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Revista Brasileira de Ensino de Física, Volume: 34, Número: 3, Publicado: 2012
  • Uma visualização do princípio de Huygens-Fresnel na obtenção de um padrão de difração Artigos Gerais

    Barbosa, Valmar Carneiro; Breitschaft, Ana Maria Senra; Mendonça, José Paulo Rodrigues Furtado de; Moreira, Leonardo Marmo; Moraes, Pedro Claudio Guaranho de

    Resumo em Português:

    Utilizando a relação que fornece a irradiância devida à interferência de fontes pontuais, mostramos por meio de gráficos como o princípio de Huygens-Fresnel funciona quando é aplicado para determinar o padrão de difração de Fraunhofer gerado por uma onda plana que incide perpendicularmente em um anteparo que contém apenas uma fenda. Desta forma, somos capazes de identificar como se originam os picos principal e secundários de difração, o que não é entendido claramente a partir da obtenção analítica do padrão de difração em questão.

    Resumo em Inglês:

    Using the relation for the irradiance due to the interference of point sources, we show through graphs how the Huygens-Fresnel principle works when it is applied to determine the Fraunhofer diffraction pattern due to a normally incident plane wave on a single slit. In this way, we are able to identify the origins of the principal and secondary peaks of diffraction, which is not clearly understood from the analytical determination of the present diffraction pattern.
  • Experimentos com um modelo unidimensional de balanço de energia Artigos Gerais

    Teixeira, Mateus da Silva

    Resumo em Português:

    Modelos unidimensionais, apesar de limitados, são excelentes ferramentas para estudar princípios básicos de algum sistema físico. Neste documento, as equações do modelo unidimensional de balanço de energia para o planeta Terra são descritas e implementadas em Fortran 90. Com o programa em Fortran 90, alguns experimentos são realizados com o objetivo de mostrar como se comporta, basicamente, o clima terrestre. Inúmeros outros experimentos podem ser realizados com o modelo. Acredita-se que a disponibilidade do seu código em Fortran 90 amplie ainda mais a sua utilização por estudantes de graduação e pós-graduação que desejam iniciar o estudo do clima do nosso planeta.

    Resumo em Inglês:

    One-dimensional models, although limited, are excellent tools to study basic features of a physical system. In this document, the equations of one-dimensional energy balance modelo for Earth are presented and described, along with a Fortran 90 program. Some experiments are performed with this model to show basic Earth's climate behavior. Several others experiments are possible and it is believed that the availability of its Fortran 90 code will help a lot of students use it in their initial Earth's climate learning.
  • O computador como cronômetro Artigos Gerais

    Aguiar, C.E.; Pereira, M.M.

    Resumo em Português:

    Experimentos de mecânica frequentemente requerem medidas de intervalos de tempo da ordem de décimos ou centésimos de segundo, difíceis de realizar com cronômetros manuais. Neste trabalho nós apresentamos um método de efetuar tais medidas, utilizando um computador equipado com placa de som e microfone. A ideia básica é simples: como muitos sistemas mecânicos têm sua evolução temporal marcada pela emissão de sons, uma gravação de áudio pode fornecer medidas extremamente precisas dos intervalos de tempo de interesse, mesmo quando eles são muito pequenos. Descrevemos dois experimentos didáticos que utilizam gravações digitais para medir tempos. Em um deles determinamos a velocidade com que uma bola de futebol é chutada. No outro obtemos o tempo de queda livre de um corpo. Descrevemos também a implementação dos experimentos em escolas de ensino médio e apresentamos alguns resultados obtidos pelos estudantes.

    Resumo em Inglês:

    Experiments in mechanics often require measurements of time intervals of the order of tenths or hundredths of a second, not easily performed with hand-held stopwatches. In this paper we present a method for carrying out such measurements, using a personal computer equipped with sound card and microphone. The basic idea is simple: the time evolution of many mechanical systems can be traced by the sounds they produce, and in these cases an audio recording may provide accurate measurements of the time intervals of interest, even if they are very small. We illustrate this method with two experiments: in one we measure the speed of a hard-kicked soccer ball, and in the other we time the free fall of an object. The experiments were successfully implemented in high-schools and we present some of the results obtained by the students.
  • Método dos limites e a capacitância exata de um condensador com placas não paralelas Artigos Gerais

    Bertuola, A.C.

    Resumo em Português:

    Neste trabalho usou-se o método dos limites para obter uma expressão analítica exata da capacitância de um condensador de placas planas não paralelas. Em seguida, o resultado obtido foi comparado com outros resultados conseguidos por meio de dois diferentes métodos publicados.

    Resumo em Inglês:

    In this work the limit method was used to obtain an exact analytical expression of the capacitance for not parallel plane plate capacitor. Following, the result was compared with others results from other two different methods published previously.
  • Obtendo uma representação fechada para a função de Green térmica dual bosônica usando métodos de integração sobre o plano complexo

    Mondaini, Leonardo

    Resumo em Português:

    Nós deduzimos uma representação fechada exata para a função de Green térmica euclidiana do campo escalar livre sem massa bidimensional no espaço das coordenadas. Esta pode ser interpretada como a parte real de uma função complexa analítica de uma variável que realiza um mapeamento conforme da faixa infinita -∞ < x < ∞ (0 < τ < β) do plano z = x + iτ (τ: tempo imaginário) no semiplano superior. O uso das condições de Cauchy-Riemann nos permite então identificar a função de Green térmica dual como a parte imaginária daquela função.

    Resumo em Inglês:

    We derive an exact closed-form representation for the Euclidean thermal Green function of the two-dimensional (2D) free massless scalar field in coordinate space. This can be interpreted as the real part of a complex analytic function of a variable that conformally maps the infinite strip -∞ < x < ∞ (0 < τ < β) of the z = x + iτ (τ: imaginary time) plane into the upper-half-plane. Use of the Cauchy-Riemann conditions, then allows us to identify the dual thermal Green function as the imaginary part of that function.
  • Uma introdução à teoria dos táquions Artigos Gerais

    Vieira, Ricardo S.

    Resumo em Português:

    A teoria da relatividade, proposta no início do século XX, aplica-se a partículas e referenciais que se movimentam com uma velocidade menor que a da luz. Nesse artigo mostraremos como esta teoria pode ser estendida a partículas e referenciais que se movimentam mais rapidamente que a luz.

    Resumo em Inglês:

    The theory of relativity, which was proposed in the beginning of the 20th century, applies to particles and frames of reference whose velocity is less than the velocity of light. In this paper we shall show how this theory can be extended to particles and frames of reference which move faster than light.
  • Sistemas óticos com dois espelhos Artigos Gerais

    Ferreira da Silva, M.F.

    Resumo em Português:

    Estudam-se vários sistemas óticos formados por dois espelhos.

    Resumo em Inglês:

    Some optical systems with two mirrors are studied.
  • Eletrostática de duas esferas suspensas

    Dall'Agnol, Fernando Fuzinatto; Mammana, Victor P.; Engelsen, Daniel den

    Resumo em Português:

    Apesar da simplicidade do princípio de funcionamento do eletroscópio tradicional feito de folhas metálicas finas, é necessário métodos numéricos para calcular a deflexão das folhas. Se o eletroscópio for feito de esferas penduradas ao invés de folhas, então é possível obter uma solução analítica. Como a deflexão das esferas carregadas é da ordem dos seus raios, as esferas não podem ser descritas como cargas pontuais. Nós aplicamos o método das cargas imagens para encontrar a força eletrostática entre as esferas, e então, correlacionamos a voltagem aplicada com a separação. Discutimos também as similaridades com o problema eletrostático de uma esfera e um plano. Esta abordagem pode ser usada como uma solução analítica para problemas práticos em eletrodinâmica e sua complexidade e compatível com cursos de graduação.

    Resumo em Inglês:

    Although the working principle of a traditional electroscope with thin metal deflection foils is simple, one needs numerical methods to calculate its foil's deflection. If the electroscope is made of hanging spheres instead of foils, then it is possible to obtain an analytical solution. Since the separation of the charged spheres is of the order of their radius the spheres cannot be described as point charges. We apply the method of image charges to find the electrostatic force between the spheres and then we relate the voltage applied to their separation. We also discuss the similarity with the sphere-plane electrostatic problem. This approach can be used as an analytical solution for practical problems in the field of electrodynamics and its complexity is compatible with undergraduate courses.
  • Solução do problema da difração na abertura circular Artigos Gerais

    Iannini, Mauro Lucio Lobão

    Resumo em Português:

    O propósito do presente artigo consiste em apresentar uma formulação alternativa para o problema de encontrar a intensidade das franjas de difração numa fenda simples e estendê-la para a difração na abertura circular. Em seguida, estudamos algumas propriedades das funções de Bessel com o objetivo de compreender a solução da equação para o caso circular.

    Resumo em Inglês:

    The purpose of this article is to present an alternative formulation for find the intensity equation in the single-slit diffraction problem and extend this formulation for circular aperture diffraction. Following, we study some Bessel functions propriety with the intention of understand the circular case solution.
  • Modelo adiabático da atmosfera terrestre compatível com o aquecimento global e o efeito estufa Artigos Gerais

    Furtado, Mario Tosi

    Resumo em Português:

    Apresentamos um modelo adiabático da atmosfera terrestre, que descreve o aquecimento global atribuído ao efeito estufa. O regime adiabático assume as distribuições médias das grandezas termodinâmicas, que são dependentes apenas da altitude. As contribuições térmicas não radiativas são introduzidas através do ajuste do coeficiente adiabático do gradiente térmico da troposfera nas regiões dos trópicos, igual a 6,5 K/km. O aquecimento global deriva-se com o balanço energético entre o sol e as radiações emitidas na superfície e troposfera terrestres. Assume-se como principal causa do aquecimento global, o aumento da concentração de CO2 na troposfera na era pós-industrial. Derivam-se as expressões de emissividade do CO2 em função de sua concentração na troposfera, a partir do o forçamento radiativo associado ao efeito estufa sobre a terra. Ademais, estabelece-se uma relação quantitativa simples para descrever o comportamento do gradiente térmico com o aumento da concentração de CO2 na troposfera. Por fim, destacamos algumas técnicas de medidas visando uma possível detecção do aquecimento global nos próximos decênios.

    Resumo em Inglês:

    We present an adiabatic model of the earth's atmosphere that describes the thermal behavior observed under the greenhouse effect. The adiabatic regime assumes an average distribution of thermodynamic variables in the atmosphere, which depend only on altitude. Non radiative thermal contributions are included by adjusting the adiabatic coefficient, such that the thermal lapse rate coincides with the measured value in the tropics, equal to 6.5 K/km. Global warming is derived from an energetic radiation balance of the incoming solar radiation, and radiations from the earth's ground and troposphere. We assume the increase of CO2 concentration in the atmosphere in the industrial era, as the main cause of global warming. Using the concept of radiative forcing, we derived expressions for the tropospheric emissivity as a function of CO2 concentration. Moreover, we established a simple expression to describe the lapse rate behavior with increasing CO2 concentration in the troposphere. Finally, we discuss some experimental techniques for the detection of global warming in the next decades.
  • Da física clássica à moderna: o simples toque de uma sirene Artigos Gerais

    Melhorato, Rodrigo Lima; Nicoli, Gustavo Tosta

    Resumo em Português:

    Este artigo apresenta a construção de um experimento com menor custo possível para demonstrar conceitos essenciais de quantização de energia, modelo corpuscular da luz e condução de eletricidade em sólidos aos alunos do terceiro ano de Ensino Médio, auxiliando de forma significativa na explanação de tópicos de física moderna. A proposta segue que o trabalho realizado não só irá contribuir na explanação de tais conteúdos, mas poderá despertar o interesse à investigação científica bem como entender como a física moderna está presente no cotidiano. O modelo construído é apenas uma proposta para explanação de conteúdos abordados no Ensino Médio, visto que, poderá ser utilizado pelo docente em aulas introdutórias em cursos de graduação. O modelo segue outros estágios de aprimoramento para linhas de pesquisa mais investigativas aos alunos de graduação em física.

    Resumo em Inglês:

    This article presents the construction of a experiment with a lower possible cost to demonstrate essentials concepts of quantization of energy, corpuscular model of the light and the conduct of electricity in solid for the students of the third year in the high school, significantly helping in explaining topics of modern physics. The proposal is that the work will not only contribute to the explanation of such content, but may arouse the interest to the scientific research and understand how the modern physics is present in daily. The model constructed is only a proposal for explaining the contents addressed in high school, since it could be used by teachers in classes in introductory undergraduate courses. The model follows other stages of improvement for lines of search more investigative to the students graduate in physics.
  • Medida simples da energia livre de superfície usando uma web cam

    Vicente, C.M.S; André, P.S.; Ferreira, R.A.S.

    Resumo em Português:

    Neste trabalho, descrevemos uma experiência simples e pedagógica para medir a energia livre de superfície (SFE) que é um tema dominante no ensino da Física, a nível de estudos de graduação e pós-graduação. A vantagem desta experiência baseia-se na simplicidade dos materiais utilizados, ou seja, produtos de baixo custo e não prejudiciais, como água, glicerol, etileno glicol e propanol, que oferecem uma boa oportunidade para discutir pedagogicamente conceitos básicos, mas relevantes sobre fenómenos de superfície. Como exemplo, medidas de ângulo de contacto foram utilizadas para estimar a SFE e a molhabilidade de diferentes superfícies sólidas, tais como o vidro e o politetrafluoretileno (PTFE, Teflon®).

    Resumo em Inglês:

    In this paper we describe a simple and pedagogical experiment to measure surface free energy (SFE), which is a mainstream subject to teach undergraduate and graduate level Physics science. Beyond this, the advantage of this work relies on the simplicity of the materials used, namely non-harmful and low cost products such as water, glycerol, ethylene glycol and propanol, offering a useful pedagogical opportunity to discuss basic but relevant concepts regarding surface science phenomena. As example, contact angle measurements were used to estimate SFE and the wetting behavior of distinct solid surfaces such as glass and polytetrafluoroethylene (PTFE, Teflon®).
  • Muitos alunos do ensino médio não querem estudar física: experiências de aprendizagem ativa podem mudar esta atitude negativa!

    Marušić, Mirko; Sliško, Josip

    Resumo em Português:

    Um questionário de duas perguntas foi preparadao e aplicado neste trabalho com o intuito de avaliar a eficiência relativa de dois métodos de aprendizagem, viz. Ler, Apresentar, Questionar (LAQ) e Experimentação, Discussão (ED), em mudar a atitude de estudantes em relação à potencial escolha de física como carreira. Os dados de um projeto de um semestre realizado em nível de ensino médio indica que os grupo LAQ (91 estudantes) não teve uma mudança de atitute estatisticamente signficativa, ao passo que o grupo ED (85 estudantes) teve uma melhora de +10,0%. Estes resultados sugerem que o método ED, baseado em um paradigma de aprendizagem ativa de física, é um bom modelo para se melhorar significativamente a atitude dos estudantes perante a física enquanto uma potencial carreira profissional, independentemente do sexo dos estudantes.

    Resumo em Inglês:

    A two-question survey has been prepared for and applied in this research with aim to assess the relative efficiency of two different teaching methods, called Reading, Presenting and Questioning (RPQ) and Experimenting and Discussion (ED), in changing students' attitudes toward physics as a potential career choice. The data of a one-semester-long high-school project indicate that RPQ group (91 students) has not achieved a statistically significant improvement in attitudes, while the ED group (85 students) got an improvement of +10,0%. Theses results suggest that the ED method, based on active physics learning paradigm, is a good model for a significant improvement of students' attitudes toward physics as a potential career choice, both with girls and boys who study high school physics.
  • Formação continuada de professores de física, em Angola, com base num modelo didático para o campo conceptual de força Pesquisa Em Ensino De Física

    Nzau, Domingos Kimpolo; Lopes, J. Bernardino; Costa, Nilza

    Resumo em Português:

    Este artigo relata um estudo desenvolvido em três fases (exploratória de diagnóstico, programa de formação de professores e práticas de ensino resultantes desta formação) envolvendo professores de física e alunos do Ensino Secundário de Cabinda (Angola), e que focalizou o conceito newtoniano de força. A fase exploratória demonstrou que a formação de professores tem fragilidades com repercussões negativas nas aprendizagens dos alunos do Ensino Secundário em Cabinda. As outras duas fases do estudo mostraram que os programas de formação de professores centrados em modelos didáticos sobre campos conceptuais de conceitos científicos conduzem à alteração das práticas de ensino dos professores, e que determinam melhorias importantes nas aprendizagens dos alunos ao engajá-los em atividades e tarefas programadas. Este trabalho evidencia a relevância da formação de professores, baseada em modelos didáticos específicos sobre certos campos conceptuais, como ponto de partida para a qualificação do ensino de física em Angola.

    Resumo em Inglês:

    This article describes a study developed in three phases (exploratory, the diagnosis, teacher education program and teaching practices resulting from it) involving physics teachers and students of Secondary Education of Angola, and it is focused on the newtonian concept of force. The exploratory phase showed that teachers education have fragilities with negative repercussions on students' learning in Secondary Education in Cabinda. The other two phases of the study showed that teacher education programs centered on teaching models about conceptual fields of scientific concepts leads to changes in teaching practices which determine significant improvements on students learning by to engaging them in activities and scheduled tasks. This work shows the relevance of a teacher education program, based on specific didactic models about certain conceptual fields, as a starting point for the qualification of the physics teaching in Angola.
  • Um método para experimentação com baixas capacitâncias Desenvolvimento Em Ensino De Física

    Lüdke, Everton

    Resumo em Português:

    Neste artigo, apresenta-se detalhes da construção de um capacímetro destinado a medidas de capacitância elétrica de pequenos objetos metálicos próximos entre si. Um oscilador empregando um único transístor bipolar produz um sinal cujo período em microssegundos pode ser medido com um osciloscópio convencional e uma simples equação possibilita obter a capacitância em picofarads. Uma análise da função de transferencia do instrumento mostra uma adequada precisão experimental para medidas entre 2 e 500 pF. A análise do problema da capacitância entre uma esfera e um plano é feita, mostrando boa concordância entre resultados teóricos e as medidas feitas. Outras possibilidades de abordagem com exemplos de experimentos em laboratório didático de eletromagnetismo com alunos e discussão dos resultados são também apresentadas.

    Resumo em Inglês:

    In this paper, I present details of building a capacitance meter for measuring electric capacitance of small metalic objects near to each other. An oscillator employing a single bipolar transistor produces a signal whose period in microsseconds can be measured with a conventional osciloscope and a simple equation allows to derive the capacitance in picofarads. An analysis of the instrumental transfer function shows a suitable experimental accuracy for measurements between 2 and 500 pF. The problem of capacitance measurement for a conductive sphere and a plane is analyzed showing a good agreement between theoretical results and the measurements. Other possibilities for approaching other experimental situations in an electromagnetics teaching lab with students and a discussion of resultas are also presented.
  • Rolamento sem deslizamento: um exemplo ilustrativo capaz de mostrar muitos conflitos conceituais Desenvolvimento Em Ensino De Física

    Nelson, Osman Rosso

    Resumo em Português:

    O presente trabalho é mais um esforço no processo de identificação de erros conceituais referentes a conteúdos de mecânica clássica, identificados em alunos no nível universitário.

    Resumo em Inglês:

    This work is yet another effort in the identification of misconceptions concerning to contents of classical mechanics identified in students at the university level.
  • Velocidades média e instantânea no Ensino Médio: uma possível abordagem Desenvolvimento Em Ensino De Física

    Souza, P.V.S.; Donangelo, R.

    Resumo em Português:

    Se, por um lado, histórica e conceitualmente, a cinemática é um dos tópicos mais importantes da física, por outro lado, tem ocupado um lugar cada vez mais discreto no currículo do Ensino Médio e já não motiva nem alunos nem professores. Concordemente, propomos neste artigo uma abordagem alternativa à proposta na maioria dos livros didáticos para os conceitos de velocidade média e instantânea pautada no construtivismo de Piaget e no ensino por investigação.

    Resumo em Inglês:

    While kinematics is, both historically and conceptually, one of the most important topics in Physics, it has occupied a progressively smaller place in the high school curriculum, and it no longer motivates neither teachers nor students. In order to attack this problem we propose an alternative approach to introduce the concepts of instantaneous and average velocities based on Piaget's constructivism and teaching through exploration.
  • A complexidade do movimento local na Física aristotélica História Da Física E Ciências Afins

    Campos, Alexandre; Ricardo, Élio Carlos

    Resumo em Português:

    A intenção deste artigo é o de apresentar algumas argumentações aristotélicas no que se refere ao movimento local na região terrestre. Por se tratar de uma explicação altamente refinada e complexa tratamos, de forma resumida, os princípios e causas que alicerçaram as ciências teoréticas em geral e, em especial, a Física. Subdividimos este artigo em oito tópicos de maneira a facilitar a apreensão destes conceitos para o leitor não acostumado com os textos aristotélicos. Com a intenção de evitarmos uma visão ingênua, anacrônica e linear as citações são de fontes primárias ou comentadores das obras de Aristóteles.

    Resumo em Inglês:

    The intention of this paper is to present some Aristotelian arguments regarding the motion on local terrestrial region. Because it is a highly sophisticated and complex explanation dealt with, briefly, the principles and causes that based theoretic sciences in general and in particular physics. Subdivided into eight topics this article in order to facilitate the understanding of these concepts for the reader not familiar with the Aristotelian texts. With intent to avoid an innocent view, anachronistic and linear the citations are of primary sources or commentators of Aristotle's works.
  • Wavelets biortogonais Notas E Discussões

    Domingues, Margarete Oliveira; Kaibara, Magda Kimico

    Resumo em Português:

    A transformada wavelet biortogonal e as bases wavelet são uma poderosa ferramenta para análise de dados multiescala, que tem vastas aplicações na física, matemática, computação e tecnologias. A teoria wavelet é construída, não apenas com o uso de uma nova e brilhante ideia, mas pela sinergia de conceitos e necessidades que já existiam a algum tempo em diferentes áreas do conhecimento científico. Dessa forma, neste artigo, apresenta-se conceitos e exemplos de técnicas wavelets biortogonais que podem ser de grande interesse para vários tipos de estudos da comunidade física brasileira, servindo igualmente a outras áreas correlatas. Este texto destina-se, em especial, a pesquisadores, professores e estudantes de pós-graduação, com possibilidades de atender, ainda, estudantes do último ano de graduação.

    Resumo em Inglês:

    The biorthogonal wavelet transform and wavelet bases are a powerful tool for multiscale data analysis, which has many applications in physics, mathematics, and computing technologies. The wavelet theory is constructed not only with the use of a new idea, but with the synergy of concepts and needs in different areas of scientific knowledge. Therefore, this work presents introductory concepts and examples of biorthogonal wavelets techniques that can be of great interest for various types of studies of Brazilian physics community, serving also to other related areas. This text is written, in particular, to researchers, teachers, graduate students and last years under graduate students.
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