism to support the student investigation of magnetic fields and hysteresis. It employs the classical Rowland ring method. A signal generator produces H in a toroidal ring made of ferromagnetic material while the signal picked up by a sensing coil is amplified and integrated, allowing the material hysteresis curve to be seen in a oscilloscope screen by plotting Lissajous curves. A student group methodological approach to explore the experiment is also presented.

Resumo em Português:

Neste artigo, discuto a construção de um indutímetro destinado a medidas de pequenas indutâncias em laboratórios didáticos de eletromagnetismo. Um oscilador empregando dois transístores produz um sinal cujo período pode ser medido com um osciloscópio e uma simples equação possibilita obter a indutância em microHenrys a partir do período em microssegundos. A função de transferência obtida para o indutímetro mostra uma boa precisão para medidas entre 5 e 1000 µH. Um exemplo de experimento em laboratório didático de eletromagnetismo com alunos e discussão dos resultados é apresentado.

Resumo em Inglês:

In this paper, I discuss the building of an induction meter to be used in small-inductance measurements in second-year electromagnetics teaching labs. An oscillator employing two transistors produces a signal whose time period can be measured with an oscilloscope and a simple equation allows to obtain the inductance in microhenrys from the period given in microsseconds. The induction meter transfer function show a remarkable accuracy for measurements within the 5 to 1000 µH. An example of activity class in electromagnetic teaching lab with a group of students and a discussion of results is also presented.

Resumo em Português:

Neste artigo, apresento detalhes da construção de um ensaio espectrofotmétrico em comprimentos de onda no visual e ultravioleta, a um custo muito baixo. O equipamento se destina ao uso de alunos de cursos da ciências da saúde em nível universitário durante atividades práticas de métodos de análise química analítica, físico-química ou biofísica. O aprendizado experimental de técnicas fundamentais espectrométricas e a comprovação quantitativa da lei de Lambert-Beer, que não pode ser feita integralmente com espectrofotômetros ultravioleta comerciais, é obtida facilmente com o aparato desenvolvido. Exemplos de experimentos em laboratório didático de biofísica são brevemente discutidos.

Resumo em Inglês:

In this paper, I present construction details of a spectrophotometric assay operating in visual and ultraviolet wavelengths at a very low cost. The equipment is intended to be used by first or second-year undergraduate students in health sciences during practical activities of methods in analytical chemistry, physical chemistry or biophysics. The experimental learning of fundamental spectrophotometric techniques and the quantitative determination of the Lambert-Beer law, which cannot be done with commercial UV spectrophotometers, is easily attained with the apparatus. Experimental examples in biophysics teaching labs are briefly discussed.

Resumo em Português:

A revisão de alguns artigos sobre experimentos mentais que apresentam alguma relação com o ensino sugere que o uso de alternativas didáticas que incluem essas experiências pode ser útil na aprendizagem de fenômenos difíceis de serem observados em condições de laboratório físico. Assim, neste artigo buscamos e analisamos algumas características destes experimentos que os potencializam como instrumentais para o ensino de física.

Resumo em Inglês:

A review of some articles on thought experiments shows that the use of these tools as resources seems to be very useful in understanding some phenomena that are very difficult to be observed in a real laboratory. In this paper we present an analysis and discussion about the very characteristics of though experiments as a potential instrument for physics teaching.

Resumo em Espanhol:

Eugène Bourdon es el casi desconocido inventor de uno de los instrumentos más conocidos por ingenieros en todo el mundo. El manómetro, o tubo de Bourdon, ha sido el equipo más utilizado para la medición de presión a escalas de laboratorio e industrial desde su introducción a mediados del siglo XIX. Su aparición en el mercado europeo, y casi inmediatamente después en el americano, se constituyó en el punto de partida para el paulatino pero firme reemplazo del por ese entonces muy común manómetro de mercurio por un elemento que respondía a la aplicación de un principio físico diferente. Su invención, para nada ajena a las usuales polémicas de prioridad de la época surgidas alrededor de importantes eventos científicos y tecnológicos, permitió subsecuentemente desarrollos en áreas relacionadas de instrumentación y control de procesos.

Resumo em Inglês:

Eugène Bourdon is the almost unknown inventor of one of the instruments most known by engineers around the World. From its introduction around the middle of XIX century, the Bourdon manometer or tube has been the most employed instrument for measuring pressure at laboratory and industrial scales. Its appearance in the European market, following by that in America, became a starting point for the gradual but firm replacement of the by then very usual mercury manometer through an element that worked based on a different physical principle. Its invention, oblivious to all the by then usual priority polemics around scientific and technological events, subsequently allowed developments in instrumentation and process-control related subjects.

Resumo em Português:

Este artigo tem como objetivo apresentar uma breve biografia de Stephen Gray, com dados sobre a vida pessoal, sobre os trabalhos e sobre o relacionamento deste pesquisador com a comunidade científica da sua época - início do século XVIII. Ao mesmo tempo o trabalho apresenta algumas dificuldades encontradas pelos pesquisadores para se elaborar uma biografia deste intrigante personagem das pesquisas em eletrostática, e apresenta também informações aos leitores sobre como localizar fontes de pesquisa em história da ciência disponíveis na internet.

Resumo em Inglês:

The goal of this paper is to present a short biography of Stephen Gray, with information about his life, his papers and his relationship with the scientific community of the beginning of the XVIIIth century. This work presents some difficulties encountered by those who are trying to elaborate a biography of this curious person related to researches in electrostatics. It also gives information on how to locate sources about history of science available over the internet.