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Revista Brasileira de Ensino de Física, Volume: 25, Número: 3, Publicado: 2003
  • Um novo projeto da SBF: física para o Brasil pensando o futuro do ensino de física no País Editorial

  • Física no computador: o computador como uma ferramenta no ensino e na aprendizagem das ciências físicas Artigos Gerais

    Fiolhais, Carlos; Trindade, Jorge

    Resumo em Português:

    São conhecidas as dificuldades que muitos alunos apresentam na compreensão dos fenômenos físicos. Entre as razões do insucesso na aprendizagem em Física são apontados métodos de ensino desajustados das teorias de aprendizagem mais recentes assim como falta de meios pedagógicos modernos. A necessidade de diversificar metodos para combater o insucesso escolar, que é particularmente nítido nas ciências exactas, conduziu ao uso crescente e diversificado do computador no ensino da Física. O computador oferece actualmente varias possibilidades para ajudar a resolver os problemas de insucesso das ciências em geral e da Física em particular. Neste trabalho, apresentamos uma breve resenha histórica da sua ascensão no ensino. Procuramos relacionar a aplicação do computador com avanços nas teorias de aprendizagem. Analisamos os principais modos de utilização do computador no ensino, desde as simulações até a realidade virtual, passando pela aquisição de dados em laboratório e pela Internet. Apesar do balanço da utilização dos computadores no ensino se revelar inegavelmente positivo, subsistem numerosos problemas por resolver. Com efeito, nao obstante as suas reconhecidas potencialidades, o computador nao se tornou a chave mágica do sucesso educativo. Discutimos algumas dessas dificuldades. O potencial pedagógico dos computadores são poderá ser plenamente realizado se estiverem disponíveis programas educativos de qualidade e se existir uma boa articulação deles com os currículos e a prática.

    Resumo em Inglês:

    The difficulties that many pupils show in understanding some physical processes are well known. Among various reasons for failure in Physics learning old or misguided education methods have been pointed out. The need to diversify methods to attack pedagogical failure led to the increasing use of the computer in Physics education. Currently this tool offers various possibilities to help solving problems in Physics education. We present an historical summary of the rise of computers in education. We relate computer applications to advances in learning theories. We review the main computer uses in science education, from simulations to virtual reality, including data acquisition and Internet. Although the balance of the use of the computers in education is clearly positive, many questions remain. In effect, in spite of its recognized potentialities, the computer did not become the magical key of educative success. We discuss some of the standing difficulties. The pedagogical potential of the computer could only be carried through if good educative software would become available and if this would be smoothly connected to syllabus and practice.
  • Um experimento para medir velocidades como instrumento motivador no aprendizado de conceitos da ótica física Artigos Gerais

    Müller, M.; Fabris, J. L.; Falate, R.; Cação Jr., E.

    Resumo em Português:

    Neste artigo é descrito um arranjo experimental que forma a base para operação dos Velocímetros Laser. O arranjo é usado na medição da velocidade de um sistema físico bem conhecido. A utilização deste arranjo experimental possibilita ao aluno a compreensão dos fenômenos de interferência, difração e espalhamento da luz, com a utilização de uma técnica ótica com inúmeras aplicações no campo de medidas de velocidades de partículas. Como sistema físico a ser analisado é utilizado um pêndulo simples, cuja velocidade pode ser facilmente calculada, permitindo sua comparação com os resultados experimentais.

    Resumo em Inglês:

    This article describes an experimental apparatus that forms the basis for operation of Laser Velocimeters. The setup is used to measure the velocity of a well-known physical system. The use of this experimental apparatus allows the students to understand the effects of interference, diffraction and scattering of light, by means of an optical measurement technique with several applications in particles velocities measurements. A simple pendulum is the physical system chosen to be analyzed, once its velocity can be easily calculated and the theoretical predictions compared with the experimental values.
  • Contração de Lorentz, lei de Gauss e lei de Ampère Artigos Gerais

    Ortiz, Olivia; Sasse, F. D.

    Resumo em Português:

    Mostramos como obter a expressão para a contração de Lorentz dos comprimentos, a partir das leis de Gauss e Ampère, sem qualquer conhecimento da teoria da relatividade especial de Einstein. Mostramos em seguida que tal resultado é consistente com a transformação relativística dos campos elétrico e magnético.

    Resumo em Inglês:

    We show how to obtain the expression for the Lorentz length contraction, using only Gauss and Ampère laws, assuming no previous knowledge of Einstein's theory of special relativity. We also show that this result is consistent with the relativistic transformation of the electric and magnetic fields.
  • Um modelo de pilha elétrica Artigos Gerais

    Ferreira, G. F. Leal

    Resumo em Português:

    O funcionamento de uma pilha elétrica é modelado através de um poço duplo de potencial entre os quais age força de natureza físico-química em portadores ativos, preferenciando um dos sítios. Com isso, desenvolve-se uma diferença de potencial entre os mesmos, fonte da força eletromotriz. A circulação externa de carga causa diminuição da força eletromotriz através de mecanismo adequado. Calcula-se o seu valor em função da carga circulada e a cinética de recuperação em circuito aberto após ser submetida a breve curto-circuito.

    Resumo em Inglês:

    The functioning of a battery is modeled through a potential double well in which a force of physico-chemical origin acts on charges, causing the population on one side side to increase in relation to the other. The electrical potential thus created is the source of an electro motive force. External charge circulation makes this electro motive force to decrease by means of an adequate mechanism. Its value as a function of the amount of circulated charge is calculated, as well as the kinetics of recovering after briefly short-circuiting it.
  • Supresión de modos de vibración acústicos con un resonador Helmholtz

    Guiguet, Andrés; Welti, Reinaldo

    Resumo em Espanhol:

    La inserción de un Resonador Helmholtz (RH) en las paredes laterales de un tubo, con ondas estacionarias en su interior, logra suprimir uno o más de sus modos resonantes si se elige adecuadamente la frecuencia del resonador. El RH puede actuar también como filtro de ondas propagantes.' En este caso, el RH atenua las ondas en un rango de frecuencia muy selectivo. En la mayoría de los textos de acústica, solamente se desarrolla la teoría que explica el filtrado de ondas propagantes. Sin embargo, en los laboratorios de física basica, donde se dispone solamente de tubos de Kundt de pequeña longitud, no es simple realizar un arreglo experimental que asegure la presencia de ondas propagantes puras en su interior. La falta de una teoría para ondas estacionarias y las dificultades experimentales que señalamos han producido algunas confusiones en trabajos que tratan sobre el tema. En este artículo se presenta un modelo teórico que describe satisfactoriamente el comportamiento del RH cuando funciona como filtro de ondas estacionarias y se marcan las diferencias con la situación en que opera como filtro de ondas propagantes.

    Resumo em Inglês:

    The insertion of a Helmholtz resonator (HR) in the lateral walls of a tube containing stationary waves in its interior can be used to suppress one or more resonant modes if one chooses the resonator frequency appropriately. The HR can also operates like a filter for traveling waves. In this case, the HR attenuates the waves in a very selective frequency range. In textbooks on Acoustics, only the filtering process of traveling waves is explained. However, it is not simple to carry out experimental arrangement on small length Kundt tubes available in introductory physics laboratories that assures the presence of pure traveling waves inside the tube. Since there is not a theory for stationary waves and the experimental difficulties have produced some confusion in works approaching this topic, we present here a theoretical model to explain the RH behavior when it works like a filter for stationary waves and we point out the differences when it operates like a traveling waves filter.
  • Ondas do tipo sóliton em guias dielétricos Artigos Gerais

    Galléas, W.; Ymai, L.H.; Natti, P.L.; Natti, E.R. Takano

    Resumo em Português:

    Neste artigo estudamos um sistema de equações diferenciais acopladas, que descrevem a propagação de um pacote de ondas, composto de duas ondas com freqüências ômega<FONT FACE=Symbol>0</font> (modo fundamental) e 2ômega<FONT FACE=Symbol>0</font> (segundo harmônico), em um guia dielétrico com não-linearidades quadráticas. Assintoticamente, verifica-se que o sistema de equações diferenciais se desacopla, com dinâmica do sistema passando a ser descrita pela equação de Schrödinger não-linear (NLSE). Resolvendo analiticamente o sistema de equações diferenciais acopladas, soluções do tipo sóliton são obtidas para a evolução temporal do pacote no guia dielétrico. Enfim, discute-se as propriedades destas soluções, dando ênfase as condições necessárias para a sua existência.

    Resumo em Inglês:

    In this work we study a coupled differential equations system, which describes the propagation of a wave packet, composed of two waves with frequencies omega<FONT FACE=Symbol>0</font> (fundamental wave) and 2omega<FONT FACE=Symbol>0</font> (second-harmonic wave), in a quadratic nonlinear dieletric waveguide. Asymptotically, we show that these equations reduce to the nonlinear Schr¨odinger equation (NLSE). Solving the coupled differential equations system, we obtain soliton solutions for the time evolution of the packet in the dielectric waveguide. Finally, we discuss the property of soliton solutions, in particular the necessary conditions for their existence.
  • Um modelo para interações entre quarks: a redução não-relativística em modelos de potenciais Artigos Gerais

    Bernardini, Alex Eduardo de

    Resumo em Português:

    Modelos fenomenológicos de potenciais têm proporcionado resultados extremamente satisfatórios na descrição dos hadrons ordinários, mais especificamente no caso dos estados ligados quark-antiquark (mésons). Neste trabalho estudamos os principais aspectos na construção das interações em um estado ligado quark-antiquark proporcionando a obtenção das ferramentas genéricas para o estudo de modelos de potenciais. Analisamos os aspectos importantes na escolha do tratamento de maior concordancia com a dinâmica de interação das partículas, considerando os aspectos relativísticos bem como as possibilidades de uma aproximação não-relativística. Inicialmente a cromodinamica quântica (QCD) "macia" é empregada para determinar os termos do potencial efetivo estabelecendo o termo assintótico Coulombiano decorrente da aproximação pela troca de um glúon. Ao mesmo tempo, um termo linear de confinamento e introduzido em concordância com a QCD e com a prescrição fenomenológica. Finalizando, discutimos as possibilidades gerais para o desenvolvimento de um modelo de potencial.

    Resumo em Inglês:

    Phenomenological potential models have provided extremely satisfactory results on description of ordinary hadrons, more specifically in the case of quark-antiquark bound states (mesons). In this work we study the main aspects in the construction of quark-antiquark interactions just providing the generic tools for potential model study. We analyze the important aspects in the choice of the treatment in good agreement with the dynamics of interacting particles, attempting to relativistic aspects as well as to the possibilities of nonrelativistic approximation. Initially the "soft QCD" is employed to determine the effective potential terms establishing the asymptotic Coulomb term from one gluon exchange approximation. At the same time, a linear confinement term is introduced in accordance with QCD and phenomenological prescription. At the end, we discuss the general developing possibilities of a potential model.
  • Dificuldades dos alunos na aprendizagem da Lei de Ampère, à luz da teoria dos modelos mentais de Johnson-Laird Pesquisa Em Ensino De Física

    Moreira, Marco Antonio; Pinto, Adriano de Oliveira

    Resumo em Português:

    Este trabalho procurou detectar quais as dificuldades mais freqüentes que alunos de Física Geral têm na aprendizagem da Lei de Ampère, visando interpretar as mesmas com base na Teoria dos Modelos Mentais de Johnson-Laird. Foram pesquisados cerca de 230 estudantes, dos cursos de Engenharia e Matemática da UFRGS, ao longo de dois semestres letivos, por meio de suas respostas a questões e problemas envolvendo a Lei de Ampère. Ficou evidente que os alunos resolvem os problemas mecanicamente e respondem a questões descritivas da mesma forma, o que forneceu dados para levantar as dificuldades relacionadas a esse mecanicismo, que se traduzem em interpretações incompletas e/ou equivocadas da Lei de Ampère, objeto de nossa análise.

    Resumo em Inglês:

    The research reported in this paper attempted to detect the most frequent difficulties students have in the learning of Ampère's Law, trying to interpret them in the light of Johnson-Laird's mental models theory. Some 230 engineering and mathematics students were researched, during two academic semesters, through their answers to conceptual questions and their written solutions to problems involving Ampère's Law. Research findings clearly show that students solve problems mechanically and provide answers to conceptual questions in the same way. This kind of mechanicism that appear in incomplete or wrong interpretations of the law was object of our analysis.
  • Introdução à mecânica dos "quanta" Parte I História Da Física E Ciências Afins

    Ramos, Theodoro A.

    Resumo em Português:

    Este artigo consiste nas notas da primeira conferência publicado originalmente no número de Novembro de 1931 no Boletim do Instituto de Engenharia, pp. 157-166. Aqui os conceitos básicos da física ondulatoria e da óptica geométrica são discutidos e a analogia entre a mecânica clássica e a óptica geométrica é explorada com vistas a introdução da mecânica ondulatória de Schrödinger.

    Resumo em Inglês:

    This paper consists of the first lecture notes published originally in the November 1931 issue of the Bulletin of the Engineering Institute, p. 157-166. Here the basic concepts of the physics of waves and geometrical optics are discussed and the analogy between the classical mechanics and geometrical optics is explored towards the introduction of the Schrödinger undulatory mechanics.
  • Desvendando o mistério do duplo cone História Da Física E Ciências Afins

    Medeiros, Alexandre; Medeiros, Cleide Farias de

    Resumo em Português:

    Este artigo aborda a importância pedagógica de desvelar-se o mistério contido na aparente subida de um duplo cone. Apresentando, inicialmente, alguns detalhes históricos da criação deste instrumento, passamos à análise da própria origem física da referida ilusão de subida. Exibimos algumas figuras esclarecedoras da situação em foco e discutimos o relacionamento entre o deslocamento dos pontos de contato do instrumento com a rampa e o deslocamento do seu centro de massa. Em seguida procedemos a um equacionamento dos três ângulos principais envolvidos no problema. O texto conclui apontando para o fato de que mesmo um tal equacionamento não dá conta de toda a complexidade do mistério envolvido na subida do duplo cone. Para além das questões analisadas restam ainda outras ainda mais complexas a serem consideradas que apontam para problemas de estabilidade e de utilidade do instrumento.

    Resumo em Inglês:

    This article approaches the pedagogical importance of uncovering the mystery involved in the apparent ascendant movement of a double cone. Initially presenting some historical details of the invention of such an instrument, we move onto the analysis of the very physical origin of that referred physical illusion. Some clarifying images are exhibited and the relationship between the motion of the points of contact between the cone and the ramp and the motion of its centre of mass is discussed. In the sequence, the mathematical relationship amongst the main angles involved in that situation is discussed. The text is concluded pointing out to the fact that even such a mathematization is not sufficient to account for all the complexity involved in that physical situation. Beyond the analysed questions rest some other issues even more complex than those to be considered pointing out to the stability problem and to the possible utility of the double cone.
  • Vínculos não-holônomos e equações de Voronec Notas E Discussões

    Lemos, Nivaldo A.

    Resumo em Português:

    Será permitido, no contexto do método dos multiplicadores de Lagrange, supor que vínculos nao-holônomos já estão em vigor durante a construção da lagrangiana? Este procedimento, embora aplicado com sucesso ao problema da moeda rolante num livro recente, não tem validade geral, como demonstramos por meio de um contra-exemplo. Em muitos casos, o uso de vínculos nao-holônomos no processo de construção da lagrangiana é permitido, mas as equações de movimento corretas são as equações de Voronec.

    Resumo em Inglês:

    Is it allowed, in the context of the Lagrange multiplier formalism, to assume that nonholonomic constraints are already in effect while setting up Lagrange's function? This procedure, although successfully applied in a recent book to the problem of the rolling penny, is not valid in general, as we show by means of a counterexample. In many cases the use of nonholonomic constraints in the process of construction of the Lagrangian is allowed, but the correct equations of motion are Voronec's equations.
  • Potência elétrica irradiada e potência mecânica dissipada no sistema de dois dipolos oscilantes próximos e em fase Notas E Discussões

    Ferreira, G. F. Leal

    Resumo em Português:

    Mostra-se diretamente que a potência média irradiada por um sistema de dois dipolos oscilantes próximos, paralelos e em fase, é igual à potência mecânica média dissipada nos osciladores necessária para manter o movimento harmônico simples.

    Resumo em Inglês:

    We show directly that the mean irradiated power from a system of two nearby parallel oscillators in phase is equal to the mean mechanical power supplied to both oscillators to mantain their harmonic motion.
  • Medidas da umidade relativa do ar em um ambiente fechado Notas E Discussões

    Costa, Eden V.

    Resumo em Português:

    Umidade do ar e o vapor d'água presente na atmosfera. Neste trabalho medimos a umidade relativa do ar em um ambiente fechado onde a temperatura foi mantida constante. Nestas condições, a umidade cresce até o vapor d'água tornar-se saturado. Neste instante, a umidade é máxima. O aparato experimental utilizado consiste de recipiente fechado de vidro, higrômetro, termômetro e relógio. Trata-se, portanto, de um experimento simples, possível de ser realizado em um laboratório didático e capaz de preencher a lacuna dos livros de texto de física, que, em geral, negligenciam este tópico.

    Resumo em Inglês:

    Air humidity is the water vapor existing in the atmosphere. In this paper it is presented measurements of the relative air humidity inside a closed container where temperature was kept constant. Under these conditions, humidity increases until water vapor becomes saturated. At this moment, humidity reaches its maximum value. The experimental set includes: a closed glass container, a hygrometer, a thermometer and a chronometer. Thus, it is a simple experiment, which is possible to be reproduced in a general physics laboratory and used as a complement to textbooks that do not include this topic.
  • Feynman & Gell-Mann: Luzes, Quarks, Ação! Resenha

    Pleitez, V.
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