Resumo em Português:

Resumo A produção de partículas em experimentos de colisões entre prótons fornece informações fundamentais dos mecanismos de conversão da energia inicial dos prótons num determinado número de partículas secundárias através da medida de sua Distribuição de Multiplicidade em interações nucleares fortes. Nesse contexto o Modelo Binomial Negativo tem sido extensivamente utilizado em estudos teóricos e em parametrizações das informações experimentais tornando-se, portanto, importante o conhecimento das hipóteses envolvidas na elaboração do modelo, de forma a propiciar adequada aplicação e interpretação de resultados. Efetuamos assim uma discussão do Modelo Binomial Negativo baseando-se na realização de um experimento aleatório clássico, que conduz e auxilia na obtenção da expressão analítica da Função de Probabilidade. Expressamos ainda a referida Função de Probabilidade em termos da Função Gama, da variável multiplicidade e da multiplicidade média adotando um procedimento matemático não encontrado na literatura específica. Implicações da aplicação do modelo no estudo de Distribuições de Multiplicidades em colisões entre prótons são discutidas.

Resumo em Inglês:

Abstract Particle production in proton collision experiments provides fundamental information on the mechanisms of initial energy conversion of protons in a number of secondary particles by measuring their Multiplicity Distribution in strong nuclear interactions. In this context, the Negative Binomial Model has been extensively used in theoretical studies and parameterization of experimental information, making it important to know the hypotheses involved in the elaboration of the model, in order to provide adequate application and interpretation of results. We thus conduct a discussion of the Negative Binomial Model based on the realization of a classic random experiment, which leads and assists in obtaining the analytical expression of the Probability Function. We also express the said Function of Probability in terms of the Gamma Function, the multiplicity variable and the average multiplicity adopting a mathematical procedure not found in the specific literature. Implications of the application of the model in the study of Multiplicities Distributions in collisions between protons are discussed.

Resumo em Inglês:

Abstract The topic of difficult understanding of adiabatic invariance in classical mechanics is dealt with in a more understandable way. Using the one-dimensional harmonic oscillator as an example, the goals of this paper are twofold. First, given a first-order parameter variation, the second-order magnitude of the correction to the adiabatic invariant is established in simple terms. Second, the identification of the action variable with the invariant quantity for slow variations of different parameters of the Hamiltonian is confirmed, by invoking the correct equation of motion in the derivation.

Resumo em Português:

Resumo Neste trabalho o problema clássico de uma partícula que descreve um arco de círculo ao deslizar pela superfície polida de um iglu esférico é estendido para o caso de um iglu elipsoidal. Neste caso, a altura na qual a partícula perde contato com a superfície do iglu passa a obedecer a uma equação cúbica com coeficientes que dependem dos parâmetros que determinam a trajetória elíptica. A solução analítica dessa equação é então obtida a partir do método de Cardano-Tartaglia.

Resumo em Inglês:

Abstract In the present work the classical problem of a particle which describes a segment of a circular path while sliding over a polished spherical surface of an igloo is extended to the case of an ellipsoidal igloo. In this case, the height in which the particle loses the contact with the surface of the igloo obeys a cubic equation whose coefficients depends on the parameters that determine the elliptical path. The analytical solution of this equation is then obtained through the method of Cardano-Tartaglia.

Resumo em Inglês:

Abstract This work analyses the counterpropagation of transversal plane waves in a linear, homogeneous, nondispersive, and isotropic medium. Although this is a traditional subject in disciplines associated with wave phenomena, a propagation analysis is not found in the literature. With this purpose, the resultant wave and consecutively its phase velocity in such system are obtained analytically. Instead of what happens with the individual waves, the analytical results demonstrate that the phase velocity of the resultant wave actually is not a constant and depends explicitly of the time or the spatial coordinates, and principally depends of the amplitudes of the individual waves. This last remarkable feature, when considering as example electromagnetic systems, can be used to adequately control and accelerate particles in a charged medium. Full agreement between the analytical and numerical results is found.

Resumo em Português:

Resumo Neste trabalho apresentamos a realização experimental da simulação do algoritmo de Deutsch através da montagem de um interferômetro de Mach-Zehnder, conforme proposta de Cabral e colaboradores [20]. O aparato montado permite a entrada simultânea dos dois qbits, conforme o circuito de Deutsch. Os resultados evidenciaram uma limitação desta interpretação. O interferômetro de Mach-Zehnder simula resultados de saída do circuito de Deutsch devido ao controle da diferença de fase entre os braços do interferômetro, independente do segundo qbit. Apesar do experimento ter sido realizado com um feixe intenso, mostramos a concordância dos resultados obtidos com o previsto para o caso de fótons únicos. Os resultados estão em sintonia com muitos trabalhos que utilizam feixes intensos para explorar princípios de informação e computação quântica, mostrando ser um cenário promissor para discussão e ensino de aspectos fundamentais da mecânica quântica.

Resumo em Inglês:

Abstract We present in this work the experimental realization of the simulation of Deutsch's algorithm using a Mach-Zehnder interferometer setup, as previously proposed by Cabral and coauthors [20]. Our setup allows the simultaneous entrance of two qbits, as in Deutsch's circuit. The results showed a limitation of this interpretation. The Mach-Zehnder interferometer simulates output results of Deutsch's circuit due to the control of phase difference between the arms of the interferometer, independently of the second qbit. Although our experiment was realized using a intense beam, we showed the concordance of our results with the expected results for unique photons. Our results agree with many works that use intense beams to explore the fundamentals of quantum information and quantum computation. It is an interesting scenario to discuss and teach fundamental aspects of quantum mechanics.

Resumo em Português:

Resumo Este trabalho apresenta, por meio do formalismo clássico dos cursos de termodinâmica, um estudo da relação entre a natureza quase estática de um processo termodinâmico e sua reversibilidade. Além disso, a partir dos resultados obtidos ao supor a reversibilidade para um processo termodinâmico composto por um subprocesso fundamentalmente irreversível, exploramos os limites de aplicação das leis da termodinâmica e as nuances contidas nas suas formulações gerais. Consideramos que este artigo possui dois caráteres bem definidos: o didático e o fundamental. O caráter didático fica evidente quando utilizamos as técnicas de cálculo para a extração das quantidades termodinâmicas nos processos infinitesimais e ao colocar o leitor em contato com as técnicas de demonstração por contradição (se uma hipótese leva a uma contradição, ela não pode ser tomada). Ambas as técnicas podem ser vistas como essenciais na abordagem de um número imenso de problemas em Física. Do ponto de vista fundamental, conseguimos evidenciar a íntima relação entre a Primeira e a Segunda leis da Termodinâmica quando lidamos com a determinação das condições de reversibilidade e existência dos processos termodinâmicos.

Resumo em Inglês:

Abstract This work presents, by means of the classical formalism of thermodynamics courses, a study of the relation between the quasi-static nature of a thermodynamic process and its reversibility. In addition, from the results obtained by assuming the reversibility of a thermodynamic process composed by a fundamentally irreversible sub-process, we explore the limits of application of the Laws of Thermodynamics and the nuances contained in its general formulations. We consider that this paper has two well defined purposes: didactic and fundamental. The didactic point of view is evident when we use the calculus techniques for the extraction of the thermodynamic quantities in the infinitesimal processes and by putting the reader in contact with the techniques of proof by contradiction (if a hypothesis leads to a contradiction, then it can not be assumed). Both techniques can be seen as essential in the approach of a huge number of problems in physics. From the fundamental point of view, we have been able to evidence the intimate relationship between the First and Second Laws of Thermodynamics when we deal with the determination of the conditions of reversibility and existence of thermodynamic processes.

Resumo em Português:

Resumo A teoria ondulatória da luz de Fresnel, longe de ser uma mera especulação teórica, gozava no século XIX de reconhecimento pela comunidade científica. Esse reconhecimento se devia à sua capacidade de poder explicar fenômenos com muita boa concordância com os resultados experimentais, ao menos até aproximações de primeira ordem em β(=V/c). Muitos autores já discorreram a respeito de todo panorama histórico no qual surgiu essa teoria e de suas implicações para a física da época, bem como também expuseram as evidências experimentais que a sustentaram, porém, nesses trabalhos não se discutem os pormenores de como essas observações e/ou experimentos corroboram a óptica de Fresnel. Nesse trabalho, nós mostramos como a teoria ondulatória de Fresnel é capaz de explicar observações experimentais conhecidos à sua época, são elas: a aberração da luz, o prisma e o espelho em movimento no éter, o experimento de Fizeau.

Resumo em Inglês:

Abstract The Fresnel's wave theory of light, far from being a mere theoretical speculation, enjoyed in the nineteenth century of recognition by the scientific community. This recognition was due to its ability to explain phenomena with very good agreement with the experimental results, at least up to first order approximations in β(=V/c). Many authors have already discussed the historical background in which this theory emerged and its implications for the physics by that time, as well as the experimental evidence supporting it, but the details of how these observations and / or experiments corroborate the Fresnel optics. In this work, we show how the Fresnel wave theory is able to explain experimental observations known at his time, namely: the aberration of light, the prism and the moving mirror in the ether, Fizeau's experiment.

Resumo em Português:

Resumo É comum, durante os cursos de graduação, estudarmos o fenômeno da difração de ondas eletromagnéticas por sistemas de fendas simples e dupla via teoria escalar da difração e a integral de Kirchoff. De maneira alternativa, analisamos aqui nesse trabalho os padrões de difração de elétrons por uma barreira ou fio delgado de comprimento variado, com e sem efeito de fase Aharonov-Bohm, via integrais de caminho de Feynman. Neste contexto observamos o gradativo surgimento e a predominância dos diferentes domínios da óptica, a fíisica e a geométrica, na região imediatamente anterior ao obstáculo, nos levando a um comportamento complementar ao observado na difração por fenda simples, em particular, quando o obstáculo torna-se muito maior que o comprimento de onda λ.

Resumo em Inglês:

Abstract It is common during undergraduate courses to study the phenomenon of diffraction of electromagnetic waves by single and double slit systems via scalar diffraction theory and the Kirchoff integral. Alternatively, we analyze here the diffraction patterns of electrons by a barrier or thin wire of varied length, with and without Aharonov-Bohm phase effect, via Feynman path integrals. In this context we observe the gradual emergence and predominance of the different domains of optics, the physical and the geometric, in the region immediately before the obstacle, leading to a behavior complementary to that observed in simple slit diffraction, in particular, when the obstacle becomes much larger than the wavelength λ

Resumo em Português:

Resumo O problema de três corpos trata de objetos puntiformes interagindo mutuamente através da força gravitacional de Newton. Ao longo de mais de três séculos, o estudo deste tipo de sistema levou ao desenvolvimento e ao aprimoramento de diversas técnicas matemáticas, tanto analíticas quanto numéricas, para a compreensão de problemas que envolvem sistemas dinâmicos. Este trabalho discute alguns desses resultados aplicados ao problema de três corpos restrito, formulado a partir da segunda lei de Newton e da lei da gravitação universal. Em particular, foi estudado o comportamento e a estabilidade de dois tipos importantes de soluções periódicas dessse problema: o alinhamento em linha reta de L. Euler e a coreografia em forma de oito de C. Moore. O software Mathematica foi utilizado para resolver o sistema dinâmico e gerar as imagens de movimento dos corpos, bem como calcular o conjunto de expoentes de Lyapunov associados a cada solução. Apesar do caráter inerentemente caótico do problema de três corpos observado nos expoentes de Lyapunov, a solução em oito é linearmente estável, como discutido nos trabalhos de C. Simó.

Resumo em Inglês:

Abstract The three-body problem deals with point objects interacting mutually through Newton's gravitational force. For more than three centuries, the study of this type of system has led to the development and improvement of several mathematical techniques, both analytical and numerical, for the understanding of problems involving dynamical systems. This paper discusses some of these results applied to the restricted three-body problem formulated from Newton's second law and the law of universal gravitation. In particular, the behavior and stability of two important types of periodic solutions of this problem were studied: L. Euler's straight-line alignment and C. Moore's figure-eight choreography. Mathematica software was used to solve the dynamical system and to generate the images of movement of the bodies, as well as to calculate the set of Lyapunov exponents associated with each solution. Despite the inherently chaotic character of the three-body problem observed in the Lyapunov exponents, the figure-eight solution is linearly stable, as discussed in C. Simó's works.

Resumo em Português:

Resumo Os atuais modelos de evolução estelar estabelecem que estrelas possuindo até cerca de oito vezes a massa do Sol dão origem a anãs brancas no final de suas vidas. Na década de 1920 surgiram trabalhos que descreviam tais objetos como formados essencialmente por um gás de elétrons e núcleons, de forma que a força de sua pressão de degenerescência equilibrava a contração gravitacional, originando corpos estáveis e de alta densidade. Na década de 1930 Subrahmanyan Chandrasekhar lançou sua abordagem ao problema das anãs brancas em artigos onde ele deduziu as densidades e a massa máxima permitida para essas estrelas. Tal valor máximo para a massa é hoje conhecido como limite de Chandrasekhar e o objetivo aqui é analisar os trabalhos originais de seu descobridor, mostrando de forma didática os passos que levaram à dedução desse importante resultado.

Resumo em Inglês:

Abstract The current stellar evolution models establish that stars which have up to approximately eight times the solar mass yield white dwarfs at the end of their lifes. Works appeared at the 1920s described such objects as formed essentially by a gas of electrons and nucleons, where the force of its degeneracy pressure equalized the gravitational contraction, giving rise to stable bodies with high densities. At the 1930s Subrahmanyan Chandrasekhar launched his approach to the white dwarf problem in papers where he deduced the densities and the maximum mass allowed for those stars. Such a maximum value is known nowadays as the Chandrasekhar limit and the aim here is to analyze the original papers by its discoverer, presenting in a didactic form the steps which led to the deduction of that important result.

Resumo em Inglês:

Abstract In this work, we present a simple method to obtain time average occupation of quantum systems with time-independent Hamiltonian. Our method is fast and can be used for system with large Hilbert space. The average occupation can give insights and help finding the best parameter to be used in experiments or for a more complex simulation using time-depended Hamiltonian and density matrix. As an example of application, we use this method to find the best parameters to send a laser to excite a two-level system coupled to cavity mode to a final state.

Resumo em Português:

Resumo A forma mais comum de definir matematicamente o momento angular é através da operação de produto vetorial como definido por Josiah Willard Gibbs e ao mesmo tempo por Oliver Heaviside. Neste sentido, a contribuição deste artigo é mostrar que a definição do momento angular também pode ser feita usando outros sistemas algébricos existentes e menos conhecidos da maioria dos estudantes, como a álgebra de Hamilton, a álgebra de Grassmann e a álgebra geométrica de Clifford. Por fim, realizamos uma comparação crítica entre estas definições e o seus significados.

Resumo em Inglês:

Abstract The most common way to mathematically define the angular moment is through the vector product operation as defined by Josiah Willard Gibbs and at the same time by Oliver Heaviside. This way, the contribution of this article is to show that the definition of angular moment can also be made using other algebraic systems existing and less known to most students, such as Hamilton algebra, Grassmann algebra and Clifford geometric algebra. Finally, we make a critical comparison between these definitions and their meanings.

Resumo em Inglês:

Abstract In this work, the divergence and curl operators are obtained using the coordinate free non rigid basis formulation of differential geometry. Although the authors have attempted to keep the presentation self-contained as much as possible, some previous exposure to the language of differential geometry may be helpful. In this sense the work is aimed to late undergraduate or beginners graduate students interested in mathematical physics. To illustrate the development, we graphically present the eleven coordinate systems in which the Laplace operator is separable. We detail the development of the basis and the connection for the cylindrical and paraboloidal coordinate systems. We also present in [1] codes both in Maxima and Maple for the spherical orthonormal basis, which serves as a working model for calculations in other situations of interest. Also in [1] the codes to obtain the coordinate surfaces are given.

Resumo em Português:

Resumo Neurônios respondem a estímulos externos emitindo sequências de potenciais de ação (trens de disparos). Desse modo, pode-se dizer que o trem de disparos é a resposta neuronal a um estímulo de entrada. Potenciais de ação são fenômenos do tipo “tudo ou nada”, isto é, um trem de disparos pode ser representado por uma sequência de zeros e uns. No contexto da teoria da informação, pode-se então questionar: quanta informação acerca do estímulo externo o trem de disparos carrega? Ou ainda, quais aspectos do estímulo são codificados pela resposta neuronal? Neste artigo, faz-se uma introdução à teoria da informação em que são apresentados aspectos históricos, conceitos fundamentais da teoria e aplicações à neurociência. A conexão com a neurociência é feita com o uso de demonstrações e discussões de diferentes métodos da teoria da informação. Exemplos são fornecidos com o uso de simulações computacionais de dois modelos de neurônios, o neurônio Poisson e o neurônio integra-e-dispara, e um modelo de rede de autômatos celulares. No ultimo caso, demonstra-se como se pode utilizar medidas da teoria da informação para reconstruir a matriz de conectividade de uma rede. Todos os códigos utilizados para estas simulações foram disponibilizados publicamente na plataforma GitHub, acessíveis pelo url: github.com/ViniciusLima94/ticodigoneural.

Resumo em Inglês:

Abstract Neurons respond to external stimuli by emitting sequences of action potentials (spike trains). In this way, one can say that the spike train is the neuronal response to an input stimulus. Action potentials are “all-or-none” phenomena, which means that a spike train can be represented by a sequence of zeros and ones. In the context of information theory, one can then ask: how much information about a given stimulus the spike train conveys? Or rather, what aspects of the stimulus are encoded by the neuronal response? In this article, an introduction to information theory is presented which consists of historical aspects, fundamental concepts of the theory, and applications to neuroscience. The connection to neuroscience is made with the use of demonstrations and discussions of different methods of the theory of information. Examples are given through computer simulations of two neuron models, the Poisson neuron and the integrate-and-fire neuron, and a cellular automata network model. In the latter case, it is shown how one can use information theory measures to retrieve the connectivity matrix of a network. All codes used in the simulations were made publicly available at the GitHub platform and are accessible trough the url: github.com/ViniciusLima94/ticodigoneural.

Resumo em Português:

Resumo Este artigo apresenta um experimento de bioimpedância voltado para estudantes da área da saúde e elaborado a partir de instrumentação tradicional encontrada em laboratórios de ensino de cursos de graduação. Essa proposta permite a introdução de grandezas físicas e conceitos básicos de circuitos elétricos através de um recorte interdisciplinar de medida de impedância do corpo humano e avaliação corporal. Sugere-se que o uso didático do experimento seja feito em etapas: (a) familiarização com o uso do osciloscópio e demais equipamentos, montagem do circuito equivalente para simular as medidas de bioimpedância e comparação das grandezas medidas e calculadas; (b) condução de medidas “in vivo” (c) cálculo das variáveis de interesse clínico a partir dos valores determinados experimentalmente de R e χc a 50 kHz e dos parâmetros antropométricos medidos. Concluiu-se que a operacionalização do experimento para fins didáticos é viável e seu emprego adequado para que os estudantes ascendam a uma melhor compreensão da medida de bioimpedância, tornando-se críticos em relação ao emprego de equipamentos comerciais na prática clínica. A exposição prática e conceitual usada reforça a importância de se re-examinar o propósito do conhecimento tradicional disciplinar na solução de problemas da área da saúde.

Resumo em Inglês:

Abstract This article presents a bioelectrical impedance experiment for health science students using the traditional instrumentation available in undergraduate laboratories. Such proposal allows the study of electrical circuits physical principles and basic concepts through an interdisciplinary approach of bioelectrical impedance measurements and body evaluation. The didactical use of the experiment can be done in steps: (a) familiarization with an oscilloscope and other equipment. The equivalent circuit must be built to simulate the bioelectrical impedance and also do the comparison between the physical and the calculated quantities; (b) implementation of “in vivo” measurements; (c) computation of clinical variables from anthropometric parameters and experimental values of R and χc at 50 kHz. The conclusion is that the proposal is viable and its usage is appropriate for a critical thinking of bioelectrical impedance comprehension including the use of commercial equipment in clinical practice. The practical and conceptual approach presented reinforces the importance of re-examine the purpose of the traditional disciplinary knowledge to deal with health science challenges.

Resumo em Espanhol:

Resumo Se desarrolla un estudio matemático de oscilaciones amortiguadas centrado en el cálculo de las constantes de la ecuación de movimiento, su significado matemático y sus implicancias en el comportamiento de los sistemas. Se ejemplifica el método de los valores iniciales para el cálculo de las constantes, tanto en oscilaciones libres como amortiguadas. Se deducen expresiones algebraicas para el modelo convencional amortiguado y se discuten comparativamente con las del formalismo de Crawford. Se discute el significado de las constantes y se ofrecen respuestas a algunas preguntas frecuentes entre estudiantes y profesionales. Se introduce el concepto de “función exponencial secante” y se establece la diferenciación entre ésta y la envolvente de la ecuación de movimiento. Se dan ejemplos de los errores sistemáticos cometidos al imponer arbitrariamente las constantes, y se discute su significado y razón matemática. En el apéndice, se deduce la ecuación general de oscilaciones amortiguadas y se ejemplifican los tres casos posibles de sistema (sobreamortiguamiento, amortiguamiento crítico, y oscilaciones subamortiguadas). Se deduce el modelo convencional de oscilaciones amortiguadas como un caso particular de la ecuación general.

Resumo em Inglês:

Abstract A mathematical study on the subject of damped oscillations is expounded, focused on the computation of the constants of the equation of movement, their mathematical meaning and their implications on the behavior of systems. Examples are given of the initial value method for computing the constants, both for free and damped oscillations. Algebraic expressions are deduced for the conventional damped model and they are comparatively discussed with those from Crawford's formalism. The meaning of the constants is discussed and answers are offered for questions frequently asked by students and professionals. The concept of secant exponential function is introduced, and the distinction between this function and the envelope of the equation of motion is established. Examples are given of systematic errors committed when constants are arbitrarily imposed, and their meaning and the mathematical reason is discussed. In the appendix, the general equation of damped oscillations is deduced and examples are given for all three possible cases of systems (overdamping, critical damping, and underdamped oscillations). The conventional model of damped oscillations is deduced as a particular case of the general equation.

Resumo em Inglês:

Abstract We aim to present an interdisciplinary way of showing the subject determinism versus stochasticity; and write the text in such a way that this subject can be treated from the point of view of physics teaching. We approach the technical part of this work intuitively and later we present this question in a more formal way. When the trajectory of a dynamical system in the phase space repeats itself after some time. We say that the system displays recurrence. Recurrence plots (RP) and recurrence quantification analysis (RQA) took place as tools to investigate this property. We employ the RP and the RQA the behavior of a long time series of the returns of the Bovespa index. We have carefully studied the obtention of the parameters for the phase space reconstruction of the supposed dynamical system which created the time series. After building the RPs for the time series of the returns, the values of the quantities from RQA were computed and then compared with values obtained for the randomized series. Our investigations suggest that the real financial market dynamics is a combination of deterministic chaos and stochastic behavior.

Resumo em Português:

Resumo A irradiância solar total (TSI) é definida como a energia emitida pelo Sol por unidade de área e recebida pela Terra. Durante muitos anos essa energia foi considerada constante, no entanto, hoje se sabe que há variações em diferentes escalas de tempo. A medição do valor absoluto da TSI precisar ser realizada em ambiente extraterrestre devido à influência da atmosfera na irradiância solar que atinge a superfície da Terra. Sendo a TSI uma variável imprescindível para quantificar a influência solar nas mudanças climáticas da Terra, a obtenção de medidas com a precisão e estabilidade necessária têm se demonstrado um grande desafio tecnológico. Nesse artigo é descrito o princípio de funcionamento e as particularidades dos radiômetros de substituição elétrica utilizados para medir a TSI no espaço.

Resumo em Inglês:

Abstract Total solar irradiance (TSI) is the solar energy per unit area received by the Earth. For many years, this energy was considered constant. However, it is known there are variations in different time scales. The TSI absolute value needs to be performed in an extraterrestrial environment due the Earth's atmosphere influence these measurements. The TSI is an important variable to quantify the solar influence on Earth's climate. For this purpose, high precision and stability measurements are necessary. These kind of measurements has proven to be a major technological challenge. This paper describes the operation mode and some characteristics of the electrical substitution radiometer (ESR) used to measure TSI in the space.

Resumo em Português:

Resumo Parte da comunidade de pesquisa em ensino de Física tem devotado atenção ao estudo de métodos ativos de ensino. Além da aprendizagem dos conteúdos, tais métodos buscam desenvolver habilidades associadas ao trabalho colaborativo e à argumentação. Contudo, o sucesso de tais iniciativas depende, entre outros fatores, do quanto os alunos se julgam capazes de realizar as atividades propostas pelo professor, ou seja, do nível de autoeficácia dos alunos em realizar determinadas ações. Nesse contexto, realizamos um estudo exploratório com o objetivo de analisar os impactos do método Episódios de Modelagem sobre as crenças de autoeficácia discente em aprender física, realizar atividades experimentais e trabalhar colaborativamente. Os resultados apontaram melhoras nos níveis de autoeficácia devido às experiências positivas, observações dos colegas e feedback dado pelo professor.

Resumo em Inglês:

Abstract Part of the Physics Education Research (PER) community has devoted its attention to the study of Active and Flipped Learning methods. Beyond learning, these methods seek to foster the development of collaborative work and argumentation skill, and also to decrease student's dropout rates. In experimental physics courses, some of those methods involve the scientific modeling learning (e.g., Modeling Instruction (MI) and Modeling Episodes (ME)). However, the success of such initiatives depends on how students judge themselves capable of carrying out the activities proposed by the teacher, that is, it depends on the student's self-efficacy in perform certain actions. Therefore, we propose a case-study with the purpose of analyze the impact of the ME on the students' self-efficacy beliefs about learning physics; conduct experimental activities; and work collaboratively. The results indicate positive changes in students' self-efficacy due to positive experiences, observation of the classmates, and teacher feedback.

Resumo em Português:

Resumo Neste artigo é proposto a utilização de um jogo didático como complementação metodológica para ensinar Física de altas energias, abordando a temática de Física de Partículas Elementares. A ideia é utilizar estratégias lúdicas e divertidas para ensinar fenômenos estudados no Grande Colisor de Hádrons (LHC), levando os participantes a fazerem novas descobertas didático-científicas, adquirir conhecimento e construírem conceitos que serão utilizados na formulação da teoria do bóson de Higgs e de sua detecção no experimento ATLAS. Embora tais conceitos tenham uma descrição quantitativa extremamente complexa, até certo ponto arraigada a uma análise experimental, é possível torná-la qualitativamente acessível sem precisar recorrer a formulações matemáticas avançadas, conservando, entretanto, seu caráter técnico.

Resumo em Inglês:

Abstract In this article it is proposed the use of a didactic game as a methodological complementation to teach High Energy Physics, addressing the theme of Elementary Particle Physics. The idea is to use playful and fun strategies to teach phenomena studied in the Hadron Large Collider (LHC), leading the participants to make new scientific discoveries, acquire knowledge and construct concepts that will be used in the formulation of the Higgs boson theory and its detection in the ATLAS experiment. Although such concepts have an extremely complex quantitative description, to some extent rooted in experimental analysis, it is possible to make it qualitatively accessible without having to resort to advanced mathematical formulations, while retaining its technical character.

Resumo em Português:

Resumo O ganho de aprendizado conceitual em disciplinas introdutórias de Física para alunos ingressantes na universidade, submetidos a diferentes abordagens metodológicas, foi medido com um instrumento padronizado internacionalmente reconhecido. O estudo envolveu 599 estudantes de engenharia, física e matemática do campus da USP de São Carlos, no primeiro semestre do ano de 2017. Dentre os principais resultados, está o perfil de conhecimento conceitual básico de entrada desses estudantes e sua correlação com o processo de seleção no vestibular. Avaliamos esses resultados e os ganhos conceituais obtidos dentro das diferentes turmas e cursos do campus, apresentando uma comparação direta e quantitativa dos desempenhos de turmas tradicionais com turmas que fazem uso de metodologias ativas. Esses resultados são também comparados com dados de estudos nacionais e internacionais, contribuindo para preencher uma lacuna ainda presente na literatura nacional, carente de estudos quantitativos em larga escala nessa área. Pudemos confirmar que turmas envolvidas com metodologias ativas de aprendizagem apresentam maior ganho conceitual ao fim do curso, em concordância com a literatura internacional, obtendo-se neste estudo, em média, um ganho normalizado duas vezes maior.

Resumo em Inglês:

Abstract The gain of conceptual learning in introductory Physics of incoming students at the university, submitted to different methodological approaches, was measured with a standardized and internationally recognized instrument. The study involved 599 engineering, physics and mathematics students from São Carlos campus of the University of São Paulo (USP), during the first semester of 2017. Among the main results is the basic conceptual knowledge profile of these students and their correlation with the admission process. We evaluate these results and the conceptual gains obtained within the different classes and courses of the campus, presenting a direct and quantitative comparison of the performances of traditional classes with classes that make use of active learning methodologies. These results are compared with data from national and international studies, contributing to fill a gap still present in the national literature, lacking large-scale quantitative studies in this area. We were able to confirm that classes involved with active learning methodologies present greater conceptual gain at the end of the course, in agreement with the international literature, obtaining in this study, on average, a normalized gain two times higher.

Resumo em Português:

Resumo Temos adaptado para o formato 3D para celular um antigo vídeo encenado pelo ator Luís Otávio Burnier. Utilizamos como visualizador uma versão própria do estereoscópio de Brewster e reivindicamos o uso correto do nome do aparelho. Para edição escolhemos o software Blender, cuja plataforma é livre. Com ele conseguimos corrigir erros ocasionados pelo aparato de filmagem. Atingimos um vídeo de boa qualidade em relação ao efeito de 3D, que pode ser facilmente observado por qualquer pessoa usando um estereoscópio comercial ou o que apresentamos.

Resumo em Inglês:

Abstract We adapted for the 3D mobile format an old video performed by the actor Luís Otávio Burnier and claim on the proper name of the Brewster stereoscope. The software we chose for editing was Blender, whose platform is free and with whom we can correct errors caused by the filming device. We achieved an excellent 3D effect which can be easily observed through a commercial stereoscope or with the one we present.

Resumo em Português:

Resumo Construímos um sistema simples e barato que simula o processo de acomodação do olho humano. Utilizou-se uma lente bola flexível, feita de preservativo masculino de látex cheio de água, e dois lasers de diodo, que podem passar da condição de colimados a de divergentes, ajustando-se seus suportes rotatórios. O aparato serviu para aulas de óptica no ensino médio. Os educandos calcularam e mediram a distância focal da lente bola (fmedido/fcalculado = 0,94 ± 0,06) e estudaram como a vista humana vai da condição de relaxada para a condição de focalizar objetos próximos, contraindo a lente (simulando o que faz o cristalino). Discute-se também outros detalhes da acomodação da vista humana.

Resumo em Inglês:

Abstract We build a simple and inexpensive system that simulates the process of human accommodation. We used a ball lens, made of a male latex condom filled with water, and two diode lasers that can change from collimated to divergent beams, adjusting their rotatory supports. The device is suitable for secondary classes in optics. Students have calculated and measured the focal length of the ball lens (fmeasured /fcalculated = 0.94 ± 0.06) and have studied how human vision shifts from the relaxed condition to the condition of visualizing nearby objects, by squeezing the lens (simulating the crystalline work). Other details of human vision accommodation are also discussed.

Resumo em Português:

Resumo Neste trabalho, apresentamos um experimento de baixo de custo para estudar o fenômeno do arrasto magnético. Trata-se de um tema difícil de ser abordado experimentalmente, principalmente em escolas que não dispõe de um laboratório especializado. O experimento possibilita a discussão da Lei de Faraday e das correntes de Foucault de forma prática e com poucos recursos físicos. A aquisição dos dados é realizada por meio um smartphone. O tratamento dos dados é realizado pela a associação de uma ferramenta de vídeo-análise, o software livre Tracker, e uma ferramenta de ajuste e tratamento de dados, o software livre LibreOfficeCalc. Dessa forma, a atividade experimental proposta neste texto pode se ajustar as mais diversas realidades escolares.

Resumo em Inglês:

Abstract In this work, we present a low-cost experiment to study the phenomenon of magnetic drag. It is a difficult subject to be studied experimentally, especially in schools that do not have a laboratory. The experiment makes possible the discussion about the Faraday's Law and the Foucault currents, in a practical way and using only few physical resources. The data acquisition is carried out through a smartphone. The data processing is performed by the association of a video-analysis tool, the free software Tracker, and a data analysis tool, the free software LibreOfficeCalc. In this way, the experimental activity proposed in this text can be adpated to the most diverse school realities.

Resumo em Português:

Resumo No ensino de ciências, os relatos acerca de contribuições de personagens importantes da história da física são, por vezes, simplistas, focando apenas em experimentos ditos cruciais ou descobertas pontuais, sem levar em consideração aspectos do contexto em que o pesquisador estava imerso. Esse é o caso da figura de Thomas Young que, em relação à teoria ondulatória da luz, costuma ser associado ao experimento de dupla fenda, na maioria das vezes. Neste trabalho, propomos apresentar, de maneira detalhada, a contribuição dada por Thomas Young para o desenvolvimento da teoria ondulatória da luz dentro do contexto geral da época, com ênfase nos aspectos conceituais e epistemológicos, visando contribuir para a discussão de aspectos da Natureza da Ciência (NDC) no ensino de ciências.

Resumo em Inglês:

Abstract In science teaching, reports concerning contributions from important characters in the History of Physics are, most of time, simplistic, focusing only on crucial experiments or specific findings, without considering the aspects of the context in which the researcher was immersed. This is the case of the figure of Thomas Young, who – regarding the wave theory of light – is often associated with the double-slit experiment. In this paper, we present, in a detailed way, the contribution given by Thomas Young for the development of the wave theory of light. Considering the general context of the time, we emphasize the conceptual and epistemological aspects, aiming to contribute for the discussion on Nature of Science (NoS) aspects in science teaching.

Resumo em Português:

Resumo O modelo cosmológico de Eudoxo de Cnido (408 - 355 a.C.), o modelo das esferas concêntricas, representa o primeiro modelo matemático da cosmologia, o qual tenta explicar o movimento dos corpos celestes. Através dos comentários de Aristóteles (384 - 322 a.C.), dos escritos de Simplício (490 - 560 d.C.) e das abordagens feitas por historiadores e matemáticos do século XIX, será apresentada a reconstrução matemática clássica deste modelo. Também utilizamos um método matemático moderno, o método das matrizes de rotação, para ilustrar os movimentos planetários que resultam do modelo de Eudoxo, e determinar a equação paramétrica da hipópede. Devido à inexistência dos registros históricos originais do modelo, é necessário abordar as principais críticas a esta reconstrução clássica do século XIX, entre elas, a unicidade da reconstrução do modelo. No entanto, mesmo com todas as incertezas na reconstrução, ao longo dos séculos, o modelo de Eudoxo se apresenta como a primeira tentativa de entender, com as observações e as ferramentas da matemática da época, os movimentos do Sol, da Lua e os movimentos retrógrados dos planetas, e este trabalho dedica-se a discutir estas características de forma ampla, esgotando as principais obras apresentadas na literatura.

Resumo em Inglês:

Abstract The cosmological model of Eudoxus of Cnidus (408 - 355 BC), the concentric spheres model, represents the first mathematical model of cosmology, which attempts to explain the motion of celestial bodies. Through the comments of Aristotle (384-322 BC), the writings of Simplicius (490-560 AD) and the approaches made by 19th century historians and mathematicians, the classical mathematical reconstruction of this model will be presented. We also use a modern mathematical method, the rotation matrix method, to illustrate the planetary motions that result from the Eudoxus model, and to determine the parametric equation of the hippopede. Due to the inexistence of the original historical records of the model, it is necessary to consider the main criticisms of this classic reconstruction of the nineteenth century, among them, the uniqueness of the reconstruction of the model. However, even with all the uncertainties in the reconstruction, over the centuries, the Eudoxus model presents itself as the first attempt to understand, with the observations and tools of mathematics of the time, the movements of the Sun, the Moon and the movements retrograde of the planets, and this work is dedicated to discuss these characteristics broadly, exhausting the main works presented in the literature.

Resumo em Português:

Resumo Construímos uma plataforma de gravação magnética de fios a partir da sucata de um clássico gravador Webster-Chicago. O gravador de fios recuperado utiliza um motor para controlar engrenagens acopladas e mover carreteis que transportam um fio que passa por uma cabeça indutora. O som captado por um transdutor pode ser gravado diretamente no fio pela cabeça indutora e a mesma cabeça faz a leitura por um processo recíproco. Comparamos o sinal gravado direto da cabeça de gravação com o mesmo sinal com correção de distorção (polarização de corrente contínua e corrente alternada) e discutimos a relação sinal/ruído e a distorção de gravações em fios de aço.

Resumo em Inglês:

Abstract We built a magnetic wire recording platform from the scrap of a classic Webster-Chicago recorder. The restored wire recorder uses a motor to control coupled gears and to move trolleys carrying a wire passing through an inductive head. The sound picked up by a microphone is recorded directly within the wire by the inductive head and the same head performs the reading by a reciprocal process. We compared the recorded signal directly from the recording head with the same signal with distortion correction (DC and AC bias) and discussed the signal to noise ratio and distortion of recordings on steel wires.

Resumo em Português:

Resumo Neste trabalho, discute-se o papel do experimento de 1950 realizado pela física sino-estadunidense Chien Shiung Wu, em colaboração com seu assistente de pesquisa, Irving Shaknov, nas discussões sobre os fundamentos da teoria quântica. O trabalho citado, que ficou conhecido como experimento WS, é comumente apontado como sendo o primeiro experimento realizado capaz de representar o fenômeno que hoje é conhecido como entrelaçamento quântico, tornando-se a chave para o desenvolvimento de novas tecnologias, tais como, a criptografia, a teleportação e a computação quântica. Esse experimento garante a Wu um papel fundamental no que diz respeito à corroboração da Segunda Revolução Quântica, tornando-se ainda um episódio importante para garantir a visibilidade das mulheres na história da física e da teoria quântica.

Resumo em Inglês:

Abstract In this paper, we discuss the role of the 1950 experiment conducted by Sino-American physics Chien Shiung Wu in collaboration with his research assistant, Irving Shaknov, in the discussions about the foundations of quantum theory. The quoted work, known as the WS experiment, is commonly referred to as the first realized experiment capable of representing the phenomenon that is now known as quantum entanglement, becoming the key to the development of new technologies such as cryptography, teleportation and quantum computing. This experiment guarantees Wu a fundamental role in corroborating the Second Quantum Revolution, and is still an important episode to ensure the visibility of women in the history of physics and quantum theory.

Resumo em Português:

Resumo Comentam-se nessas notas resultados obtidos em trabalho publicado neste periódico sobre a eletrostática em sistemais coloidais, Revista Brasileira de Ensino de Física 40, e5408 (2018).

Resumo em Inglês:

Abstract Some remarks about results of an article published in this journal, Revista Brasileira de Ensino de Física 40, e5408 (2018), concerning electrostatics applied to colloidal systems are presented.