• Um tributo a William Thomson no centenário de sua morte Editorial

    Studart, Nelson
  • A escala termométrica absoluta baseada na teoria da potência motriz de Carnot e calculada a partir das observações de Regnault Seção especial: Centenário da morte de William Thomson (1824-1907)

    Thomson, William
  • Sobre uma tendência universal da natureza para a dissipação de energia Seção especial: Centenário da morte de William Thomson (1824-1907)

    Thomson, William
  • In search of lost work Seção especial: Centenário da morte de William Thomson (1824-1907)

    Dias, Penha Maria Cardoso

    Abstract in Portuguese:

    As contribuições de William Thomson ao estabelecimento das categorias da termodinâmica são analisadas.

    Abstract in English:

    William Thomson's contributions to the making of the categories of thermodynamics are analyzed.
  • Lord Kelvin demonstrated Seção especial: Centenário da morte de William Thomson (1824-1907)

    Lloyd, J.T.

    Abstract in Portuguese:

    Tradução do artigo "Lord Kelvin demonstrated", The Physics Teacher 18, 16-24 (1980).

    Abstract in English:

    Translation of the paper "Lord Kelvin demonstrated", The Physics Teacher 18, 16-24 (1980).
  • Two clouds still obscure the reputation of Lord Kelvin Seção especial: Centenário da morte de William Thomson (1824-1907)

    Schulz, Peter A.

    Abstract in Portuguese:

    Lorde Kelvin é considerado um dos mais importantes físicos do século XIX. Talento multifacetado e homem público é autor de aforismos famosos, mas muitas frases a ele atribuídas não passam de lendas urbanas. Uma das mais famosas é a de "existem apenas duas nuvenzinhas no céu da física", e suas variantes, aludindo à crença de completude da física no início do século passado. As "duas nuvenzinhas" nada mais são do que a teoria da relatividade e a mecânica quântica, os dois pilares da física moderna. Ao contrário do que muitos propagam, Lorde Kelvin na verdade parecia estar bem ciente do impasse da física clássica na época e deixou para os seus sucessores uma indicação clara de que rumos deveriam ser seguidos.

    Abstract in English:

    Lord Kelvin is considered one of the most important physicists of the nineteenth century. With multiple talents and a public man, he is the author of famous aphorisms, but many phrases attributed to him are not more than urban legends. One of the most known is that "there are only two little clouds in the sky of physics" and many variations, alluding the belief of completeness in physics at the beginning of the last century. The "two little clouds" are nothing else than the theory of relativity and quantum mechanics, the two pillars of modern physics. In opposition to what is often propagated, Lord Kelvin seemed to be quite aware of the dead end of classical physics at that time and gave a clear indication to the newcomers of the paths to be followed.
  • Sir William Thomsom and the installation of the submarine telegraph cable between Pernambuco and Pará Seção especial: Centenário da morte de William Thomson (1824-1907)

    Bassalo, José Maria Filardo; Crispino, Luís Carlos Bassalo

    Abstract in Portuguese:

    Neste artigo tratamos da participação de Sir William Thomson na instalação do cabo telegráfico submarino entre Pernambuco e o Pará realizada pela Western and Brazilian Telegraph Company nos meses de agosto e setembro de 1873.

    Abstract in English:

    In this paper we report the participation of Sir William Thomson in the installation of the submarine telegraph cable between Pernambuco and Pará by the Western and Brazilian Telegraph Company in August and September of 1873.
  • Qual a influência dos PCNEM sobre o uso da abordagem histórica nas aulas de física? Cartas ao Editor

    Pena, Fábio Luís Alves
  • Teacher formation courses in physics in Brazilian universities: a diagnosis of the initial formation of physics teachers Artigos Gerais

    Gobara, Shirley Takeco; Garcia, João Roberto Barbosa

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo apresenta os resultados preliminares de um projeto que teve como objetivo geral realizar um levantamento sobre os cursos de Licenciatura do Brasil. As informações que compõem esse levantamento foram obtidas inicialmente de um banco de dados do Instituto Nacional de Estudos e Pesquisas Educacionais Anísio Teixeira - INEP, que disponibiliza informações sobre as instituições que oferecem os diferentes cursos de graduação do Brasil. A partir desses dados, levantaram-se as instituições que oferecem cursos de Licenciatura em Física e utilizando-se de um questionário, buscou-se as informações sobre as condições de oferta e do número de egressos, dos últimos cinco anos, dos cursos de Licenciatura em Física no Brasil. Esse projeto foi proposto tendo em vista o quadro complexo da formação de professores para o ensino médio, em particular, o problema que tem sido objeto de debate na esfera educacional que é o déficit de professores de física para atuar nas escolas de ensino médio. Finalmente, discute-se sugestões de organização institucional e possíveis percursos de formação desses profissionais que apontem alternativas para uma mudança do quadro atual.

    Abstract in English:

    This article presents preliminary results of a project whose main objective was to study the courses of Physics Education in Brazil. Data were obtained from a database of Instituto Nacional de Estudos e Pesquisas Educacionais Anísio Teixeira - INEP, which makes available information about institutions offering different graduation courses in Brazil. From these data, the institutions offering the course of Physics were analysed and, through a questionnaire, the offer conditions and the number Physics course-leavers in Brazil in the last five years were analysed. This project was considered in view of the complex scenario of the formation of High School teachers; especially the issue that has been focus of debate in the academic sphere, namely, the deficit of High School teachers of Physics. This paper also discusses suggestions for institutional organizations and possible paths for the formation of these professionals pointing at alternatives to change the current scenario.
  • Hawking's entropy calculation for black holes: an exercise of dimensional analysis from a divulgation text Artigos Gerais

    Bastos Filho, Jenner Barretto; Araújo, Roberto Moreira Xavier de

    Abstract in Portuguese:

    A expressão matemática da entropia de um fenômeno que seja, a um só tempo, quântico, relativístico e gravitacional deve conter explicitamente a constante de Planck h/2pi, a velocidade da luz no vácuo c e a constante da gravitação universal de Newton G. Além disso, a entropia enquanto conceito termodinâmico e estatístico também deve conter explicitamente a constante de Boltzmann k. Partindo dessas idéias diretrizes obtemos a fórmula da entropia de Hawking para buracos negros em N dimensões, lançando mão: (i) dos métodos da análise dimensional; (ii) da conexão entre entropia e informação; e, (iii) do princípio holográfico.

    Abstract in English:

    The mathematical expression of the entropy valid for a quantum, relativistic and gravitational phenomenon must explicitly contain the Planck constant h/2pi, the velocity of light in vacuum c and Newton gravitational constant G. Besides this the entropy, as a thermodynamics and statistical concept, must also explicitly contain Boltzmann constant k. Starting from these ideas we are able to calculate Hawking's entropy valid for black holes in N dimensions. In order to calculate Hawking's entropy we use the following ingredients: (i) the methods of dimensional analysis; (ii) the connection between entropy and information; and (iii) the holographic principle.
  • Important aspects of modern physics teaching approach through the use of a multi-ionic xenon laser

    Gallardo, M.; Laquidara, A.P.; Reyna Almandos, J.

    Abstract in Spanish:

    Este trabajo tiene por finalidad presentar un láser de Xe multi-iónico pulsado, a partir del cual se pueden realizar demostraciones, prácticas de laboratorio o iniciar trabajos de investigación en temas de física moderna, espectroscopía atómica y láseres gaseosos, así como para ser utilizado en la enseñanza de grado y postgrado. Además, el empleo de todo el instrumental que compone el equipo, permite tomar contacto con fuentes de alta tensión, equipos de vacío, de óptica y con el uso de detectores y analizadores de radiación luminosa, instrumental que generalmente no se utiliza dentro de los esquemas de la enseñanza tradicional.

    Abstract in English:

    This work intendes to present a pulsed multi-ionic Xe laser to perform demonstrations, lab experiments or begin research works in topics of modern physics, atomic spectroscopy and gaseous lasers. It can be used also in the graduate and post-graduate teaching. In addition, the use of all the instruments that compose the equipment allows to make contact with high voltage power supplies, high vacuum technique, optical assemblies and the use of light detectors and radiation analyzers, which are instruments that generally are not used within the traditional teaching.
  • Analytical solution of the Morse potential in classical mechanics Artigos Gerais

    Barboza, F.L. Moraes; Costa, A.J.; Ribeiro, N.F.; Drigo Filho, E.

    Abstract in Portuguese:

    Usualmente o potencial de Morse é estudado em contextos de mecânica quântica. Por outro lado, ele é relativamente pouco aplicado em problemas clássicos. Neste trabalho uma solução completa é encontrada para as equações de movimento clássicas para uma partícula submetida a esse potencial. Exemplos numéricos são apresentados para alguns valores fixos dos parâmetros.

    Abstract in English:

    Usually the Morse potential is studied in the quantum mechanics context. On the other hand, there are relatively few applications for classical problems. In this work, a complete solution for the classical equation of motion is found for a particle subject to this potential. Numerical examples are presented for a fixed set of parameters.
  • Damping forced oscillator: harmonic and parametric Artigos Gerais

    Barros, Vicente Pereira de

    Abstract in Portuguese:

    O objetivo deste trabalho é mostrar como uma análise comparativa das várias técnicas de resolução de equações diferenciais pode ser uma importante ferramenta didática no aprendizado de ressonância em mecânica. São estudados os osciladores harmônico e paramétrico forçados pelo método da variação dos parâmetros e pelo método de Green. A importância de suposições a priori na resolução de equações diferenciais também é discutida.

    Abstract in English:

    The goal of this work is show how the comparative study of several techniques to solve diferential equations can be a important teaching tool in the learning of a mechanical resonance phenomenon. The forced damped harmonic and parametric oscillator are studied by method of variation of parameters and Green's method. The importance of a priori suppositions is also discussed.
  • Ocean wave propagation modelling: a tool to understand optical phenomena Artigos Gerais

    Meirelles, Saulo; Violante-Carvalho, Nelson

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo discute como as transformações sofridas pelas ondas aquáticas ao se aproximarem de águas rasas podem auxiliar o entendimento dos principais fenômenos estudados na óptica. A partir de alguns conceitos comuns a todos os fenômenos ondulatórios, é possível conhecer o comportamento das ondas na superfície de corpos d'água conforme elas se encaminham para menores profundidades, como as ondas que se aproximam de uma praia. Tornou-se possível, dessa forma, traçar um paralelo entre as ondas luminosas e as ondas aquáticas. A modelagem computacional mostrou-se uma importante ferramenta para a construção de casos idealizados, facilitando a visualização dos resultados.

    Abstract in English:

    In this paper we discuss some of the transformations undergone by the water waves as they approach shallow water and how their behavior can be applied to improve the understanding of optical waves. Moreover, in order to compare the similarities between water waves and light waves, a ocean wave propagation model was employed as a research tool for some idealized cases, helping the visualization of this equivalence.
  • Analysis of cylindrical coaxial cables using the finite element technique Artigos Gerais

    Nogueira, Antônio Flavio Licarião

    Abstract in Portuguese:

    A nova geração de simuladores de campos eletromagnéticos pode ser usada no ensino de eletromagnetismo sem que o usuário conheça com profundidade a metodologia usada no desenvolvimento desses programas computacionais. A teoria da linha coaxial cilíndrica é usada para ilustrar a aplicação desses programas como ferramenta de ensino. A solução analítica do problema é usada para avaliar a precisão numérica dos resultados obtidos utilizando diferentes subdivisões das malhas de elementos finitos. A relação entre minimalidade energética e distribuição de potenciais elétricos é usada para explicar como diferentes discretizações do modelo afetam o cálculo das grandezas eletromagnéticas. A definição de um problema exterior para modelar a estrutura coaxial permite a análise dos campos dispersos nas extremidades e aumenta a precisão do cálculo da capacitância.

    Abstract in English:

    The new generation of electromagnetic field simulators can be used for teaching electromagnetism with no user's deep knowledge about the methodology used to develop these computer programs. The theory of the cylindrical coaxial line is used to illustrate the application of these programs as teaching tools. The analytical solution of the problem is used to assess the accuracy of the numerical results produced by different subdivisions of the finite element meshes. The relationship between energy minimality and distribution of electric potentials is used to explain how different discretizations of the model affect the computation of the electromagnetic variables. The definition of an exterior problem to model the coaxial structure allows the analysis of leakage fields at the end-zone and improves the accuracy of capacitance calculation.
  • Special and general theory of relativity in the high school: a possible approach Produtos e Materiais Didáticos

    Guerra, Andreia; Braga, Marco; Reis, José Cláudio

    Abstract in Portuguese:

    Esse artigo pretende contribuir para o debate em torno ao ensino de física, trazendo uma proposta curricular de inserção do estudo das teorias da relatividade restrita e geral na primeira série do ensino médio. Tal proposta foi construída a partir de uma abordagem histórico-filosófica da ciência, onde a relação entre a física com outras produções culturais constituiu-se no viés privilegiado para se trabalhar com os adolescentes as questões científicas respondidas pelos trabalhos de Albert Einstein.

    Abstract in English:

    The present article aims to contribute for the debate about the teaching of physics in the first year of high school, as far as the study of the theory of relativity (restrict and general) is concerned. Based on a historical and philosophical approach, it discusses the relationship between science and other cultural productions, in an effort to make students reach a more meaningful understanding of how knowledge is built and therefore, better apprehend the questions and solutions presented by Albert Einstein in his works.
  • Experimental demonstration of time dilatation and space contraction of cosmic-ray muons Produtos e Materiais Didáticos

    Fauth, A.C.; Penereiro, J.C.; Kemp, E.; Grizolli, W.C.; Consalter, D.M.; Gonzalez, L.F.G.

    Abstract in Portuguese:

    Apresentamos uma atividade experimental de física moderna realizada com um telescópio de múons da radiação cósmica. A montagem do telescópio, feita com cintiladores plásticos, e a eletrônica utilizada são descritas. Utilizando a mecânica clássica e a teoria especial da relatividade, calculamos a intensidade esperada para os múons na superfície da Terra. Medimos uma intensidade vertical de (141 ± 1) múons/(m².s.sr) em Campinas e demonstramos que somente com a dilatação do tempo de vida dos múons, ou a contração do espaço no referencial do múon, podemos explicar os resultados experimentais.

    Abstract in English:

    We present a modern physics experiment using a cosmic ray muons telescope. The telescope assembly with plastic scintillators and modular electronics is described. The classical mechanics and the special theory of relativity are used to calculate the intensity of múons on the Earth's surface. The vertical intensity measured at Campinas was (141 ± 1) muons/(m².s.sr) and can be explained with the muons lifetime dilatation or length contraction in the muon rest frame.
  • Teaching physics with ecologic consciousness and with detachable materials Produtos e Materiais Didáticos

    Damasio, Felipe; Steffani, Maria Helena

    Abstract in Portuguese:

    Neste trabalho descrevemos uma atividade interdisciplinar realizada em uma escola pública da cidade de Criciúma, SC, cujo objetivo principal foi conscientizar alunos e pais sobre o aquecimento global, além de proporcionar os primeiros passos para que a comunidade local contribuísse para sua diminuição. Para atingir este objetivo envolvemos toda comunidade escolar do ensino médio na construção de aquecedores solares caseiros com materiais descartáveis. Os professores utilizaram o projeto para a exploração de conceitos científicos envolvidos durante sua execução.

    Abstract in English:

    In this paper we describe an interdisciplinary activity realized in a public school of Criciúma, SC, whose main objective was to become students and parents aware of the global warming, besides involving the local community in actions for its reduction. In order to reach this goal, we engage the High School community in the construction of a solar home heater with detachable materials. The teachers used the project to explore the scientific concepts involved in the buildup.
  • Cartesian diver versus submarine principle Produtos e Materiais Didáticos

    Jesus, V.L.B. de; Marlasca, C.; Tenório, A.

    Abstract in Portuguese:

    O mergulhador cartesiano, ou ludião, é um aparato simples freqüentemente apresentado em feiras de ciências. É utilizado para ilustrar os princípios hidrostáticos de Pascal e de Arquimedes. Todavia, a simplicidade do aparato induz uma sobre-simplificação da descrição do experimento. Mesmo alguns livros didáticos fornecem explicações incompletas. Outro engano comum é a associação do mergulhador cartesiano com submarinos. O ludião é muito semelhante a outro tipo de equipamento subaquático, muito mais antigo que os submarinos, os sinos de mergulho. Neste trabalho, os aspectos práticos e a descrição teórica do experimento são abordados em detalhes.

    Abstract in English:

    The Cartesian diver is a simple apparatus which is presented often in science fairs. It is used to illustrate the hydrostatic principles of Archimedes and Pascal. However the apparatus simplicity leads in general to an oversimplification description of the experiment. Even some textbooks give incomplete explanations. Another common misconception is to associate Cartesian divers with submarines. The Cartesian diver is very similar to another kind of subaquatic equipment older then the submarines the diving bells. In this work, the practical aspects and the theoretical description of the experiment are treated in details.
  • Didactic demonstration of the interaction between electric currents História da Física e Ciências Afins

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

    Abstract in Portuguese:

    Apresentamos a primeira experiência crucial de Ampère mostrando a interação entre dois fios metálicos conduzindo correntes elétricas. Discutimos sua importância na história da física. Descrevemos uma reprodução moderna dos procedimentos e observações de Ampère com materiais de baixo custo.

    Abstract in English:

    We present the first crucial experiment by Ampère that shows the interaction of two metallic wires carrying steady currents. We discuss its importance in the history of physics. We also present a modern reproduction of the procedures and observations of Ampère with low cost materials.
  • The heliocentric hypothesis in the Antiquity História da Física e Ciências Afins

    Pilling, Diana Paula Andrade; Dias, Penha Maria Cardoso

    Abstract in Portuguese:

    Uma tese sobre a historiografia da Astronomia Helênica é que a hipótese heliocêntrica seria "natural", no modelo astronômico do círculo excêntrico, o qual é eqüivalente ao modelo de epiciclos e deferentes, usado no influente Almagesto. Neste trabalho, colecionamos argumentos que indicam a plausibilidade da tese.

    Abstract in English:

    A thesis in the history of astronomy in ancient Greece is that the heliocentric hypothesis is "natural" within the astronomical model of the excentric circle; this model is equivalent to the model of epicicles and deferents used in the influential The Almagest. We put together arguments that indicate that this thesis is plausible.
  • Maupertuis and the principle of least action in mechanics: a critical analysis História da Física e Ciências Afins

    Silva, Ana Paula Bispo da; Martins, Roberto de Andrade

    Abstract in Portuguese:

    Em seu artigo de 1746 Maupertuis apresentou o princípio de ação mínima como um princípio geral e universal que não só explicaria as leis dos movimentos como também a existência de Deus. Ele aplicou o princípio no caso de colisões entre corpos (elásticos e inelásticos) e no equilíbrio da alavanca, encontrando resultados corretos. Neste artigo analisamos em detalhe as demonstrações de Maupertuis e mostramos que havia diversos problemas graves nas mesmas. Suas falhas foram objeto de crítica de d'Alembert e d'Arcy logo após a publicação do artigo.

    Abstract in English:

    In a paper presented in 1746 Maupertuis communicated the principle of least action as a general and universal principle. He claimed that it could not only explain the laws of motion but also prove the existence of God. He applied the principle to the study of the collision between elastic and inelastic bodies and to the equilibrium of a lever, finding correct results. In this article we present a detailed analysis of Maupertuis' demonstrations and we show that they had serious problems. His mistakes were criticized by d'Alembert and d'Arcy shortly after the publication of his work.
  • Concepts of vitreous electricity and resinous electricity according Du Fay História da Física e Ciências Afins

    Boss, Sérgio Luiz Bragatto; Caluzi, João José

    Abstract in Portuguese:

    Na década de trinta do século XVIII, Charles François De Cisternay Du Fay enunciou dois princípios gerais que, segundo ele, regiam os fenômenos da eletricidade. O objetivo deste trabalho é discutir as propostas de Du Fay e sua interpretação posterior. Estruturamos o artigo em três partes. Inicialmente, faremos uma breve biografia de Du Fay para, em seguida, discutirmos sua proposta da eletricidade vítrea e eletricidade resinosa. Na terceira parte apresentamos a tradução de uma carta de Du Fay ao Duque de Richmond relatando suas descobertas sobre eletricidade.

    Abstract in English:

    In the 1730 decade, Charles François De Cisternay Du Fay enunciated two general principles that, according to him, ruled the electric phenomena. The goal of this paper is to discuss Du Fay's proposal and its later interpretation. We have organized the paper in three parts. In the first one, we will present a short biography of Du Fay. Next, we discuss his proposal for vitreous electricity and resinous electricity. Finally, we present the translation of letter of Du Fay to the Duke of Richmond in which he describes his discoveries on electricity.
  • Exact solution for the nonlinear pendulum

    Beléndez, A.; Pascual, C.; Méndez, D.I.; Beléndez, T.; Neipp, C.

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo aborda a oscilação não-linear de um pêndulo simples e apresenta não apenas a fórmula exata do período mas também a dependencia temporal do deslocamento angular para amplitudes das oscilações e a freqüência angular para pequenas oscilações. O deslocamento angular é escrito em termos da função elíptica de Jacobi sn(u;m) usando as seguintes condições iniciais: o deslocamento angular inicial é diferente de zero enquanto que a velocidade angular inicial é zero. Os deslocamentos angulares são plotados usando Mathematica, um disponível programa simbólico de computador que nos permite plotar facilmente a função obtida. Como veremos, mesmo para amplitudes tão grandes quanto 0,75pi (135º) é possível usar a expressão para o deslocamento angular mas considerando a expressão exata para a freqüência angular w em termos da integral elíptica completa de primeira espécie. Concluímos que, para amplitudes menores que 135º, o movimento periódico exibido por um pêndulo simples é praticamente harmônico, mas suas oscilações não são isócronas (o período é uma função da amplitude inicial). Acreditamos que o presente estudo possa tornar-se um exercício conveniente e frutífero para o ensino e para uma melhor compreensão do pêndulo não-linear em cursos avançados de mecânica clássica na graduação.

    Abstract in English:

    This paper deals with the nonlinear oscillation of a simple pendulum and presents not only the exact formula for the period but also the exact expression of the angular displacement as a function of the time, the amplitude of oscillations and the angular frequency for small oscillations. This angular displacement is written in terms of the Jacobi elliptic function sn(u;m) using the following initial conditions: the initial angular displacement is different from zero while the initial angular velocity is zero. The angular displacements are plotted using Mathematica, an available symbolic computer program that allows us to plot easily the function obtained. As we will see, even for amplitudes as high as 0.75pi (135º) it is possible to use the expression for the angular displacement, but considering the exact expression for the angular frequency w in terms of the complete elliptic integral of the first kind. We can conclude that for amplitudes lower than 135º the periodic motion exhibited by a simple pendulum is practically harmonic but its oscillations are not isochronous (the period is a function of the initial amplitude). We believe that present study may be a suitable and fruitful exercise for teaching and better understanding the behavior of the nonlinear pendulum in advanced undergraduate courses on classical mechanics.
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