Scielo RSS <![CDATA[Revista Brasileira de Ensino de Física]]> http://www.scielo.br/rss.php?pid=1806-111720060004&lang=en vol. 28 num. 4 lang. en <![CDATA[SciELO Logo]]> http://www.scielo.br/img/en/fbpelogp.gif http://www.scielo.br <![CDATA[<B>Using antimatter in modern medicine</B>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1806-11172006000400001&lng=en&nrm=iso&tlng=en Neste artigo, fazemos uma breve exposição de como um dos conceitos fundamentais da física moderna, a existência de antimatéria, tem aplicação na medicina, na chamada tomografia por emissão de pósitrons (PET na sigla em inglês). Ela consiste na produção de imagens tomográficas digitais do organismo que são obtidas pela detecção da radiação produzida na aniquilação do pósitron com o elétron.<hr/>In this paper we discuss how the existence of antimatter, one of the main concepts of modern physics, is used in modern medicine in the so-called positron emission tomography (PET). It consists of bringing about digital images of the body, which are obtained through the detection of the radiation produced in the electron-positron annihilation. <![CDATA[<B>Parametric perturbation in quantum mechanics</B>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1806-11172006000400002&lng=en&nrm=iso&tlng=en Estuda-se a perturbação causada pela variação dos próprios parâmetros definindo o sistema quântico, como no caso de ocorrer variação no tempo da carga nuclear num átomo hidrogenóide. Mostra-se que quando a variação é lenta comparada com o período das excitações quânticas, o sistema se mantém no estado original. Isto já não ocorre quando a variação é rápida - como seria no caso de uma emissão nuclear b -, quando as excitações são finitas não permitindo que a aproximação de dois níveis seja satisfatória. Neste caso, deve-se invocar a continuidade da função de onda no momento da descontinuidade do parâmetro para se obter as amplitudes excitadas.<hr/>We study the perturbation caused by the variation of parameters defining the quantum system itself, as would be the case of a temporal change in the nuclear charge of a hydrogenic atom. It is shown that the system remains practically in the original state whenever the variation of the parameter in relation with the period of the quantum oscilations is small. This is not the case for a sudden variation - as in the case of a nuclear b desintegration -, when finite excitations do occur. In this case is easier to match by invoking the continuity of the wave function during the sudden parameter change in order to obtain the excited amplitudes. <![CDATA[<B>A recurrent problem in geometrical optics</B>: <B>a not perceived image discontinuity at the magnifying glass</B>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1806-11172006000400003&lng=en&nrm=iso&tlng=en Poderíamos estar olhando para um objeto através de uma lupa e não perceber a súbita inversão de imagem - de virtual e direita para real e invertida - quando o objeto é afastado para além do plano focal? No presente artigo mostramos que isto efetivamente acontece, e também com certas lentes de óculos, como as lentes comuns de leitura.<hr/>Could we be looking at an object across a magnifying glass without perceiving the sudden image inversion - from virtual and erect to real and inverted - when the object moves away from the lens to a place a little farther than the focal distance? In this article we show that this effectively happens, as well with some eyeglasses lenses, like common reading glasses. <![CDATA[<B>The physics of mechanical oscillations in musical instruments</B>: <B>example of berimbau</B>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1806-11172006000400004&lng=en&nrm=iso&tlng=en Neste trabalho apresentamos uma breve discussão sobre a propagação de ondas mecânicas em meios elásticos, em particular ao longo de cordas e no ar. Os princípios básicos da propagação de ondas são ilustrados com o funcionamento de instrumentos musicais, tomando como exemplo um instrumento típico do estado da Bahia e conhecido por todos os brasileiros, o berimbau.<hr/>In this work it is discussed the wave propagation in an elastic medium, particularly along strings and the air. The basic principles of the wave propagation are presented, taking as an example case a typical instrument from the state of Bahia, well known by all Brazilians, the berimbau. <![CDATA[<B>The Busch helical method and the determination of the horizontal component of Earth's magnetic field</B>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1806-11172006000400005&lng=en&nrm=iso&tlng=en Este trabalho apresenta uma proposta experimental no estudo dos aspectos fenomenológicos envolvidos na trajetória de um feixe de elétrons sob a ação de campos elétricos e magnéticos. Os resultados deste trabalho estão sendo usados na disciplina de Estrutura da Matéria com o objetivo que os alunos possam compreender os princípios básicos envolvidos na construção de microscópios eletrônicos tais como a convergência de um feixe divergente de elétrons e a conseqüente formação da hélice cilíndrica no método de Busch para a determinação da carga especifica do elétron. Além disso pode-se, a partir desse movimento, determinar a intensidade da componente horizontal do campo magnético terrestre.<hr/>This article deals with an experimental proposal for studying physical phenomena associated to the trajectory of an electron beam submitted to electric and magnetic fields. The results of this work are being used in the discipline Structure of the Matter aiming that the students can understand basic principles involved in the construction of electron microscopes as the convergence of a divergent electron beam and the consequent formation of the cylindrical helix in the Busch helical method for the determination of the ratio e/m of the electron. Besides, this work shows how we can determine the intensity of the horizontal component of the Earth's magnetic field through the produced by the cylindrical helix. <![CDATA[<B>A very short introduction to the concise geometric algebra of the electromagnetism</B>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1806-11172006000400006&lng=en&nrm=iso&tlng=en Faz-se uma brevíssima introdução à álgebra geométrica aplicada ao eletromagnetismo para mostrar como as equações de Maxwell se reduzem a uma única equação nesta linguagem muito concisa.<hr/>A very short introduction of the geometric algebra applied to the electromagnetism is carried out in order to show that the Maxwell equations are contained in a single equation when such a concise formalism is employed. <![CDATA[<B>CAD experiments for teaching electrostatic</B>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1806-11172006000400007&lng=en&nrm=iso&tlng=en O artigo descreve um experimento para o ensino de eletrostática utilizando programas para cálculo de campos baseados na técnica dos elementos finitos. Avalia as dificuldades de acesso aos programas de simulação de campos. Inclui uma série de recomendações relativas à escolha e preparação dos experimentos que compõem um laboratório para simulação de campos. Utiliza diferentes configurações de um capacitor de placas planas e paralelas para inspecionar fenômenos localizados e calcular grandezas globais. Um estudo comparativo de métodos analíticos e numéricos para cálculo de capacitância e força eletrostática é apresentado.<hr/>The paper describes a CAD experiment for teaching electrostatic using field simulators based on finite element methods. Difficulties related to accessibility of the field simulation software accessibility are addressed. Recommendations on the choice and preparation of the experiments are given. Different configurations of a flat parallel-plate capacitor are used to probe local phenomena and compute global characteristics. A comparison study of analytical and numerical methods for the calculation of capacitance and electrostatic force is included. <![CDATA[<B>Investigation of model building in the study of a physics issue using a qualitative computer model environment</B>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1806-11172006000400008&lng=en&nrm=iso&tlng=en A integração de tecnologias de informação e comunicação no contexto educacional tem sido tema de diversos congressos e simpósios ao redor do mundo e no Brasil. Neste sentido, vários estudos têm sido realizados com o objetivo de se obter metodologias que tornem efetivo o emprego das novas tecnologias no ensino. Este artigo mostra um estudo que investigou a interação entre estudantes universitários da área de ciências exatas e um ambiente de modelagem computacional qualitativo em atividades de modelagem expressiva. Os resultados obtidos mostram que os estudantes foram capazes de criar e modificar o modelo do sistema proposto a partir de suas próprias concepções.<hr/>The integration of information and communication technologies into the educational context has been the subject of several symposiums and conferences around the world and also in Brazil. Many studies have been carried out for developing methodologies that turn successful their application in the learning process. This paper shows a study that investigate the interaction between graduate students from physics and engineering areas and activities of a qualitative computer modelling environment expressive modelling activities. Results show that the students were able to build up and modify the model from the system proposed, starting from their own ideas. <![CDATA[<B>Possible tokens of operational invariants presented by students regarding concepts of thermodynamics</B>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1806-11172006000400009&lng=en&nrm=iso&tlng=en Este trabalho apresenta os primeiros resultados de uma pesquisa cujo objetivo é investigar dificuldades na aprendizagem de conceitos da termodinâmica, apresentadas por estudantes do ensino médio e técnico, que podem servir de indicadores para futuras investigações sobre os chamados invariantes operatórios de Vergnaud. Tais invariantes normalmente implícitos na estrutura cognitiva dos estudantes podem servir como obstáculo à aprendizagem de conceitos. A pesquisa foi realizada com 99 estudantes da Fundação Escola Técnica Liberato Salzano Vieira da Cunha em Novo Hamburgo, RS, Brasil e nela fez-se uso de um instrumento envolvendo situações a respeito de conteúdos da termodinâmica que foram respondidas pelos estudantes. Encontraram-se, nas respostas dos estudantes, indicadores de possíveis invariantes operatórios.<hr/>This paper presents preliminary findings of a research study designed to investigate some difficulties presented by technical and high school students, regarding thermodynamical concepts, that might be indicators for future studies concerning the so-called Vergnaud's operational invariants. Those invariantes which are usually implicit in students' cognitive structure might function as obstacles to concept learning. The study was carried out with 99 students from Liberato Salzano Vieira da Cunha Technical School, in Novo Hamburgo, RS, Brazil. Students' answers to a questionnaire involving thermodynamical problem-situations were analysed and some possible indicators of operational invariants were found. <![CDATA[<B>Construction of concepts of modern physics and on the nature of science with the support of hypermedia</B>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1806-11172006000400010&lng=en&nrm=iso&tlng=en Apresentam-se os resultados de uma pesquisa sobre a construção de conceitos de Física Moderna e sobre a natureza da Ciência com o apoio da hipermídia, que envolveu a produção e avaliação de um software educacional. A proposta didática fundamentou-se na Teoria da Aprendizagem de Ausubel, em orientações para a implementação de sistemas hipermídia educacionais e em abordagens derivadas da pesquisa em Ensino de Ciências, dentre as quais o enfoque Ciência-Tecnologia-Sociedade, ponderações quanto à importância pedagógica da História e Filosofia da Ciência e considerações sobre a inserção de Física Moderna no Ensino Médio. O programa foi avaliado por pesquisadores de Ensino de Física e licenciandos de Física e, após a incorporação de algumas sugestões realizadas, foi testado por estudantes do terceiro ano do Ensino Médio de uma escola pública. Obtiveram-se indícios de que o uso do computador foi fator de motivação dos estudantes; a diversidade de elementos de mídia auxiliou-os a fixar a atenção sobre o conteúdo e favoreceu a visualização e interpretação dos fenômenos, facilitando ainda o raciocínio; o hipertexto estruturado em conformidade com princípios ausubelianos contribuiu para a percepção da relação entre os conceitos e ajudou no desenvolvimento de subsunçores para apoiar a aprendizagem subseqüente. Constatou-se que a proposta didática avaliada favoreceu a evolução das concepções da maior parte dos estudantes quanto ao conceito de equivalência massa-energia e suas implicações; às relações entre Ciência, Tecnologia e Sociedade, incluindo aspectos ambientais e políticos; ao papel da Ética no desenvolvimento e aplicação dos conhecimentos científicos; ao progresso da Ciência ao longo do tempo.<hr/>The results of a research that involves production and evaluation of a hypermedia about concept development of Modern Physics and the nature of Science are presented. The didactic proposal was based in Ausubel's Learning Theory, on orientations for the implementation of educational hypermedia systems and also took into account results of research in Science Teaching, such as, Science-Technology-Society, reflections on the pedagogical importance of the History and Philosophy of Science and considerations about Modern Physics insertion in high school. The hypermedia was evaluated by a group of Physics Teaching researchers and in training (for Physics Teaching) undergraduate students. After some of the suggestions made in this study were introduced in the system, it was tested with a group of third-year students of a public high school. The information obtained shows that the use of the computer was a motivating factor for the students. The diversity of elements of the software helped them to maintain interest in the content and also contributed to the visualization and interpretation of phenomena, thus, facilitating their reasoning. The hypermedia, structured in accordance with ausubelian principles, contributed to their perception of concepts relationships and helped them to develop subsumers to support their subsequent learning. The results show that this type of instruction facilitates the evolution of the conceptions most of the student held before, related to: the concept of mass-energy equivalence and its implications; the relationships between Science, Technology and Society and their environmental and political implications; the role of Ethics in the development and application of scientific knowledge and the evolution of Science. <![CDATA[<B>Computational modelling and simulation activities to help the meaningful learning of electricity basic concepts</B>: <B>part I - simple electric circuits</B>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1806-11172006000400011&lng=en&nrm=iso&tlng=en Neste artigo analisamos diferentes concepções e raciocínios dos alunos sobre conceitos básicos envolvidos em circuitos elétricos simples, que se tornam obstáculos para a aprendizagem, e apresentamos um produto de um trabalho de pesquisa, que consiste em um conjunto de atividades de simulação e modelagem computacionais, desenvolvidas com o software Modellus, levando em conta tais dificuldades, com o objetivo de auxiliar o aluno a superá-las.<hr/>In this paper we analyze different student's conceptions and reasonings regarding basic concepts involved in simple electric circuits, that become obstacles for the learning, and present a product of a research work, that consists in a set of computational modeling and simulation activities, developed with the software Modellus, taking into account such difficulties to help students to surpass them. <![CDATA[<B>An interpretation for difficulties faced by the students in a physics laboratory</B>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1806-11172006000400012&lng=en&nrm=iso&tlng=en Utilizando uma abordagem da sociologia, apresentamos neste trabalho uma interpretação para dificuldades e erros apresentados por estudantes em atividades programadas num laboratório didático. O entendimento de conceitos típicos de uma aula de laboratório, como medida, incerteza, flutuação etc., é analisado a partir de material escrito por estudantes, seus exercícios e relatórios. Consideramos que os erros e as dificuldades apresentados pelos estudantes no trabalho no laboratório devem-se a uma concepção de senso comum relativa à Física e à realidade que ela representa e descreve. A Ciência é definida dentro de uma esfera de realidade diferente daquela considerada cotidianamente e, dentro da esfera científica, os conceitos de medida precisam respeitar critérios adequados e concebidos cientificamente.<hr/>Making use of a sociological approach we present in this paper an interpretation for difficulties and mistakes shown by students during programmed activities in a laboratory class. The understanding of typical laboratory concepts such as measurement, uncertainty, fluctuation etc., is analyzed from the written material produced by students, their exercises and reports. We consider that errors and difficulties shown by students in laboratory work originate from a common sense conception concerning physics and the reality it describes and represents. Science is defined within a reality sphere that is different from that considered in everyday life and, inside the scientific sphere, measurement concepts should respect adequate criteria that are established scientifically. <![CDATA[<B>Construction of semiconductor physics meanings in secondary school</B>: <B>basis and results of a research</B>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1806-11172006000400013&lng=en&nrm=iso&tlng=en En este trabajo, exponemos la necesidad de emprender investigaciones didácticas orientadas a integrar las nociones básicas de física de semiconductores en el currículo de ciencias de Educación Secundaria. Ello tiene como objetivo servir de complemento y apoyo al estudio de la electrónica en el área de tecnología. En este sentido, presentamos los resultados de un estudio sobre las concepciones y dificultades de aprendizaje de alumnos de 3º de ESO (14-15 años), acerca del comportamiento de los semiconductores.<hr/>In this paper, we point out the need for undertaking investigations oriented to insert basic notions of semiconductor physics in the secondary school science curriculum. The aim is to give support to the study of Electronics into Technology Area. In this sense, we present results of a research carried out with secondary school students (14-15 years), about theirs conceptions and learning difficulties about the electrical behaviour of semiconductors. <![CDATA[<B>A remark about the relationship between relativity theory and idealistic philosophy</B>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1806-11172006000400014&lng=en&nrm=iso&tlng=en En este trabajo, exponemos la necesidad de emprender investigaciones didácticas orientadas a integrar las nociones básicas de física de semiconductores en el currículo de ciencias de Educación Secundaria. Ello tiene como objetivo servir de complemento y apoyo al estudio de la electrónica en el área de tecnología. En este sentido, presentamos los resultados de un estudio sobre las concepciones y dificultades de aprendizaje de alumnos de 3º de ESO (14-15 años), acerca del comportamiento de los semiconductores.<hr/>In this paper, we point out the need for undertaking investigations oriented to insert basic notions of semiconductor physics in the secondary school science curriculum. The aim is to give support to the study of Electronics into Technology Area. In this sense, we present results of a research carried out with secondary school students (14-15 years), about theirs conceptions and learning difficulties about the electrical behaviour of semiconductors. <![CDATA[<B>Gödel works and the named exact sciences</B>: <B>to honor centenary of the birth of Kurt Gödel</B>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1806-11172006000400015&lng=en&nrm=iso&tlng=en Após uma breve resenha da vida de Gödel, assinalando as origens de suas tradições intelectuais, são analisados o seu teorema da completude, o seu trabalho de tese, o teorema da incompletude e o teorema sobre a impossibilidade de demonstrar a consistência de sistemas formais complexos dentro do mesmo sistema formal. A seguir, são discutidas suas contribuições à independência da Hipótese do Contínuo e do Axioma de Escolha dos outros axiomas da teoria dos conjuntos. Nesse contexto são finalmente discutidas algumas idéias em relação à pequena influência que as contribuições de Gödel, para descrever alguns dos limites do pensamento racional, têm tido nas assim chamadas ciências exatas ou naturais, especialmente, Física e Química. Algumas reflexões são, nesse sentido, propostas.<hr/>After a brief review of the Gödel life, pointing out the origins of his intellectual traditions, his completeness theorem, his thesis work, the incompleteness theorem and the theorem about the impossibility to demonstrate the consistence of a complex formal system in the same formal system are analyzed. In the following his contributions to the independence of the Hypothesis of Continuous and the Axiom of Choice of the other axioms of the set theory are discussed. Under this context some ideas about the small influence that the contributions of Gödel to describe some limits of the rational thought have had in the so called natural or exact sciences, specially, Physics and Chemistry are finally discussed and some reflections are, in this sense, proposed. <![CDATA[<B>Gödel and Einstein</B>: <B>what if time does not withstand a friendship?</B>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1806-11172006000400016&lng=en&nrm=iso&tlng=en Algumas amizades resistem ao teste do tempo. Mas o que dizer quando o próprio tempo não resiste a uma amizade? Em 1949 Kurt Gödel publicou um artigo no qual apresentava uma solução exata das equações de Einstein - que veio a ser conhecida como Universo de Gödel - na qual era possível, ao menos teoricamente, viajar no tempo. Neste artigo discuto as implicacões Físicas e filosóficas deste importante trabalho bem como o caráter da fecunda amizade entre Gödel e Einstein.<hr/>Some friendships withstand the whims of time. But what if time proper does not withstand the congeniality of a friendship? In 1949 Gödel presented a solution to Einstein's equations - the so-called Gödel's Universe - according to which it would be possible, at least theoretically, to travel back in time. In this article I discuss the physical and philosophical implications of Gödel's work as well as the proficuous friendship with Einstein. <![CDATA[<B>The fundamental principles of physics and the history of physics</B>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1806-11172006000400017&lng=en&nrm=iso&tlng=en Ressaltamos a natureza empírica dos princípios da Física, emfatizando sua independência quanto à sua aplicabilidade, característica que os acompanham ao longo da história da própria Física. Fazemos também uma revisão das diferentes roupagens destes princípios no desenvolvimento de algumas teorias físicas.<hr/>We point out the empirical nature of the fundamental principles of physics and emphasize the independence of this principles from theories and its formalization. We give also different expressions for these principles associated to different formulations of some physical theories. <![CDATA[<B>Build-up and characterization of a photoelectric cell for didactic purposes</B>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1806-11172006000400018&lng=en&nrm=iso&tlng=en Este artigo apresenta o desenvolvimento e a caracterização de uma célula de efeito fotoelétrico e um sistema de excitação e de medição adequados para uso didático em aulas de Física. A célula é semelhante às primeiras desenvolvidas no século XIX, e o sistema de medição envolve transistores, uma bateria e um multímetro, e permite estimar a corrente fotoelétrica produzida na célula. O desenvolvimento é uma resposta à inexistência de células fotoelétricas comerciais disponíveis, que tem impedido os professores de trabalhar concretamente esse conteúdo.<hr/>The article presents the build-up and characterization of a photoelectric cell and a system of excitation and measurement for use in physics classes. The cell is similar to those developed earlier in the XIX century and the measurement apparatus consists of transistors, battery and multimeter, which allows to estimate the photoelectric current. Due to the unavailability of commercial photoelectric cells, physics teachers have been hindered to discussing adequately the photoelectric effect. For this purpose, the system shown here provides quite appropriate tool. <![CDATA[<B>Wavelet transform</B>: <B>a necessity</B>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1806-11172006000400019&lng=en&nrm=iso&tlng=en O objetivo deste trabalho é demonstrar, dentro de um contexto histórico, a necessidade de se usar a transformada em ondeletas. Experimentos computacionais simples são usados para explicar o surgimento desta ferramenta matemática. O programa utilizado neste trabalho está disponível na Internet.<hr/>The aim of this work is to show, within an historical context, the need of the wavelet transform use. Simple computational experiments to explain the origin of this mathematical tool are used. A home-page is available for download of the software program.