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Revista Brasileira de Ensino de Física, Volume: 31, Número: 3, Publicado: 2009
  • Transferência de fluido por meio de um sifão vs. aplicação da equação de Bernoulli Artigos Gerais

    Vertchenko, Lev; Dickman, Adriana G.; Ferreira, José Roberto Faleiro

    Resumo em Português:

    Um exercício de física básica consiste na análise da transferência de fluido entre dois reservatórios por meio de um sifão. Um exame cuidadoso dessa situação mostra que a aplicação do teorema de Bernoulli leva a erros conceituais se desprezarmos a viscosidade do líquido, como é em geral requerido no enunciado do exercício. Neste trabalho, além de discutir as inconsistências das possíveis soluções do problema, apresentamos um modelo mais completo para a descrição correta do sistema, mostrando que a perda de carga deve ser introduzida, não apenas para corrigir posteriormente a solução do problema, mas para lhe dar, antes de tudo, consistência lógica.

    Resumo em Inglês:

    A basic physics problem consists in analyzing the transfer of fluid between two containers using a siphon. We show that a careful analysis of this situation, using Bernoulli's theorem, leads to conceptual misinterpretations if the fluid viscosity is neglected, as is usually required in the exercises. In this work, besides discussing possible solutions to the problem and identifying the conceptual mistakes involved, we present a model for the correct description of the system, considering energy loss in the siphon.
  • Óptica e geometria dinâmica Artigos Gerais

    Aguiar, C.E.

    Resumo em Português:

    Os programas de geometria dinâmica foram os principais responsáveis pela revitalização do ensino de geometria ocorrida nos últimos anos. Esses programas de computador produzem representações visualmente acuradas de objetos e relações geométricas, que são modificadas interativamente com simples movimentos do mouse. Neste trabalho nós discutimos como programas de geometria dinâmica podem ser transformados em ambientes de aprendizagem de óptica geométrica. Em particular, sugerimos que algumas dificuldades conceituais que os estudantes tradicionalmente encontram nessa disciplina podem ser superadas com ajuda da geometria dinâmica. A título de exemplo, mostramos como fenômenos de reflexão e refração podem ser estudados com essas ferramentas.

    Resumo em Inglês:

    Dynamic geometry software has played a major role in the renewal of geometry teaching that occurred in recent years. These computer programs produce visually accurate representations of geometrical objects and relations, which can be manipulated with simple point-and-click mouse operations. In this paper we discuss how dynamic geometry programs can be transformed into environments for learning geometrical optics. In particular, we suggest that well known conceptual difficulties frequently encountered by students of this discipline may be reduced with help of dynamic geometry. We show examples of how reflection and refraction phenomena can be studied with these tools.
  • Notícia ruim corre depressa! Artigos Gerais

    Rocha, Luis E.C. da

    Resumo em Português:

    Muitas provérbios surgem através da própria experiência cotidiana. Embora muitas dessas expressões sejam de entendimento direto por parte da população em geral, um olhar mais cuidadoso gera muitas questões e dúvidas a respeito da sua validade. Motivados por uma dessas expressões, no presente artigo, analisamos a transmissão de uma notícia numa rede de contatos eletrônicos (e-mails). Para tanto, são propostos protocolos de transmissão de notícia que reproduzem propriedades de sistemas reais. Esses protocolos são simulados numa rede real de e-mails e na rede aleatória proposta por P. Erdos e A. Rényi. Os resultados sugerem que uma notícia se espalha mais rapidamente na rede aleatória. A presença de vértices concentradores de conexões (hubs) na rede real tende a atrair a notícia, prejudicando os vértices menos conectados.

    Resumo em Inglês:

    Many proverbs are created through everyday experience. Although many of them are readily understood by ordinary people, a more detailed view generates many questions and doubts related to their credibility. Motivated by one of these proverbs, in the present paper, we analyse propagation of news in a network of electronic contacts (e-mails). More specifically, we propose transmission protocols intended to reproduce properties of real systems. These protocols are simulated in a real e-mail network and in the random network proposed by P. Erdos and A. Rényi. The results suggest that news spreads faster in the random network. The hubs in the real network tend to attract the news, in prejudice to the less connected nodes.
  • Atividade óptica de um meio dielétrico diluído: Pasteur e as simetrias moleculares Artigos Gerais

    Cattani, M.; Bassalo, J.M.F.

    Resumo em Português:

    Em 1848 Pasteur conjeturou que a rotação do plano de polarização da luz em um meio diluído é gerada pelas propriedades de simetria das moléculas do meio no qual a luz se propaga. O objetivo do nosso artigo é de mostrar que Pasteur estava correto usando conhecimentos de eletromagnetismo e mecânica quântica de um curso de graduação em física. Faremos um breve retrospecto das ideias básicas da teoria eletromagnética necessárias para o estudo da atividade óptica. A seguir, usando a teoria de perturbações em mecânica quântica e levando em conta as simetrias das moléculas calcularemos a atividade óptica do meio. Mostraremos que as previsões teóricas, que estão plenamente de acordo com os resultados experimentais, comprovam a hipótese de Pasteur.

    Resumo em Inglês:

    Pasteur proposed in 1848 that the rotation of the polarization plane of the light in a dilute medium is generated by the symmetry properties of the molecules of the medium where the light propagates. Our objective is to show that Pasteur hypothesis was correct using the basic knowledge of electromagnetism and quantum mechanics of the undergraduate physics course. We present a brief review of the fundamental concepts of the electromagnetic theory necessary to understand the optical activity. Next, using the quantum mechanical perturbation theory and taking into account the molecular symmetries we calculate the optical activity of the medium. It will be shown that the theoretical predictions, which are in good agreement with the experimental results, give support to the Pasteur conjecture.
  • A utilização de diagramas conceituais no ensino de física em nível médio: um estudo em conteúdos de ondulatória, acústica e óptica Pesquisa Em Ensino De Física

    Martins, Renata Lacerda Caldas; Verdeaux, Maria de Fátima da Silva; Sousa, Célia Maria Soares Gomes de

    Resumo em Português:

    Neste artigo tratamos de um estudo realizado com o objetivo de utilizar diagramas conceituais no ensino da física, incorporados às aulas expositivas e demonstrativas, visando promover a aprendizagem significativa de conteúdos de ondulatória, acústica e óptica em nível de ensino médio. Foram elaborados "Diagramas de Referência", embasados na estratégia dos mapas conceituais propostos por Joseph Novak. Participaram do estudo duas turmas com vinte e cinco alunos cada, uma submetida às atividades com mapas conceituais, outra submetida às atividades tradicionais tais como: resenhas, resolução de problemas e exercícios formais em física. A análise qualitativa dos diagramas elaborados pelos alunos possibilitou identificar deficiências conceituais e também verificar que os diagramas conceituais elaborados pelos alunos no final do semestre foram superiores em relação aos primeiros diagramas no sentido de que evidenciaram maior facilidade dos alunos em expor organizadamente suas idéias, elaborar proposições e conclusões. Um questionário de opinião mostrou que os alunos aprovaram a utilização desse recurso didático.

    Resumo em Inglês:

    In this article we report a study whose objective was to use conceptual diagrams, together with expositive and demonstrative lessons, aiming to promote significant learning of physics of waves, acoustics and optics at the high school level. "Reference Diagrams", based on Joseph Novak's strategy of conceptual maps, were elaborated. Two groups, each one with twenty-five pupils participated of the study. One group developed the activities with conceptual maps and the other one followed traditional activities such as thumbnails, resolution of problems and exercises in physics. The qualitative analysis of student diagrams elaborated showed conceptual deficiencies and demonstrated that, at the end of the semester, the new conceptual diagrams elaborated have higher level compared to the first ones in the sense that the students were able to present clearly their ideas, elaborate propositions and reach conclusions. An personal survey showed that students approved the use of this didactic resource.
  • Estágio supervisionado em física: o pulso ainda pulsa... Pesquisa Em Ensino De Física

    Martins, André Ferrer P.

    Resumo em Português:

    Situado no campo da formação inicial de professores, esse trabalho aborda questões referentes ao estágio curricular supervisionado em física. Embora as disciplinas de "Prática de Ensino" e/ou "Estágio Supervisionado" das Licenciaturas devam desempenhar um papel de "disciplinas integradoras" entre a prática de sala de aula e os conteúdos acadêmicos, cabe perguntar se esses componentes curriculares têm cumprido essa função, assim como pesquisar quais tipos de problemas surgem durante a realização dos estágios supervisionados. Nesse estudo, procuramos investigar as principais dificuldades enfrentadas por licenciandos do último semestre de um curso de licenciatura em física, especificamente no que diz respeito ao momento dos estágios supervisionados. Avaliamos, também, as condições oferecidas, pelas escolas, para o trabalho dos licenciandos. Tendo como principal instrumento o "diário de campo" de observação, construído ao longo das visitas efetuadas a 19 escolas durante o segundo semestre de 2007, construiu-se um conjunto de três categorias de análise, a partir das quais os dados puderam ser interpretados. Nossas conclusões sugerem reflexões em diversos níveis, desde certas reorientações do curso de Licenciatura até recomendações endereçadas aos poderes públicos responsáveis pela gestão das instituições escolares.

    Resumo em Inglês:

    Concerning the teacher formation at the undergraduate level , this work discusses issues related to the supervised preservice teachers' practice in physics. Although the classroom practice and academic knowledge must be linked by "integrative disciplines" like "Teaching Practice" and/or "Supervised Preservice Practice" courses of the Teacher Education Undergraduate Program, we may ask if theses disciplines are fulfilling their purpose. Similarly, we have to investigate what kinds of questions arises during the teaching practice. In this research, we investigated the main difficulties faced by 8th grade undergraduate students in Physics Teacher Education, specifically during the supervised preservice practice. We also evaluated the conditions that schools offered to the students' work. Using as the main methodological tool a "field diary" of observation, built during the visiting period to 19 schools along 2007 second semester, we designed three categories of analysis, from which the data could be interpreted. Our conclusions point towards issues at different levels, from Teacher Education Program's reorientations to recommendations addressed to public institutions that take care of schools' management.
  • Dualidade onda-partícula: um objeto de aprendizagem baseado no interferômetro de Mach-Zehnder Produtos E Materiais Didáticos

    Betz, Michel; Lima, Ismael de; Mussatto, Gabriel

    Resumo em Português:

    Apresentamos um recurso eletrônico destinado a apoiar o ensino e facultar o estudo independente da dualidade onda-partícula na física quântica. Seguindo outros autores, escolhemos o interferômetro de Mach-Zehnder como ilustração conveniente dos conceitos. O material está organizado em "objeto de aprendizagem", cujo elemento central é uma animação interativa e comentada. Textos auxiliares apresentam o formalismo matemático subjacente bem como informações de caráter histórico, epistemológico e experimental. Três níveis de descrição são considerados sucessivamente na animação. O primeiro mostra o feixe na aproximação da óptica geométrica, enquanto o segundo analisa os aspectos puramente ondulatórios. O terceiro nível apresenta a visão corpuscular quântica, introduzindo pacotes de ondas associados a fótons individuais e explicitando a relação entre contagem e função de onda. A inserção de um detector num dos braços do instrumento permite discutir a clássica questão do caminho seguido pelo fóton. A animação apresenta visualizações dos ingredientes que fundamentam as descrições teóricas, tais como frentes de onda, deslocamentos de fase, sobreposições e separações de pacotes em componentes. Levando ao pé da letra a interpretação mais usual da mecânica quântica, exibimos na tela do computador o "colapso do estado" induzido pela observação. Acreditamos que tais visualizações teórico-conceituais complementam proveitosamente a simulação realista do dispositivo experimental desenvolvida por outros autores.

    Resumo em Inglês:

    We present an electronic resource aimed for supporting the teaching and allowing the independent study of wave-particle duality in quantum physics. Following other authors, we choose the Mach-Zehnder interferometer as a convenient illustration of the concepts. The material is organized as a "learning object", the central element of which is an interactive and commented animation. Auxiliary texts present the underlying mathematical formalism as well as information of historical, epistemological and experimental nature. Three levels of description are considered successively in the animation. The first shows the beam in the approximation of geometric optics, while the second analyzes the purely ondulatory aspects. The third level presents the quantum-corpuscular view, introducing wave packets associated with individual photons and displaying the relation between counting and wave function. Inserting a detector in one arm of the instrument allows the discussion of the classical issue of the path followed by the photon. The animation presents visualizations of the ingredients which underlie theoretical descriptions, such as wave fronts, phase shifts, superpositions, and separations of wave packets into components. Taking literally the most usual interpretation of quantum mechanics, we exhibit on the computer screen the "state collapse" induced by observation. We believe that such theoretic-conceptual visualizations usefully complement a realistic simulation of the experimental device developed by other authors.
  • Alguns estudos de fluxo de fluido utilizando software gráfico Produtos E Materiais Didáticos

    Silva, Edvaldo Lima da; Souza, Aguinaldo Robinson de; Marques, Emília Mendonça Rosa

    Resumo em Português:

    Analisamos alguns modelos de fluxo de fluido utilizando o software gráfico F(C): Funções Complexas. Descrevemos as equações que expressam o potencial complexo, bem como a velocidade complexa para cada modelo. Os modelos estudados são fluxo uniforme, com fonte, com sumidouro, composto, circular e com obstáculo. Apresentamos o conceito de Domínio de Cores e o mecanismo de leitura dos gráficos. Cada modelo é apresentado de forma exemplificada, incluindo representações geométricas das curvas de fluxo e equipotenciais, bem como os gráficos do potencial complexo e velocidade complexa.

    Resumo em Inglês:

    We review some models of fluid flow using the graphical software F(C): Complex Functions. We explain the equations that describe the complex potential as well the complex velocity for each model. The studied models are uniform, source and sink flows, superposition of flow and flow around circular obstacle. We present the concept of Color Domain and the way to read a graph. Examples are given for each model, including geometric representations of equipotential lines and streamlines, as well complex potential and velocity graphs.
  • Solução para a distribuição do potencial elétrico produzido por eletrodos esfera-plano usando o método das imagens

    Dall'Agnol, Fernando F.; Mammana, Victor P.

    Resumo em Português:

    A solução para a distribuição do potencial em uma configuração de eletrodos esfera-plano é brevemente revisada e é obtida em detalhes usando-se o método das imagens. Uma vez que o potencial é obtido, o campo elétrico, a capacitância, a energia do sistema e a força entre os eletrodos podem ser deduzidos prontamente. E feita uma análise da convergência do potencial, como função do número de imagens consideradas no cálculo. A solução é ilustrada com figuras, representações esquemáticas e exemplos numéricos.

    Resumo em Inglês:

    The solution for the potential distribution between a spherical and planar electrode is briefly reviewed and derived in a simple way using the method of images. An analysis of the convergence of the potential, as a function of the number of image charges accounted, is also performed. Once the potential is obtained, the evaluation of the electric field, capacitance, energy of the system and the force between the electrodes is straightforward. The solution is illustrated with pictures, schematic representations and numerical examples.
  • Utilização de máquina fotográfica digital (multi-burst) para aulas experimentais de cinemática - queda livre Produtos E Materiais Didáticos

    Corveloni, E.P. Moraes; Gomes, E.S.; Sampaio, A.R.; Mendes, A.F.; Costa, V.L.L.; Viscovini, R.C.

    Resumo em Português:

    Nesse trabalho foi utilizada uma máquina fotográfica digital, com a função multi-burst (fotos tiradas em sequência) para analisar o movimento de queda livre e com os dados obtidos calcular o valor da aceleração da gravidade local. Para avaliar o experimento, foi também calculado um valor teórico para aceleração da gravidade local. Comparado com o obtido experimentalmente, foi possível observar um desvio pequeno, o que mostrou que a máquina fotográfica digital pode ser uma boa ferramenta pedagógica no ensino de física.

    Resumo em Inglês:

    In this work we used a digital camera, with multi-burst function (photos taken in sequence) to analise the free fall motion and with the data obtained calculate the value of the local acceleration of gravity. To evaluate the experiment, was also calculated a theoretical value for the local acceleration of gravity. By comparing with that obtained experimentally, it was possible to observe a small deviation. That showed that the digital camera can be a good tool to aid pedagogical in the teaching of physics.
  • Tycho Brahe e Kepler na escola: uma contribuição à inserção de dois artigos em sala de aula História Da Física E Ciências Afins

    Praxedes, Gilmar; Peduzzi, Luiz O.Q.

    Resumo em Português:

    Sob o pressuposto de que a história e a filosofia da ciência podem ser úteis à educação científica, desenvolve-se uma reflexão epistemológica acerca do potencial educativo de dois artigos: "Entrevista com Tycho Brahe" e "Entrevista com Kepler - do seu nascimento à descoberta das duas primeiras leis". O trabalho tem como objetivo subsidiar, epistemológica e metodologicamente, o professor interessado em utilizar esses artigos em sala de aula, mas que, por diversos motivos, não tem familiaridade com a literatura crítica relativa às potencialidades e aos cuidados no uso da história da ciência no ensino de física. Nessa perspectiva, procura-se auxiliar o professor a identificar nos textos algumas questões e posicionamentos que compõem o campo de reflexões dos filósofos e historiadores da ciência contemporâneos. As discussões realizadas são seguidas pela sugestão de uma estratégia geral para o uso dos artigos em sala de aula, de forma a otimizar o aproveitamento do conteúdo científico e epistemológico de ambos.

    Resumo em Inglês:

    Under the assumption that history and philosophy of science may be useful to science education, this work develops an epistemological reflection about the educational potential of two articles: "Entrevista com Tycho Brahe" ("Interview with Tycho Brahe") and 'Entrevista com Kepler - do seu nascimento à descoberta das duas primeiras leis" ("Interview with Kepler - from his birth to give support, epistemological and methodologically, to the teacher interested in using these articles in classroom, but that for different reasons are not familiar with the critical care necessary to an appropriate use of the history of science in physics education. In this perspective, this article seeks to help the teacher to identify in the texts some important questions and issues in the fields of history and philosophy of science. The discussions are followed by the suggestion of a general strategy for the use of both articles in the classroom, in order to emphasize their scientific and epistemological contents.
  • Fabricantes de instrumentos científicos numa pequena cidade italiana

    Ganci, S.

    Resumo em Português:

    Um pouco conhecido aspecto da história da física italiana entre a segunda metade do século XIX e primeiras décadas do século XX é revelado. Esta pesquisa mostra alguns aspectos especialmente interessantes por causa do isolamento geográfico da vila onde vários fabricantes de instrumentos científicos foram bem sucedidos.

    Resumo em Inglês:

    A little known feature of the Italian history of Physics between second half of the XIX century and first decades of XX century is recognized. This investigation shows some interesting features because of the geographical isolation of the little town where various makers of scientific instruments succeed during this period.
  • Os experimentos de Joule e a primeira lei da termodinâmica História Da Física E Ciências Afins

    Passos, Júlio César

    Resumo em Português:

    A formulação do princípio da conservação da energia é um exemplo de longo amadurecimento, quase dois séculos e meio, de uma idéia que se tornou uma das leis básicas da física e cuja generalização foi alcançada ao ser formalizada como primeira lei da termodinâmica. No presente artigo, apresenta-se uma análise das diferentes formulações da primeira lei com o objetivo de resgatar informações históricas que poderão contribuir para o ensino da termodinâmica. O estudo mostra que no final do século XIX já se considerava difícil afirmar quem teria descoberto o princípio da equivalência entre calor e trabalho, já que diversos estudiosos haviam abordado o tema, e como as meticulosas pesquisas experimentais de Joule permitiram a demonstração da equivalência de diferentes tipos de energia e contribuíram de forma definitiva para a elaboração da primeira lei da termodinâmica.

    Resumo em Inglês:

    The formulation of the principle of conservation of energy is an example of the long maturation, almost two and a half centuries, of an idea that became one of the fundamental laws of physics whose generalization was attained when it was formalized as the first law of thermodynamics. In this paper, an analysis of the different formulations of the first law is presented, aimed at rescuing historic information that could contribute to the teaching of thermodynamics. It is shown that by the end of the nineteenth century it was already difficult to affirm who discovered the principle of equivalence of energy, because several scholars were interested in this subject, and how the meticulous experiments of Joule allowed the demonstration of equivalence among different kinds of energy and contributed definitively to the elaboration of the first law of thermodynamics.
  • Bartolomeu Lourenço de Gusmão: o primeiro cientista brasileiro História Da Física E Ciências Afins

    Visoni, Rodrigo Moura; Canalle, João Batista Garcia

    Resumo em Português:

    Bartolomeu Lourenço de Gusmão foi o primeiro inventor e cientista brasileiro, célebre pela criação do balão a ar quente em 1709. Nos 300 anos de sua mais famosa invenção, este artigo apresenta uma nova biografia do fundador da Aerostática e um estudo original dos seus inventos.

    Resumo em Inglês:

    Bartolomeu Lourenço de Gusmão was the first Brazilian inventor and scientist, famous by the creation in 1709 of the hot air balloon. In the 300 years of his best known invention, this article presents a new biography of the forerunner of Aerostatics and a new study of his devices.
  • Como Santos Dumont inventou o avião História Da Física E Ciências Afins

    Visoni, Rodrigo Moura; Canalle, João Batista Garcia

    Resumo em Português:

    Quatro são as forças aerodinâmicas fundamentais no vôo dos mais pesados que o ar: a tração, o arrasto, o peso e a sustentação. Neste artigo é mostrado como Alberto Santos Dumont, o célebre pioneiro brasileiro da aviação, conseguiu criar, a partir de um artefato mais leve que o ar - o balão dirigível - o primeiro avião funcional da história, trabalhando unicamente com essas forças.

    Resumo em Inglês:

    The fundamental aerodynamics forces in the heavier-than-air flight are four: thrust, drag, weight and lift. This article shows how Alberto Santos Dumont, the great Brazilian aviation pioneer, managed to create, starting from a lighter-than-air craft-the dirigible balloon - the first successful airplane in history, working only with those forces.
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