• A equação de transporte de Boltzmann e sua importância para a física dos reatores nucleares Cartas ao Editor

    Maiorino, José Rubens
  • Sobre os potenciais de condutores em movimento Cartas ao Editor

    Ferreira, G.F. Leal
  • Excitação dos modos normais de um sistema usando um motor desbalanceado Artigos Gerais

    Souza, Marcelo Gustavo de; Cicogna, Thiago Rodrigo; Chiquito, Adenilson José

    Abstract in Portuguese:

    Neste trabalho, apresentamos um experimento simples para o estudo e análise dos possíveis danos que uma máquina rotativa, desbalanceada, pode causar em um sistema quando esta encontra-se com freqüência de rotação próxima ou igual a freqüência de ressonância do sistema. Embora o modelo apresentado seja simples, poderá servir de base para compreender a importância do estudo em vibração neste ramo da engenharia.

    Abstract in English:

    In this work, we reported an experiment useful to the study and analysis of the damages caused by an unbalanced machine in a given system when the machine presents a vibration frequency near the characteristic resonance frequency of the system. Besides the simplicity of the model it will be useful in order to ilustrate the importance of the study of vibrations in enginnering.
  • Extensões auto-adjuntas de operadores em mecânica quântica Artigos Gerais

    Filgueiras, C.; Moraes, Fernando

    Abstract in Portuguese:

    O problema das extensões auto-adjuntas de operadores em mecânica quântica, um assunto normalmente não apresentado em livros-texto, é brevemente discutido neste trabalho.

    Abstract in English:

    In this work we discuss briefly the problem of self-adjoint extensions in quantum mechanics, a subject usually not presented in textbooks.
  • Teorema de Van der Pauw Artigos Gerais

    Robert, Renê; Berleze, Sergio M.

    Abstract in Portuguese:

    O objetivo deste trabalho é mostrar o uso do teorema de van der Pauw e sua dedução. Este teorema permite determinar a condutividade elétrica de placas planas com perímetros arbitrários, espessura uniforme e quatro contatos sobre a periferia.

    Abstract in English:

    The goal of this work is to show the use of the van der Pauw theorem and its deduction. This theorem allows to determine the electric conductivity of flat plates with arbitrary perimeters, uniform thickness and four contacts on the periphery.
  • Cinemática relativística: paradoxo dos gêmeos Artigos Gerais

    Falciano, F.T.

    Abstract in Portuguese:

    O paradoxo dos gêmeos foi formulado há quase 100 anos atrás mas ainda hoje é um dos meios mais eficazes para compreendermos a essência da dependência no estado de movimento do observador das noções espaço e de tempo. Nesta releitura abordamos o paradoxo dos gêmeos em sua formulação convencional salientando os seus pontos chaves e uma versão modificada onde consideraremos um universo com dimensões espaciais compactificadas. Neste último caso é possível fazer com que os gêmeos se reencontrem sem que nenhum deles sofra nenhuma aceleração retirando assim a assimetria que convencionalmente é atribuida à resolução do paradoxo. Em seguida aproveitamos para analisar qual o verdadeiro papel da aceleração e concluímos com uma reflexão sobre a sincronização de relógios e com a relevância dos verdadeiros observáveis em relatividade restrita.

    Abstract in English:

    The twin paradox was first formulated almost 100 years ago but still nowadays is one of the best ways to present the dependence on the definition of space and time of the state of motion of the observer. In this paper we present the conventional formulation of the twin paradox pointing out some of its key concepts and analyse one of its modification in which we compactify one of the spatial dimensions. Given the compactification, it is no more necessary to accelerate one of the twins to rejoin them. In this way, we circunvent the conventional explanation to the asymmetry between the twins. Following this reasoning, we move to clarify the fundamental role played by acceleration and conclude with some comments on synchronization of clocks and observables in special relativity.
  • Quatro abordagens para o movimento browniano Artigos Gerais

    Silva, J.M.; Lima, J.A.S.

    Abstract in Portuguese:

    A "dança" aleatória de pequenas partículas em suspensão num líquido, um fenômeno conhecido como movimento browniano, foi primeiramente explicado por Einstein na sua famosa tese de doutorado. Seguindo uma perspectiva histórica, mostramos como este fenômeno pode ser descrito de quatro maneiras distintas, a saber: o tratamento difusivo de Einstein, a variante estocástica ou de força flutuante proposta por Paul Langevin, a abordagem via equação de Fokker-Planck, e finalmente, as caminhadas aleatórias de Mark Kac. Discutiremos também as limitações presentes na abordagem difusiva. Em particular, mostramos que a equação parabólica na qual Einstein baseou sua explicação deve ser substituída por uma equação do tipo hiperbólica que também surge naturalmente no tratamento via caminhadas aleatórias. A solução geral dessa equação é obtida e comparada com o resultado padrão. Para tempos curtos, comparados com as escalas de tempo características do sistema, o movimento das partículas segue um comportamento ondulatório.

    Abstract in English:

    The random trajectory of small particles in suspension within a liquid, a phenomenon known as brownian motion, was firstly explained by Einstein in his famous doctorate thesis. From a historical perspective, we show how such a phenomenon can be described in four different ways, namely: the Einstein diffusive treatment, the stochastic variant or fluctuating force proposed by Paul Langevin, the approach through the Fokker-Planck equation, and, finally, the random walks by Mark Kac. Some limitations present in the standard diffusive approach are also discussed. In particular, we show that the parabolic equation in which Einstein based his explanation should be replaced by a hyperbolic equation of motion which also appears naturally in the treatment of random walks. The general solution of the generalized diffusion equation is obtained and compared to the standard result. For short times, in comparison with the characteristic time scales of the system, the motion of the particles is described by a wave behavior.
  • Uma definição natural de energia cinética e potencial em termodinâmica Artigos Gerais

    Ferreira, G.F. Leal

    Abstract in Portuguese:

    Na tentativa de tornar a termodinâmica mais familiar e sem violação do seu formalismo, define-se a partir de expressão do diferencial da energia, já incorporando as conseqüências da 2 Lei, o diferencial da energia cinética como associado às variações de temperatura a volume constante e o de energia potencial às de volume, à temperatura constante. A comparação entre os diferenciais é realizada pela normalização das variações de temperatura e de volume às de pressão. Ver-se-á que na fase gasosa, as variações de energia cinética prevalecem em muito sobre as potenciais enquanto na condensada, elas se ombreiam.

    Abstract in English:

    In an attempt to make the teaching of thermodynamics more familiar and without violating its formalism, we define from the expression of the energy differential, in which the consequences of the the 2nd law was already incorporated, the differential of the kinetic energy as associated to the temperature variations at constant volume and the differential of the potential energy to those at constant temperature. Comparison between the two differentials is accomplished through the normalization of the temperature and volume variations to a common pressure variation. It will be seen that in the gaseous phase the kinetic part greatly exceeds the potential one but that in the condensed phase they are of the same order of magnitude.
  • Experiência de Oersted em sala de aula Artigos Gerais

    Chaib, J.P.M.C.; Assis, A.K.T.

    Abstract in Portuguese:

    Em 1820 Oersted observou a deflexão de um pequeno ímã colocado próximo a um fio com corrente constante. Esta descoberta fundamental desencadeou uma série de pesquisas que levou à unificação dos fenômenos elétricos e magnéticos. Este artigo visa contribuir para o resgate da relevância da experiência de Oersted. É feita uma breve contextualização histórica desta experiência. Descreve-se uma reprodução moderna dos procedimentos e observações de Oersted com materiais de baixo custo.

    Abstract in English:

    In 1820 Oersted observed the deflection of a small magnet placed close to a wire carrying a steady current. This fundamental discovery unleashed a series of researches which led to the unification of the electric and magnetic phenomena. The goal of this paper is to contribute to show the importance of Oersted's experiment. It is made a short historical contextualization of this experiment. It is described a modern reproduction of the procedures and observations of Oersted utilizing low cost materials.
  • Determinação de curvas de histerese Artigos Gerais

    Leite, Vanessa Souza; Figueiredo, Wagner

    Abstract in Portuguese:

    Neste trabalho apresentamos uma discussão detalhada sobre as curvas de histerese obtidas no caso do mais simples sistema magnético, o modelo de Ising. As curvas de histerese são construídas através de estados estáveis e metaestáveis do sistema. A estabilidade de cada estado é determinada pela energia livre de Gibbs do sistema para cada valor de temperatura e campo magnético externo. Também discutimos o procedimento necessário para a determinação de curvas de histerese através do método de Monte Carlo, de forma a manter o sistema em seus estados metaestáveis durante as simulações.

    Abstract in English:

    In this work we present a detailed discussion concerning the hysteresis curves for the simplest magnetic system, the Ising model. The hysteresis curves are generated by passing along a set of stable and metastable states of the system. The stability of each state is determined by the Gibbs free energy of the system for each pair of values of temperature and field. We also discuss how we must proceed in determining hysteresis curves by the Monte Carlo method in order to keep the system in its metastable states during the simulation process.
  • Violação da simetria de Lorentz Artigos Gerais

    Belich, H.; Costa-Soares, T.; Santos, M.A.; Orlando, M.T.D.

    Abstract in Portuguese:

    Recentemente, com o advento da teoria das cordas, existe um consenso de que uma simetria fundamental da relatividade, a simetria de Lorentz, deve ser quebrada na escala de energia do modelo padrão da física de partículas. Esta quebra de simetria de Lorentz ocorre pela presença de campos vetoriais e tensoriais de fundo resultantes de processos de transição de fase, que causam uma anisotropia no espaço-tempo. Deve-se observar que a violação ocorre apenas quando realizamos uma transformação de referencial ativa de Lorentz, o que acarretou uma nova nomenclatura para as mudanças de coordenadas no espaço-tempo: as transformações de observador e partícula. O objetivo deste trabalho é torna claro estas transformações, e através de dois exemplos simples, explorar a quebra da simetria de Lorentz pela presença de um campo de fundo.

    Abstract in English:

    Since the formulation of the String Theory, we adopt that a fundamental symmetry of relativity should be broken at the energy scale bellow the Standard Model of Particle Physics. The symmetry breaking is implemented by the appearance of vector and tensor background that is reminiscent of a phase transition mechanism in high energy; the space-time became anisotropic by the presence of a background. We point out that the Lorentz symmetry breaking occurs only in a active Lorentz frame transformation, giving rise a new nomenclature for coordinate transformation in space-time: the observer and particle transformation. The main goal of this work is to clarify these transformations by a two examples in turn to explore the Lorentz symmetry breaking by a background vector field.
  • Distorção da obra eletromagnética de Ampère nos livros didáticos Artigos Gerais

    Chaib, J.P.M.C.; Assis, A.K.T.

    Abstract in Portuguese:

    Analisamos como alguns livros didáticos representativos apresentam a obra eletromagnética de Ampère. Mostramos que as informações apresentadas são distorcidas e que não correspondem à realidade histórica. Isto leva a uma visão errônea da evolução da física e da formulação de suas leis.

    Abstract in English:

    We analyze how some representative textbooks present Ampère's electromagnetic work. We show that this information is distorted and does not correspond to the historical facts. This leads to an erroneous view about the evolution of physics and about the formulation of its laws.
  • Oscilações paramétricas: uma simulação numérica Artigos Gerais

    Rulli, Clodoaldo Cordeiro; Rino, José Pedro

    Abstract in Portuguese:

    Um pêndulo com seu ponto de sustentação oscilante e um pêndulo cujo comprimento varia periodicamente pertencem à classe de sistemas físicos ditos paramétricos. Em regime de pequenas oscilações tais sistemas são bem descritos pela a equação de Mathieu como já foi demonstrado. Neste trabalho as equações de movimento para estes dois osciladores paramétricos são integradas numericamente sem se restringir apenas ao regime de pequenas oscilações. Mapas de Poincaré são obtidos mostrando que comportamentos caótico e estável podem coexistir para um mesmo conjunto de parâmetros que caracteriza o sistema.

    Abstract in English:

    A pendulum with oscillating attached point and a pendulum with the periodically changing length belongs to a class of physical systems called parametric. In the regime of small oscillations such systems are very well described through the Mathieu equations. In this work the equations of motion for these two parametric oscillators are numerically integrated without any restriction of small oscillations. Poincaré maps are obtained, showing that the chaotic and stable behavior can coexist for a given set of parameters which characterizes the system.
  • O tratamento clássico do interferômetro de Mach-Zehnder: uma releitura mais moderna do experimento da fenda dupla na introdução da física quântica Artigos Gerais

    Ricci, Trieste Freire; Ostermann, Fernanda; Prado, Sandra Denise

    Abstract in Portuguese:

    Neste trabalho, analisamos detalhadamente o fenômeno ondulatório da luz em um interferômetro de Mach-Zehnder (IMZ) operando em regime clássico. Um dos principais objetivos do trabalho é dar suporte a futuras transposições para o IMZ em regime quântico. O IMZ é um arranjo experimental que apresenta uma releitura, mais moderna em termos tecnológicos, do experimento das duas fendas de Young [1] e tem sido extensivamente explorado em artigos da área de computação quântica e criptografia quântica [2] - áreas que se alicerçam nos fenômenos de superposição e de interferência quânticas - e em artigos de ensino de física para disciplinas introdutórias de física quântica (FQ) - área que propõe naturalmente uma reflexão sobre o problema conceitual da escolha dos caminhos pelo fóton [3-10]. Os resultados analíticos aqui apresentados foram utilizados na elaboração de um software educacional que simula a interferência nos regimes clássico e quântico e que está em plena utilização em cursos introdutórios de FQ no IF-UFRGS.

    Abstract in English:

    In this paper, the optical Mach-Zehnder Interferometer (MZI) in classical regime is fully analysed. One of our main goals is to supply the basis for future transpositions to the quantum regime. The MZI is a device totally analogous to the double-slit experiment [1] but a more modern version in technological terms. It has been used extensively in papers related to quantum computation and quantum cryptography [2]. Those are fields grounded on quantum superposition and quantum interference phenomena. It has also appeared in papers related to the teaching of introductory quantum physics where the conceptual problem of which path a given photon goes through arises more naturally [3-10]. The analytical results shown here were used in the production of an educational software to simulate the classical and quantum interference phenomena. The software has been widely used in introductory quantum physics courses in IF-UFRGS.
  • A importância da física nas quatro primeiras séries do ensino fundamental Artigos Gerais

    Schroeder, Carlos

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo sugere que a importância das aulas de física desde as primeiras séries do ensino fundamental está muito mais no auxílio ao desenvolvimento da auto-estima e da capacidade de aprender-a-aprender das crianças do que em aspectos utilitários, tais como preparar os estudantes para os conteúdos do ensino médio. Alguns exemplos de atividades que podem ser propostas a crianças com idades entre sete e dez anos, nas quais a possibilidade de explorar a física pode ser útil para o desenvolvimento da capacidade de aprender-a-aprender, também são apresentados, acompanhados de uma discussão dos resultados observados.

    Abstract in English:

    This paper suggests that the importance of physics lessons during the first four years of elementary school lays on the possibility of fostering the development of the children's self-esteem and 'learning-to-learn' skills, rather than on utilitarian purposes, such as preparing students for Secondary School studies. A sample of the activities proposed for children in the age bracket seven to ten years old is presented together with a discussion of the observed results. At this age the possibility of exploring physical phenomena may be useful for the development of 'learning-to-learn' skills.
  • La Física con una estructurada problematizada: efectos sobre el aprendizaje conceptual, las actitudes e intereses de los estudiantes universitarios

    Becerra-Labra, Carlos; Gras-Martí, Albert; Martínez-Torregrosa, Joaquín

    Abstract in Spanish:

    En el presente artículo se muestra los resultados obtenidos en una investigación realizada para estudiar los efectos que produce una enseñanza de la física con una estructura problematizada en el aprendizaje conceptual, en las actitudes e intereses de los estudiantes. Se da una respuesta fundamentada a las preguntas: una enseñanza de la física a través del planteamiento y resolución de problemas fundamentales, ¿se produce realmente una mejora significativa en el aprendizaje conceptual?, ¿modifica positivamente la actitud e interés de los estudiantes hacia la física? y, ¿se mantiene esta mejora conceptual y actitudinal tiempo después de la instrucción recibida?

    Abstract in English:

    We show the results of a research addressing the effects of organizing the teaching of Physics around a problem-based structure. This approach is based upon outlining and addressing the fundamental problems that originated the basic concepts and theoretical framework of the subject matter. We have measured the significant improvement observed in both the students' conceptual understanding and in their attitude and interest towards Physics. We have also investigated whether these learning gains are maintained after the course is over, or a relatively large time has elapsed.
  • Relatividades no ensino médio: o debate em sala de aula Pesquisa em Ensino de Física

    Karam, Ricardo Avelar Sotomaior; Cruz, Sonia Maria S.C. de Souza; Coimbra, Débora

    Abstract in Portuguese:

    A impossibilidade de detecção experimental do movimento uniforme absoluto, também conhecida como princípio da relatividade, não tem sido suficientemente abordada nas aulas de física do ensino médio. Neste trabalho, apresentamos parte de uma seqüência didática que objetivou abordar tópicos da teoria da relatividade restrita com estudantes do primeiro ano do ensino médio. Nesta, foi promovida uma discussão ampla sobre o princípio da relatividade, uma vez que o mesmo é fundamental para a teoria de Einstein, e pode-se perceber a sua falta de plausibilidade para os estudantes. A abordagem da relatividade de Galileu pode contribuir para uma ênfase nos aspectos conceituais da física e servir também como uma porta de entrada para o tratamento de tópicos da relatividade. A análise de episódios de ensino recortados das aulas e das respostas dos alunos a um questionário aplicado nos permitiu concluir sobre a proficuidade das estratégias adotadas, pela constatação da assimilação dos conceitos trabalhados. Os resultados foram expressivos: com exceção de um aluno, todos os demais assinalaram a opção correta e a justificaram mencionando o princípio da relatividade, o que nos permite aferir que as atividades desenvolvidas foram bem sucedidas em relação às respostas manifestadas no pré-teste, aplicado no início das atividades.

    Abstract in English:

    The impossibility of experimental detection of uniform and absolute motion, also known as the principle of relativity, has not been well discussed in Physics Secondary School classes. In this paper, we present part of a didactical sequence in which topics of Special Relativity are presented to first year students. The discussion of Galilean relativity allowed us to emphasize conceptual aspects of physics and introduce topics of special relativity. The analysis of teaching episodes, extracted from recordings made in class, and the students's answers to a post - test presented at the end of the teaching sequence, allowed us to infer that we had achieved our goals. The results were excellent, since, but for one student, all the others answered correctly, mentioning as expected the relativity principle so confirming the efficiency of our methodology.
  • Dificuldades e alternativas encontradas por licenciandos para o planejamento de atividades de ensino de óptica para alunos com deficiência visual Pesquisa em Ensino de Física

    Camargo, Eder Pires de; Nardi, Roberto

    Abstract in Portuguese:

    Relatamos aqui resultados parciais de um estudo que analisou o desempenho de futuros professores quando, durante o desenvolvimento de uma disciplina de Prática de Ensino de Física, foram solicitados a planejar, elaborar e ministrar, em situações reais de sala de aula, tópicos de ensino de óptica a uma turma de estudantes, dentre os quais se incluíam alunos com deficiência visual. Os dados coletados mostram que as principais dificuldades apresentadas pelos futuros professores referem-se à abordagem do conhecer fenômenos físicos como dependente do ver e o não rompimento com alguns elementos da pedagogia tradicional. Por outro lado, como alternativas, os futuros professores mostraram criatividade em superar atitudes passivas relativas à problemática educacional considerada, a elaboração de estratégias metodológicas destituídas da relação conhecer/ver, bem como, o trabalho com a oralidade no contexto do ensino de Física.

    Abstract in English:

    Partial outcomes of a study aimed to verify future High School teachers performance during the development of a Teaching Practice undergraduate course. The student teachers were asked to plan, elaborate and teach, in a classroom situation, optics topics to a class which included visual handicapped pupils. Data analysis shows that the main difficulties found by the student physics' teachers are related to which approach will be used to perceive phenomena dependent on vision and also to the need to break away from traditional pedagogy.. On the other hand, as alternatives, future teachers have shown creativity in order to overcome passive aptitudes related to this educational problem, working out methodological strategies that do not require the knowing/seeing relation, as well as, emphasizing oral communication within the physics teaching context.
  • "História e epistemologia da física" na licenciatura em física: uma disciplina que busca mudar concepções dos alunos sobre a natureza da ciência Pesquisa em Ensino de Física

    Moreira, Marco Antonio; Massoni, Neusa Teresinha; Ostermann, Fernanda

    Abstract in Portuguese:

    Neste trabalho descrevemos como foi implementada uma disciplina de história e epistemologia da física no currículo de formação de professores de física e apresentamos uma análise quantitativa das mudanças ocorridas nas concepções dos alunos sobre a natureza da ciência. Este trabalho é o terceiro de um conjunto de quatro que descrevem detalhadamente a experiência que tivemos na implementação dessa disciplina. Os outros três são de natureza qualitativa.

    Abstract in English:

    In this paper we describe how a course on history and epistemology of physics was implemented in the curriculum of physics teachers preparation and we present a quantitative analysis of changes that happened in students' conceptions regarding the nature of science. This paper is the third one of series of four papers that describe with details the experience we had in the implementation of this course. The other papers are of qualitative nature.
  • A tecnologia como referência dos saberes escolares: perspectivas teóricas e concepções dos professores Pesquisa em Ensino de Física

    Ricardo, Elio Carlos; Custódio, José Francisco; Rezende Junior, Mikael Frank

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho trata do ensino da tecnologia no nível escolar médio e apresenta a percepção dos professores, da área das ciências da natureza, matemática e suas tecnologias, sobre o tema. Observa-se que suas compreensões não são claras e há uma confusão entre a ciência aplicada e a tecnologia. Antes disso, discute-se uma abordagem teórica da tecnologia como o estudo científico do artificial.

    Abstract in English:

    This paper discusses the technology education in High School and aims to identify the perception of high school teachers of the area known as "natural sciences, mathematics and their technologies" about this matter. It has been observed that their comprehension is not clear and there is some confusion between applied science and technology. A theoretical approach of the technology as a scientific study of the artificial is also presented.
  • A evolução da teoria ondulatória da luz e os livros didáticos História da Física e Ciências Afins

    Silva, Fabio W.O. da

    Abstract in Portuguese:

    O tratamento habitualmente dado em livros-texto de física à evolução da teoria ondulatória da luz, a partir do modelo de Christiaan Huygens, pode ser considerado uma reconstrução a posteriori (whiggismo), que impõe uma interpretação atual a conceitos enunciados no Século XVII. A leitura do texto original de Huygens, todavia, revela diferenças profundas com as concepções mais recentes da luz e uma afinidade maior com a mecânica do que com a óptica moderna ou o eletromagnetismo. Essa análise sugere a necessidade da utilização de fontes primárias no ensino de ciências, não se restringindo aos livros-texto que, muitas vezes, contêm uma leitura histórica cristalizada.

    Abstract in English:

    Textbooks of Physics usually approach the evolution of the wave theory of light, from the model of Christiaan Huygens, as a reconstruction a posteriori (whiggism).This happens to impose the current interpretation to concepts already enunciated in the XVII century. However, the original texts of Huygens unveil important differences with the recent conceptions of light and a considerable affinity with Mechanics rather than with Modern Optics or Electromagnetism. Since the textbooks often contain a crystallized historical view, this analysis suggests the use of primary sources in the teaching of sciences.
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