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Revista Brasileira de Ensino de Física, Volume: 37, Número: 4, Publicado: 2015
  • Uma concisa abordagem histórica e conceitual da luz e de algumas de suas aplicações: Apresentação de artigos convidados na edição comemorativa do Ano Internacional da Luz Ano Internacional Da Luz

    Studart, Nelson
  • As pesquisas de Newton sobre a luz: Uma visão histórica Ano Internacional Da Luz

    Martins, Roberto de Andrade; Silva, Cibelle Celestino

    Resumo em Português:

    Este artigo apresenta uma visão histórica geral sobre o desenvolvimento dos trabalhos de Isaac Newton a respeito da óptica, desde suas primeiras investigações em 1664 até o final de sua vida, quando publicou as várias edições de seu livro Opticks. Para permitir uma compreensão adequada do trabalho de Newton, são também apresentadas as contribuições de outros autores importantes do Século XVII, especialmente René Descartes, Walter Charleton, Robert Boyle, Robert Hooke e Christiaan Huygens. A análise dos trabalhos inéditos e publicados de Newton permite notar que ele jamais chegou a uma teoria definitiva a respeito da luz e das cores, adotando diversas hipóteses diferentes e mutuamente inconsistentes. O estudo aqui apresentado pode contribuir para complementar as visões simplificadas sobre a história da óptica e das contribuições de Newton sobre esse tema, bem como corrigir diversos equívocos presentes em obras didáticas e de divulgação científica sobre o assunto.

    Resumo em Inglês:

    This paper presents a general historical overview of Isaac Newton's contributions to optics, from his first investigations in 1664 to the end of his life, when he published the several editions of his book Opticks. To allow an adequate understanding of Newton's work, the article also presents the contributions of other important 17th Century authors, especially René Descartes, Walter Charleton, Robert Boyle, Robert Hooke and Christiaan Huygens. The analysis of Newton's unpublished and published works shows that he never reached a definitive theory of light and colors, adopting several different and mutually inconsistent hypotheses. This work may contribute to supplement the simplified accounts of the history of optics and of Newton's contributions, as well as amending several mistakes that can be found in didactic works and popular versions of this subject.
  • Thomas Young e o resgate da teoria ondulatória da luz: Uma tradução comentada de sua Teoria Sobre Luz e Cores Ano Internacional Da Luz

    Moura, Breno Arsioli; Boss, Sergio Luiz Bragatto

    Resumo em Português:

    Este artigo contém uma tradução comentada do texto On the theory of light and colours de Thomas Young, publicado nas Philosophical Transactions da Royal Society de Londres em 1802. Com esta tradução, pretendemos, por um lado, discutir a contribuição de Young para o desenvolvimento da teoria ondulatória da luz e, por outro, oferecer subsídios para promover discussões sobre a natureza do conhecimento científico em ambientes de ensino e aprendizagem de ciências.

    Resumo em Inglês:

    This paper contains a commented translation to Portuguese of Thomas Young's On the theory of light and colours, published in the Philosophical Transactions of the Royal Society of London in 1802. With this translation, we intend to discuss the contribution of Young to the development of the wave theory of light and also to offer resources to promote discussions about the nature of scientific knowledge in teaching and learning of Science.
  • Uma nova luz sobre o conceito de fóton: Para além de imagens esquizofrênicas Ano Internacional Da Luz

    Silva, Indianara

    Resumo em Português:

    Nesse artigo celebraremos o Ano Internacional da Luz contando uma história sobre o conceito de fóton ao longo do Século XX. Pode-se pensar que o conceito de fóton tornou-se bem estabelecido na física logo após da década de 1930. Contudo, destacaremos que desenvolvimentos teóricos e experimentais culminaram, após a década de 1950, na revisão do conceito canônico de fóton da velha teoria quântica. Na óptica quântica, o fóton não é mais representado pela imagem de partícula individual, mas por uma ferramenta matemática que descreve uma excitação de um estado quântico. Esse artigo dedica-se a revelar os caminhos que levaram a um conceito de fóton mais sofisticado, passando pelo efeito HBT, os estados coerentes de Glauber, e os experimentos que trouxeram à tona a natureza quântica da luz.

    Resumo em Inglês:

    In this paper, we will celebrate the International Year of Light telling a history about the concept of photon in the second half of the twentieth century. One can think that the concept of photon was established in physics just after the 1930s. However, we will highlight that after the 1950s theoretical and experimental developments contributed to revisit the canonical concept of photon of the old quantum theory. In quantum optics, the photon is not represented by the schizophrenic image of individual particle, but rather by a mathematical tool that describes an excitation of a quantum state. This paper dedicates to reveal the ways that led to a sophisticated concept of the photon, passing through the HBT effect, Glauber's coherent states, and ending with the experiments that brought to the fore the quantum nature of light.
  • Os quanta de luz e a ótica quântica Ano Internacional Da Luz

    Davidovich, Luiz

    Resumo em Português:

    Apresentamos um panorama sobre a “teoria da luz”, a partir da proposta de Planck de 1900, até os temas atuais de emaranhamento de fótons e informação quântica. Discutimos a radiação do corpo negro, a lei de Planck e a teoria da emissão induzida, o maser e o laser, e a revolução conceitual da ótica quântica.

    Resumo em Inglês:

    We present an overview of the “theory of light” from Planck's proposal of 1900 to the present subjects of entanglement of photons and quantum information. We discuss the blackbody radiation, Planck's law and the theory of induced emission, the maser and the laser, and the conceptual revolution of quantum optics.
  • Luz para o progresso do conhecimento e suporte da vida Ano Internacional Da Luz

    Bagnato, Vanderlei S.; Pratavieira, Sebastião

    Resumo em Português:

    A Assembleia Geral das Nações Unidas proclamou 2015 como o Ano Internacional da Luz, reconhecendo a importância das tecnologias à base de luz na humanidade. Neste texto fazemos uma revisão do valor da luz na nossa vida, como o entendimento da luz e da interação da luz com a matéria foi importante tanto para o avanço do conhecimento quanto para a melhoria da nossa qualidade de vida. Aplicações da luz em diversas áreas da saúde serão discutidas, desde o entendimento da visão, até aplicações nas áreas de estética, oncologia e controle ambiental.

    Resumo em Inglês:

    The United Nations General Assembly proclaimed 2015 as the International Year of Light, recognizing the significance of light technologies to humanity. In this paper, we review the importance of light in our lives, as the understanding of light and the interaction of light with matter was important for the advancement of knowledge and for the improvement of our life quality. The use of light in many areas of health will be discussed, from the understanding of the vision, to applications in the areas of aesthetics, oncology and environmental control.
  • O método de Galerkin para a quantização de sistemas Hamiltonianos Artigos Gerais

    Monerat, G.A.; Silva, E.V. Corrêa; Leal, L.B.; Oliveira-Neto, G.

    Resumo em Português:

    Apresentamos o método espectral de Galerkin como uma ferramenta para a quantização de sistemas hamiltonianos. Este método pode ser introduzido como um tópico em uma disciplina de introdução à mecânica quântica em um curso de graduação em física. Comparado ao método de diferenças finitas, o método espectral possibilita precisão muito maior, além de fornecer expressões analíticas aproximadas para as autofunções de energia, e é suficientemente simples para ser exposto em cerca de quatro horas-aula. No presente trabalho, apresentamos o método em detalhe, aplicando-o à equação de Schrödinger para o oscilador harmônico simples e para o oscilador harmônico quártico. A precisão dos resultados é comparada aos fornecidos pelo método de diferenças finitas.

    Resumo em Inglês:

    We present the Galerkin spectral method as a tool for the quantization of hamiltonian systems. This method can be introduced as a topic in an undergraduate introductory Physics course on Quantum Mechanics. Compared to the finite differences method, the spectral method allows greater precision, in addition to providing analytical expressions for the energy eigenfunctions, as well as being sufficiently simple to be exposed in about four hours. In the present work, we present the method in detail, applying it to the Schrödinger equation for the simple harmonic oscillator and for the quartic oscillator. The precision of results is compared to those yielded by the method of finite differences.
  • Projeto de uma mesa giratória para simulação de escoamentos geofísicos Artigos Gerais

    Mill, Guilherme Nogueira; Costa, Vladimir Santos da; Paiva, Afonso de Moraes

    Resumo em Português:

    Neste artigo descreve-se o projeto e a construção de uma mesa giratória para realização de experimentos em laboratório sobre a dinâmica de escoamentos geofísicos. Estes experimentos simulam, em condições controladas, a dinâmica de processos atmosféricos e oceânicos nos quais os efeitos da rotação da Terra, via o aparecimento das acelerações de Coriolis, são importantes. A mesa giratória faz parte do Grupo de Estudos de Processos Oceânicos, do laboratório de oceanografia física da COPPE/UFRJ. Os componentes para montagem estão disponíveis comercialmente no mercado brasileiro e com custo acessível para instituições de ensino e pesquisa. As principais características da mesa giratória são listadas e sua aplicação é ilustrada a partir de um experimento clássico desenvolvido com o equipamento.

    Resumo em Inglês:

    This article describes the project and the construction of a rotating table to perform laboratory experiments of geophysical fluid dynamics. These experiments simulate under controlled conditions the dynamics of atmospheric and oceanic processes in which the Earth rotation, via the Coriolis accelerations, plays an important role. The rotating table is part of the Ocean Processes Group, the physical oceanography lab at COPPE/UFRJ. It was built using basic low cost components available at the Brazilian market, easily affordable to universities and research institutes. The main characteristics of the rotating table and its supporting materials are listed, and a classical experiment is described illustrating its application.
  • Análise teórica e proposta para determinação experimental do coeficiente de atrito de rolamento em um plano inclinado Artigos Gerais

    Andrade-Neto, A.V.; Leyva-Cruz, J.A.

    Resumo em Português:

    Neste trabalho analisamos o rolamento de um corpo sobre um plano inclinado relaxando a hipótese de corpo rígido, isto é, consideramos o corpo como deformável. A partir das equações de movimento obtemos uma expressão analítica para a aceleração do centro de massa do corpo. Mostramos que casos conhecidos na literatura podem ser obtidos como casos particulares da nossa expressão. Adicionalmente, obtemos uma expressão para o coeficiente de atrito de rolamento o qual pode ser calculado a partir de medidas experimentais realizadas num plano inclinado.

    Resumo em Inglês:

    In this work we have examined the motion of a body that rolls on an inclined plane, without the assumption of a rigid body. Under these conditions, the body may suffer small deformations. From the equations of motion we obtain an analytical expression for the acceleration of the center of mass. We show that some cases reported in the literature can be obtained as special cases of our expression. In addition, we obtain an expression for the friction coefficient of rolling, which can be calculated from experimental measurements performed on an inclined plane. These results can be used for students of physics to do a deeper analysis of the friction phenomenon associated with rolling bodies.
  • Uma representação do fluxo sanguíneo pulsátil em artérias ou veias usando lattice Boltzmann Artigos Gerais

    Vargas, Marina; Argenta, Marco André

    Resumo em Português:

    O método lattice Boltzmann (LBM) foi proposto na década de 1980, fundamentado num modelo de lattice gas com a discretização da equação de transporte de Boltzmann. Esse método tem sido utilizado para retratar o fluxo sanguíneo pela possibilidade de simular computacionalmente a dinâmica de fluidos regida pelas equações de Navier-Stokes, conseguindo representar desde geometrias complexas até fluxos turbulentos e multifásicos. Com a necessidade de criar bons modelos físicos e matemáticos para representar o sistema cardiovascular humano (HCVS) é preciso utilizar teorias que analisem as leis físicas que regem o fluxo sanguíneo através de veias ou artérias do corpo humano. O objetivo deste trabalho é apresentar todo o processo de construção de um modelo idealizado para representar o fluxo sanguíneo em artérias, considerando um fluído newtoniano, viscoso, em regime laminar e pulsátil. A pulsação é definida conforme disposto por Womersley em seu artigo publicado em 1955 e posteriormente reproduzido com a utilização de diversos métodos numéricos por outros autores. Uma aplicação representativa de um trecho da artéria femoral ilustra o procedimento e os resultados são comparados com a literatura médica. Julgou-se que o modelo proposto para o fluxo pulsátil de um escoamento sanguíneo idealizado gerou resultados satisfatórios sob o ponto de vista qualitativo.

    Resumo em Inglês:

    The lattice Boltzmann method (LBM) was proposed in the 1980s, on the basis of a lattice gas and the discretization of the Boltzmann transport equation. It has been used to represent the blood flow due to its ability to simulate computational fluid dynamics governed by the Navier-Stokes equations and to represent complex geometries and multiphase turbulent flows. With the need to create good physical and mathematical models to represent the human cardiovascular system (HCVS), one must know the physical laws governing the flow of blood through the veins or arteries of the human body. The objective of this paper is to present the entire process of building an idealized model to represent the blood flow in arteries, considering a Newtonian, viscous, laminar and pulsatile fluid. The pulse is defined as suggested by Womersley in his article of 1955 and subsequently reproduced using various numerical methods by other authors. A representative application to a portion of the femoral artery illustrates the procedure, and the results are compared with the medical literature. The proposed model for the idealized pulsatile blood flow generated satisfactory results from a qualitative point of view.
  • Cálculo de velocidades em acidentes de trânsito: Um software para investigação em física forense Artigos Gerais

    Gurgel, W.P.; Gomes, L.M.; Ferreira, F.C.L.; Gester, R.M.

    Resumo em Português:

    Neste trabalho apresentamos e validamos o software Speed Calculations for Traffic Accidents (SCTA). Este aplicativo é voltado para a perícia forense e segue um protocolo que possibilita ao perito criminal, mesmo aquele sem formação em física, estimar as velocidades de veículos envolvidos em colisões e atropelamentos no trânsito. SCTA utiliza conceitos básicos de mecânica clássica, considera diferentes coeficientes de atrito e leva em conta as avarias e as características dos veículos envolvidos. Isso permite determinar as velocidades nas mais distintas situações de acidente. O software segue uma filosofia open source, possibilitanto implementar novas situações de acidentes. Finalmente, como dados de entrada, SCTA depende apenas de poucas medidas realizadas no momento do levantamento pericial. Isso evita observações desnecessárias, otimiza e assegura confiabilidade da perícia forense.

    Resumo em Inglês:

    In this paper we present and evaluate the Speed Calculations software for Traffic Accidents (SCTA). This application is designed for forensic studies and follows a protocol that allows the expert in crime scene analysis, even one that has no knowledge of physics, to estimate vehicle speeds involved in collisions and pedestrian accidents. SCTA uses basic concepts of classical mechanics, employs different coefficients of friction and takes into account the damage and the characteristics of the vehicles involved. This allows to determine the speeds in various accident situations. The software follows an open source philosophy, allowing implementation of new accident scenarios. Finally, as input data, SCTA needs only a few measurements performed by an expert. This avoids unnecessary scene observation and, optimizes and ensures reliability of forensic expertise.
  • Transistores de alta mobilidade eletrônica (HEMTs): Princípios de operação e características eletrônicas Artigos Gerais

    Romero, Murilo A.; Ragi, Regiane; Manzoli, José Eduardo

    Resumo em Português:

    O ensino de física dos dispositivos semicondutores é absolutamente fundamental para o desenvolvimento da microeletrônica. Contudo, cursos introdutórios nesta área muitas vezes se limitam a apresentar modelos analíticos excessivamente simplificados, que possibilitam uma compreensão intuitiva, mas incapazes de captar toda a complexidade dos dispositivos atuais. De outro lado, em cursos mais avançados, modelos numéricos rigorosos são desenvolvidos mas a visão mais intuitiva é por vezes perdida. Neste trabalho, buscamos contribuir para que o iniciante seja capaz de realizar a conexão entre as duas abordagens (modelagem analítica vs. numérica). Para tal, desenvolvemos, do ponto de vista didático, um estudo relativo às características eletrônicas de Transistores de Alta Mobilidade eletrônica (HEMTs), comparando resultados obtidos com modelos analíticos simplificados com aqueles fornecidos por uma modelagem numérica rigorosa, baseada no método das diferenças finitas. Os resultados são confrontados com resultados experimentais disponíveis, e são estabelecidas as condições de validade do modelo analítico.

    Resumo em Inglês:

    The teaching of semiconductor devices physics is absolutely fundamental to the development of microelectronics. However, introductory courses in this area are frequently limited to report over-simplified analytical models which allow intuitive understanding, but are unable to capture the full complexity of today’s devices. On the other hand, in more advanced courses, accurate numerical models are developed, but the most intuitive view is sometimes lost. In this work, we seek to contribute in order to allow the beginner to make the connection between the two approaches (numerical vs. analytical modeling). To this end, we have developed a study on the electronic characteristics of High Electron Mobility Transistors (HEMTs), comparing results obtained with a simplified analytical models with those provided by an accurate numerical modeling, based on the finite difference method. The results are compared with available experimental results and the validity conditions for the analytical model are established.
  • Vínculos dependentes de velocidades e condição de integrabilidade de Frobenius Artigos Gerais

    Lemos, Nivaldo A.

    Resumo em Português:

    Sistemas mecânicos sujeitos a vínculos dependentes de velocidades ocorrem com frequência. O teorema de Frobenius permite decidir de forma inequívoca se vínculos que dependem linearmente das velocidades são ou não integráveis. Mostramos como se formula a condição de integrabilidade de Frobenius por meio da teoria das formas diferenciais exteriores e ilustramos sua aplicação a problemas interessantes de mecânica clássica. Por fim, discutimos a importância prática de identificar a natureza dos vínculos no que concerne à integrabilidade.

    Resumo em Inglês:

    Mechanical systems subjected to velocity-dependent constraints occur frequently. The Frobenius theorem allows us to unequivocally decide whether constraints that depend linearly on the velocities are integrable or not. We show how to formulate the Frobenius integrability condition by means of the theory of exterior differential forms, and illustrate its application to interesting problems in classical mechanics. Finally, we discuss the practical importance of identifying the nature of the constraints as concerns integrability.
  • Análise do caminho de retorno de uma corrente elétrica em um plano terra Artigos Gerais

    Ricobom, Bruno P.; Bonfim, Marlio

    Resumo em Português:

    Considerando uma abordagem estática, a corrente elétrica em um material condutor flui pelo caminho que apresenta a menor resistência. Já na abordagem dinâmica (corrente alternada), este caminho é definido pela menor impedância, que depende não somente da resistência, mas das reatâncias indutiva e capacitiva. Dessa forma, a variação da frequência dessa corrente pode alterar o caminho que ela percorre em um plano condutor, uma vez que as reatâncias serão importantes no caminho de menor impedância. Esse efeito é bem conhecido e muito utilizado para a construção de filtros e osciladores. Neste trabalho este efeito será analisado através de simulações eletromagnéticas e também experimentalmente, com o auxílio de um modelo didático de fácil construção.

    Resumo em Inglês:

    Considering a static approach, the electric current in a conductor material flows along the path that has the lowest resistance. In the dynamic approach (alternating current), this path is defined by the smallest impedance, which depends not only on the resistance but also on the inductive and capacitive reactance. In this way, the variation of the frequency of the current may change the path that it follows in a plane conductor, once the reactances will be important in the lowest impedance path. This effect is well known and widely used for the construction of filters and oscillators. In this work, this effect will be analyzed using electromagnetic simulation as well as experimentally, with an easily constructed educational model.
  • Análise da luz circularmente polarizada produzida por um ser vivo Artigos Gerais

    Flemming, J.; Rosa, C.A.

    Resumo em Português:

    Analisamos a luz refletida por um escaravelho (Phanaeus splendidulus) de cor metálica iridescente que transforma luz não polarizada em circularmente polarizada à esquerda. Animais ou plantas que produzam este tipo de luz não são comuns, apesar desta particular espécie ser bastante disseminada no Brasil. Este fato somado à relativa facilidade de obter um polarizador e uma lâmina de quarto de onda acromática permitem esta demonstração experimental e a análise da polarização circular nos laboratórios de ensino. Comenta-se, também, sobre o biomimetismo e como nanoestruturas que ocorrem nestes insetos podem ser úteis para novas tecnologias em óptica.

    Resumo em Inglês:

    We analyze the light reflected by an iridescent-metallic-color scarab (Phanaeus splendidulus) that changes non-polarized light into left-handed-circularly-polarized light. Animals or plants that produce this kind of light are uncommon, although this particular species is fairly widespread in Brazil. This fact, added to the relative ease of obtaining a polarizer and an achromatic quarter wave plate, allow the use of this demonstration experiment and the analysis of circular polarization in teaching laboratories. We also comment about biomimetism and the nanostructures that these insects show and how useful it can be for new technologies in Optics.
  • Sensores digitais de temperatura com tecnologia one-wire: Um exemplo de aplicação didática na área de condução térmica Artigos Gerais

    Amorim, Helio Salim do; Dias, Marco Adriano; Soares, Vitorvani

    Resumo em Português:

    Neste trabalho apresentamos uma experiência simples de condução térmica usando sensores de temperatura digitais com tecnologia one-wire(um-fio) associados a uma placa Arduino para controle e aquisição de dados. Os sensores utilizados são acessóveis e podem ser facilmente encontrados no mercado nacional. O modelo experimental reproduz uma experiência clássica de condução térmica usada comumente em livros didáticos de física para apresentar e discutir a lei de Fourier da condução térmica. Os resultados se mostraram suficientemente sensíveis para revelar uma distribuição não linear de temperaturas numa situação em que condições de contorno pouco realistas, e comumente aplicadas à lei de Fourier nos livros didáticos, resulta num comportamento linear.

    Resumo em Inglês:

    We present in this work a simple experiment of thermal conduction using digital temperature sensors with one-wire technology associated with an Arduino board to control and data acquisition. The sensors used are affordable and can be easily found in the country market. The experimental model reproduces a classic experiment of thermal conduction commonly used in textbooks of physics to present and discuss the Fourier law of heat conduction. The results were sufficiently sensitive to reveal a nonlinear temperature distribution in a situation where unrealistic boundary conditions, usually applied to the Fourier law in textbooks, results in linear behavior.
  • Discutindo a natureza ondulatória da luz e o modelo da óptica geométrica através de uma atividade experimental de baixo custo Artigos Gerais

    Souza, L.A.; Silva, L. da; Huguenin, J.A.O.; Balthazar, W.F.

    Resumo em Português:

    Em geral, o ensino de óptica no nível médio está concentrado na óptica geométrica. Apesar de ser um modelo de sucesso para explicar fenômenos como reflexão e refração da luz, ele não aborda satisfatoriamente a discussão sobre a natureza ondulatória da luz, além de não explicar fenômenos como difração e interferência. Neste trabalho propomos um experimento simples e de baixo custo para discutir a natureza ondulatória da luz e o limite em que a óptica geométrica é válida. A proposta constitui também um dispositivo para realização de medidas de objetos cuja dimensão seja da ordem do comprimento de onda da luz.

    Resumo em Inglês:

    In general, optics teaching at high school level focus on geometric optics. This is a successful model to explain reflection and refraction of light. However, it is not appropriate to discuss the wave nature of light, and to explain diffraction and interference, for example. In this work, we propose a simple experiment, of low cost, to discuss the wave nature of light and the limit in which the geometric optics is valid. Our proposal also provides a device to perform measurements of objects whose dimension is of the order of the wavelength of light.
  • Radiação quilométrica auroral Artigos Gerais

    Costa Junior, Edio da; Alves, Maria Virgínia

    Resumo em Português:

    Vários fenômenos puderam ser mais bem estudados ou até mesmo só foram descobertos depois do desenvolvimento dos satélites e espaçonaves. Dentre esses fenômenos podemos destacar a radiação quilométrica auroral (AKR, do inglês auroral kilometric radiation). O fenômeno foi descoberto apenas há pouco mais de 40 anos; as frequências típicas são muito baixas para penetrar na ionosfera em direção à Terra. Sua geração se dá através de interações onda-partícula na região noturna do planeta, acima da ionosfera auroral, sendo a energia necessária proveniente dos feixes de elétrons que se precipitam nessas regiões. É gerada principalmente no modo extraordinário (modo-X), no intervalo de frequências de 20-800 kHz, próximo à frequência local ciclotrônica de elétrons. Sabe-se muito bem que a AKR é intensificada durante subtempestades magnéticas, sendo bem correlacionada com o índice AE. Entretanto, estudos recentes têm mostrado que a radiação desaparece nas fases inicial e principal de algumas tempestades magnéticas, apesar do grande aumento do índice AE e de correntes alinhadas ao campo. Nesses casos, a radiação volta a ser emitida durante a fase de recuperação. Esse comportamento sugere que o campo elétrico alinhado ao campo magnético que acelera os elétrons que se precipitam e induz correntes alinhadas não é formado nas fases inicial e principal de algumas tempestades magnéticas. O intuito desse artigo é apresentar aos leitores a AKR e suas características, tornando esse importante fenômeno mais conhecido entre estudantes e professores de física.

    Resumo em Inglês:

    Several phenomena could be better studied and even disclosed after the development of the satellites and spacecrafts. Auroral kilometric radiation (AKR) is one of these phenomena. AKR was first detected only about forty years ago; its typical frequencies are too low to penetrate earthward across the ionosphere. This radiation is generated through wave-particle interactions, in the nightside region above the auroral ionosphere. It grows at the expense of free energy from the precipitating auroral electron beam. It is generated mainly in the extraordinary (X) mode, in the frequency range of 20-800 kHz, near the local electron cyclotron frequency. Nowadays, it is well known that AKR is intensified during magnetic substorms and has a good correlation with the AE magnetic index. However, recent studies showed that the radiation disappears in the initial and main phases of some magnetic storms, in spite of the large enhancement of the AE index and field aligned currents. The radiation activates strongly in the recovery phase. This behavior suggests that the field-aligned electric field, which accelerates precipitating electrons and drives field-aligned currents, is not formed in the initial and main phases of some magnetic storms. The purpose of this article is introduce readers to AKR and its features, making this important phenomenon best known among students and teachers of physics.
  • (Aplicação de uma placa de som de computador para medição de vibrações mecânicas) Artigos Gerais

    Barros, Everaldo de; Souto, Carlos d'Andrade; Camargo, Leandro Ribeiro de; Mathias, Mauro Hugo

    Resumo em Português:

    Este trabalho apresenta um sistema de aquisição e análise de dados baseado em uma placa de som de computador para a medição e processamento de sinais de vibração. Este sistema transforma o computador em um instrumento de medição de dois canais, disponibilizando taxa de amostragem, amostragem simultânea, faixa de freqüência, filtros e outros recursos essenciais necessários para realizar medições de vibrações aleatórias. Um software com facilidades de utilização foi desenvolvido para o monitoramento e análise de vibrações, incluindo recursos para gravação de dados, processamento dos sinais e analisador de espectro em tempo real. Uma vez que as tarefas de aquisição de dados de vibração geralmente requerem hardware e software de custo elevado, este sistema versátil oferece aos estudantes uma solução precisa e barata para o estudo experimental de vibrações mecânicas.

    Resumo em Inglês:

    This paper presents a data acquisition and analysis system based on a computer sound card for measuring and processing random vibration signals. This system turns the computer into a two-channel measurement instrument which provides sample rate, simultaneous sampling, frequency range, filters and others essential capabilities required to perform random vibrations measurements. An easy-to-use software was developed for vibration monitoring and analysis, including facilities for data recording, digital signal processing and real time spectrum analyzer. Since the tasks of vibration data acquisition frequently require expensive hardware and software, this versatile system provides students a very accurate and inexpensive solution for experimental studying mechanical vibrations.
  • (Solução analítica para o movimento de um oscilador massa-mola sujeito a uma força externa) Artigos Gerais

    Zhang, Youtian

    Resumo em Português:

    A vibração harmônica simples, o amortecimento de vibrações e a vibração forçada de um oscilador ligado a uma moal sem massa são sempre discutidos em cursos gerais de mecânica. Neste artigo, vamos nos concentrar nas condições de mola com massa. Nós primeiro investigamos a situação geral em que tanto a resistência viscosa e a força aplicada são consideradas sob a perspectiva da teoria do grupo de renormalização. Então, nós usamos um método analítico para estudar a oscilação amortecida de um oscilador ligado a uma mola com massa, em que o método de renormalização não funciona.

    Resumo em Inglês:

    The simple harmonic vibration, damping vibration and forced vibration of an oscillator attached to the massless spring are always discussed in general mechanics courses. In this article, we focus on the heavy-spring conditions. We first investigate the general situation where both viscous resistance and applied force are considered under the perspective of the renormalization group theory. Then we use analytic method to study the damped oscillation of an oscillator attached to the heavy spring, where renormalization method fails to work.
  • História da ciência na sala de aula: Uma sequência didática sobre o conceito de inércia Desenvolvimento Em Ensino De Física

    Monteiro, Midiã M.; Martins, André Ferrer P.

    Resumo em Português:

    A defesa da utilização da história e a da filosofia da ciência no ensino é marcante nas pesquisas em ensino de física. No entanto, parte considerável dos trabalhos desta área aborda essa temática sob a perspectiva teórica, havendo carência de avaliações de estratégias didáticas que trabalham com conteúdos de história e filosofia no ensino da física. Esse estudo relata a aplicação de uma sequência didática que objetivou discutir historicamente a evolução do conceito de inércia. A amostra constou de trinta e cinco alunos de graduação em física e geofísica da UFRN, que responderam a questionários antes e depois da sequência didática. A análise dos dados mostra um aumento significativo do número de respostas corretas, evidenciando que é possível aprender conceitos físicos com uma abordagem histórico-filosófica.

    Resumo em Inglês:

    The proposal of the use of history and philosophy of science in education is a striking feature in research in physics teaching. However, a considerable amount of studies in this area deals with this issue from a theoretical perspective. There is a lack of evaluation of teaching strategies that make use of history and philosophy contents in physics teaching. This study reports the application of a teaching sequence aimed at discussing the concept of inertia from a historical perspective. Thirty-five Physics and Geophysics undergraduate students answered questionnaires before and after the teaching sequence. Data analyses show an increase in the number of correct answers, supporting the idea that it is possible to learn physics concepts with a historical-philosophical approach.
  • Introduzindo problemas e curvas de perseguição no Ensino Médio e universitário Desenvolvimento Em Ensino De Física

    Oliveira Jr., Reynaldo Lopes de

    Resumo em Português:

    Neste trabalho, procuramos mostrar ao professor do ensino superior básico e do ensino médio como é possível tornar as aulas de cinemática mais interessantes com a introdução de um problema de perseguição típico e sua simulação por meio do software gratuito Modellus que permite a discussão de problemas mais elaborados. Podemos aplicar este tipo de abordagem a várias situações, desde as que envolvem a simulação de conflitos bélicos até aquelas que envolvem o design de jogos eletrônicos. Como exemplo de problema de perseguição escolhemos o caso de um navio mercante que é perseguido por um navio pirata que discutimos com detalhes para que o professor tenha a oportunidade familiarizar-se com este tipo de problema e tentar suas próprias simulações.

    Resumo em Inglês:

    The purpose of this paper is to show to the basic university physics instructor and the high school teacher how we can solve interesting kinematic problems with the introduction of a typical pursuit problem. We can discuss this kind of problem in various situations ranging from military applications to applications related to game design. The pursuit of a merchant ship by a pirate ship was the problem chosen as an example. We also discuss a pedagogical approach to this problem, showing as an example how the teacher can simulate this kind of problem using the software Modellus.
  • Escrevendo o “Livro da Natureza” na linguagem da matemática: A lei de Ampère História Da Física E Ciências Afins

    Dias, Vitor Hugo Alves; Dias, Penha Maria Cardozo

    Resumo em Português:

    O artigo revê a dedução da lei de Ampère, como feita por ele e na mesma sequência de etapas. Indicam-se princípios que a fundamentam. A expressão da lei resultou de uma interação entre experimento e a habilidade de Ampère em “narrar” o fato na linguagem da matemática.

    Resumo em Inglês:

    This paper reviews the deduction of Ampère's law as made by Ampère himself, and following the same sequence of steps. We indicate the principles on which the law is founded. The expression of the law is the result of an interaction between experiment, and Ampère's skills to account for facts in the language of mathematics.
  • Energia e Matéria: Da Fundamentação Conceitual às Aplicações Tecnológicas Resenha

    Oliveira, Paulo M.C.

    Resumo em Português:

    Resenha do livro Energia e Matéria: Da Fundamentação Conceitual às Aplicações Tecnológicas , organizado por Carlos Alberto dos Santos, editora da Livraria da Física, São Paulo, 2015.

    Resumo em Inglês:

    Book review of Energy and Matter: From the Conceptual Grounds to the Technological Applications , organized by Carlos Alberto dos Santos, Livraria da Física, São Paulo, 2015.
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