Revista Brasileira de Ensino de Física, Volume: 31, Issue: 2, Published: 2009
  • Simpósios, periódicos especializados, cursos de formação contínua...: qual o espaço adequado para a transferência dos resultados de pesquisa em ensino de física para o professor em exercício? Cartas Ao Editor

    Pena, Fábio Luís Alves
  • A review on fundamental aspects of the Piaget's theory: possible implications for physics teaching Artigos Gerais

    Gomes, Luciano Carvalhais; Bellini, Luzia Marta

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo tem como objetivo mostrar as implicações do empirismo, inatismo e construtivismo no processo ensino-aprendizagem de física. Para tanto, são apresentadas algumas reflexões sobre o conceito de epistemologia e as diferentes formas de entender a origem do conhecimento, incluindo alguns pontos fundamentais da teoria construtivista de Piaget, a saber: assimilação, acomodação, interacionismo, equilibração e adaptação. Conclui-se que a teoria piagetiana do conhecimento é uma teoria com fortes argumentos para subsidiar a prática pedagógica de professores de física.

    Abstract in English:

    The aim of this paper is to show the implication of the empiricism, innatism and constructivism in the physics teaching-learning process. Therefore, some reflections concerning the epistemology concept and the different ways to understand the knowledge origin, including some Piaget's constructivist theory fundamental points were done. The conclusion shows that the piagetian knowledge theory has some strong arguments to subsidize the physics teacher's pedagogic practice.
  • How to simulate a semiconductor quantum dot laser: general description

    Thé, George A.P.

    Abstract in Portuguese:

    Laser de pontos quânticos semicondutores é uma recente classe de fontes laser que se apresenta como alternativa aos lasers de poços quânticos. Durante o desenvolvimento de fontes laser um passo importante consiste na modelagem dos dispositivos a serem realizados, e isto requer o uso de bons métodos, capazes de incorporar vários fenômenos físicos presentes em dispositivos reais. Neste artigo mostramos em detalhes a implementação de um simulador de laser de pontos quânticos e o aplicamos na simulação do comportamento de switching-on e outras características de uma fonte laser de pontos quânticos real. A descrição aqui apresentada pretende auxiliar o ensino ou mesmo a pesquisa básica nessa sub-área da optoeletrônica.

    Abstract in English:

    Semiconductor quantum dot laser is a recent class of laser sources which is an alternative to the conventional bulk and quantum well lasers. In the development of laser sources an important step concerns the modeling of the devices to be realized, and this requires the use of good methods able to incorporate various physical phenomena present in real devices. In this paper we show in details the implementation of a quantum dot laser simulator and apply it to simulate the switching-on behavior and other characteristics of a real quantum dot laser source. The description here presented intends to be a help for teaching or even basic-research in that particular field of optoelectronics.
  • General aspects of the theory of diffraction under the viewpoint of the uncertainty principle Artigos Gerais

    Dartora, C.A.; Nobrega, K.Z.; Montagner, V.F.; Heilmann, Armando; S. Filho, Horacio Tertuliano

    Abstract in Portuguese:

    Dá-se o nome difração a um conjunto de fenômenos de natureza inerentemente ondulatória caracterizado pelo encurvamento, alargamento espacial e interferência de ondas que podem ser ondas mecânicas (som, ondas de água), eletromagnéticas ou ondas de matéria no caso da mecânica quântica. Neste trabalho a difração é abordada sob o ponto de vista de um princípio de incerteza e da superposição e interferência de soluções de ondas planas.

    Abstract in English:

    Diffraction is a set of inherently wave-like phenomena characterized by the bending, spreading and interference of waves which can be mechanical (sound included), electromagnetic or matter waves in quantum mechanics. In this paper we address the problem of diffraction under the viewpoint of uncertainty principle and superposition of plane waves and interference.
  • Two applied electricity problems of the Victorian Age and their discussion at the high-school and university level Artigos Gerais

    Tort, A.C.

    Abstract in Portuguese:

    Dois problemas práticos inspirados na biografia de Oliver Heaviside de Paul Nahin, a iluminação residencial e a determinação do ponto de perda de corrente em um cabo telegráfico, são apresentados, discutidos e resolvidos no quadro da eletricidade aplicada da Era Vitoriana. Os dois problemas são ilustracões concretas e relativamente simples das intrincadas relações entre a física e o mundo dos negócios práticos. Elementos simples da teoria dos circuitos de corrente contínua como, por exemplo, a lei de Ohm e a álgebra colegial, são as únicas ferramentas que necessitamos para discutí-los em sala de aula, tanto no ensino medio como nos cursos básicos de eletricidade e magnetismo no nível universitário.

    Abstract in English:

    Two problems inspired by Paul Nahin's biography of Oliver Heaviside, the home illumination problem and the determination of the leakage point in an undersea telegraphic cable are presented, discussed and solved in the framework of the applied electricity of the Victorian Age. The two problems are concrete and at the same time relatively simple illustrations of the intricate interconnections between physics and the world of practical affairs. Basic elements of the theory of direct current circuits, as for example Ohm's law, and high school algebra are the only tools we need to discuss them in class, at the high school level or at the fundamental university physics one.
  • On the origins of the scalar and vectorial product definitions Artigos Gerais

    Menon, M.J.

    Abstract in Portuguese:

    Nos livros-texto de física e de matemática utilizados em cursos básicos universitários, as operações de multiplicação de dois vetores (produtos escalar e vetorial) são introduzidas apenas como definições, sem nenhuma referência ou discussão a respeito das razões formais e/ou motivações que levaram ao estabelecimento de tais estruturas. Neste trabalho, apresentamos uma breve revisão didática sobre as origens dessas definições, discutindo os resultados pertinentes, formais, estabelecidos por Hamilton no contexto da álgebra de quatérnions e certas "adaptações" feitas por Gibbs e Heaviside, as quais deram origem ao ramo da matemática que hoje é popularmente conhecido como "álgebra vetorial". Comentamos algumas desvantagens decorrentes dessas "adaptações", fazendo referência a outros sistemas algébricos práticos e formalmente bem fundamentados (álgebras de Grassmann e Clifford). Indicamos e comentamos alguns artigos e trabalhos, básicos e também recentes, nos quais o assunto pode ser aprofundado.

    Abstract in English:

    The operations of two vector multiplication (the scalar and vector products) are introduced in physics and mathematics textbooks just as a definition, without any reference or discussion on the formal reasons and/or motivations that have led to these structures. In this work, a short pedagogical review on the origins of these definitions is presented. We discuss the formal results obtained by Hamilton in the context of quaternionic algebra and some "changes" performed by Gibbs and Heaviside, leading to what is now usually known as "vector algebra". We present comments on some disadvantages of these "changes", referring to more practical and formal systems (Grasmmann and Clifford algebras). Some basic and recent works on the subject are also mentioned and commented.
  • Surface gravity waves Artigos Gerais

    Fernandes, Alcione S.; Alves, Giselle M.

    Abstract in Portuguese:

    Neste artigo discutimos a propagação de ondas de pequena amplitude num líquido de profundidade constante com base em uma equação de ondas. A solução geral mostra que a velocidade de propagação é dependente do comprimento de onda de modo que ocorre o fenômeno da dispersão. Soluções para os casos de pequena e grande profundidades são também obtidas.

    Abstract in English:

    In this article we discuss the propagation of small amplitude waves in a liquid of constant depth based on a wave equation. The general solution shows that propagation speed depends on the wavelength and consequently there is waves dispersion. Solutions for shallow and the deep water are shown.
  • Physics and music in consonance Artigos Gerais

    Goto, Mario

    Abstract in Portuguese:

    São examinadas as condições físicas e matemáticas da consonância das ondas sonoras, estabelecendo-se uma relação entre suas frequências fundamentais. Mostra-se que é independente de fases e amplitudes relativas além de ser valida para todas as suas componentes harmônicas, concluindo-se que esta relação de consonância assim definida depende apenas das frequências fundamentais. Por fim, examina-se como esta relação se manifesta na estrutura da escala musical.

    Abstract in English:

    Physical and mathematical conditions of consonance of sound waves are examined and a relation between its fundamental frequencies is established. It is shown that it is independent from the relative phases and amplitudes as well as the validity for all the harmonic frequencies. At last, it is discussed how this consonance relation manifests itself in musical scales.
  • Experimental study of charged particles movement in electric and magnetic fields: velocity selector Artigos Gerais

    Carlin, N.; Szanto, E.M.; Jorge, F.O.; Seale, W.A.; Souza, F.A.

    Abstract in Portuguese:

    Neste trabalho é apresentado um experimento incluído no contexto de experimentos longos adotado nas disciplinas experimentais de eletricidade, magnetismo e óptica, e consiste na caracterização de um seletor de velocidades que funciona com campos elétricos e magnéticos cruzados. Utiliza-se um tubo de raios catódicos para gerar um feixe de elétrons. As placas de deflexão vertical do tubo geram o campo elétrico e um par de bobinas, com os eixos perpendiculares ao eixo do tubo, gera o campo magnético. São realizados estudos de trajetória dos elétrons com auxílio de um programa de simulação de elétrons.

    Abstract in English:

    In this work we present an experiment included in the context of long-duration experiments adopted in the electricity, magnetism and optics experimental disciplines, which consists in characterizing a velocity selector working with crossed electric and magnetic fields. We make use of a cathode ray tube to generate an electron beam. The tube's vertical deflection plates generate the electric field and a pair of coils with their axis perpendicular to the tube, generate the magnetic field. We perform investigations of the electron trajectory with the support of a simulation code.
  • Equilibrium in the space: experimentation and mathematical modelling Artigos Gerais

    Borges, P.A. Pereira; Toniazzo, N.A.; Silva, J.C. da

    Abstract in Portuguese:

    A elaboração e realização de experimentos, associadas à interpretação dos resultados, construção e aplicação de conceitos e uso de recursos da informatica, constituem uma opção metodológica desafiadora no ensino de física dos dias atuais, considerando as necessidades de conhecimento, habilidades e criatividade que as novas gerações devem ter para enfrentar os problemas científicos e tecnológicos. Este trabalho tem como objetivos apresentar o problema de cálculo das forças atuantes em cabos e hastes que sustentam massas no espaço, desenvolver um modelo matemático geral, como um estudo de modelagem fortemente integrador dos conteúdos das disciplinas de Mecânica Geral, Algebra Linear e Cálculo Numérico de cursos de engenharia, física ou matemática. O modelo foi testado com verificação experimental para varias situações, sendo três delas descritas no artigo: casos simétrico e assimétrico com forças de tração e um caso assimétrico com força de compressão. Foi realizada a analise de incerteza das medidas de comprimento dos cabos e posicionamento dos apoios. O trabalho evidenciou a riqueza de situações de aprendizagem e aplicação de conceitos, técnicas de tratamento de dados de medida e desafios matemáticos, ao associar ações teóricas e experimentais para a validação do modelo, além de apresentar outras investigações relacionadas com o tema abordado.

    Abstract in English:

    The elaboration and accomplishment of experiments, together with the analysis of the results, construction and application of concepts and the use of computing resources are a challenging methodological option in the physics education when considering the needs of knowledge, abilities and creativity that the new generations must have to face the scientific and technological problems. This work has the objective to present the problem of calculation of acting forces in handles and connecting rods that support masses in the space, to develop a general mathematical model and to argue the nature of the tensions of some specific cases, as a modelling study combining the contents of courses like General Mechanics, Linear Algebra and Numerical Calculus for engineering, physics or mathematics. The model was tested for some situations, being three of them described in this article: symmetrical and anti-symmetrical with traction forces and an anti-symmetrical case with compression force. It is presented the analysis of the uncertainty for the measurements of the handles length and the positioning of the supports. This work shows the variety of learning situations and application of concepts, mathematical techniques of data handling and challenges, when associating theoretical and experimental actions for the validation of the model, besides presenting other related inquiries as extensions of the given subject.
  • Classical charge oscillations in nanoscopic systems

    De Luca, R.; Ganci, S.

    Abstract in Portuguese:

    Uma única carga confinada ao longo do eixo de um nanocilindro, que possui uma carga de sinal contrário, e duas cargas iguais livres em um fino nano-anel condutor são exemplos de sistemas que podem oscilar com frequências na região de THz. A energia potencial obtida para o último caso pode ser generalizado para n cargas iguais (n > 2). Mostra-se que as n cargas ocupam posições sobre o anel que correspondem no equilíbrio às n raízes da unidade.

    Abstract in English:

    A single charge confined on the axis of a nanocylinder, carrying a charge of opposite sign, and two equal free classical charges on a conducting thin nanoring are two systems which can oscillate with frequencies in the THz domain. The potential energy obtained for the latter case can be generalized to n equal charges (n > 2). It can be shown that the n charges occupy positions on the ring corresponding to the n roots of unity at equilibrium.
  • Casimir force for Dirac delta potentials Artigos Gerais

    Carrillo, Luis Alberto Soriano; Nogueira, Jose Alexandre

    Abstract in Portuguese:

    Neste trabalho mostramos explicitamente como determinar as funções de Green para o cálculo da força de Casimir devido a campos escalares entre fronteiras representadas por duas funções delta de Dirac em 1+1 dimensões. Reobtemos os resultados de K.A. Milton (J. Phys. A37, 209 (2004)), porém mostrando de forma detalhada os calculos das funções de Green.

    Abstract in English:

    In this work we show explicitly how to determine the Green functions for the calculation of the Casimir force due to scalar fields between boundaries represented by two Dirac delta functions in 1+1 dimensions. With this purpose, we re-obtain the K.A. Milton results (J. Phys. A37, 209 (2004)), showing in the detailed form the calculations of the Green functions.
  • Imaging by means of a simple diffractive or refractive element: the axicon Produtos E Materiais Didáticos

    Lunazzi, José Joaquín; Magalhães, Daniel S. Ferreira

    Abstract in Portuguese:

    Neste artigo, previamente divulgado em inglês [1], demonstramos que a luz difratada por um simples disco digital pode ser usada para gerar imagens com atributos basicos interessantes. Comparamos esses atributos com os obtidos com elementos refrativos. Um disco digital resulta funcionar como um axicon que gera um feixe se propagando em forma de línea e, porque a posião de focalização da imagem depende do comprimento de onda da luz difratada, logo o elemento pode ser usado como um filtro espectral. Os experimentos são de fácil reprodução, permitindo o entendimento de imagens que os estudantes observam diariamente na escola ou em casa.

    Abstract in English:

    In this previously divulgated paper [1] we demonstrate that the light diffracted by a simple compact disc can be used to generate images with interesting basic attributes. We compare this attributes with the ones obtained with refractive elements. A compact disc acts as an axicon that generates a diffraction-free beam and, because the focused position of the image depends on the wavelength of the diffracted light, thus it can be useful as a spectral filter. The experiments are of easy reproduction, allowing the understanding of images that the students observe daily at school or at home.
  • Electric telegraphy in the pages of "O Instituto", Journal of Coimbra's Academy História Da Física E Ciências Afins

    Leonardo, António José F.; Martins, Décio R.; Fiolhais, Carlos

    Abstract in Portuguese:

    Analisamos os avanços da telegrafia eléctrica e da telegrafia sem fios no mundo e, em particular, em Portugal, com base em artigos da revista O Instituto, publicada pelo Instituto de Coimbra, uma sociedade científica, fundada em 1852, que reuniu um vasto leque de personalidades das ciências e artes nacionais. Passamos em revista os principais artigos sobre a telegrafia: o artigo de José Maria de Abreu de 1855, publicado menos de um mês depois da adjudicação das primeiras linhas telegráficas em Portugal; o parecer da Faculdade de Filosofia da Universidade de Coimbra sobre as deliberações do Congresso e Conferências de Paris para determinação das unidades eléctricas, onde esteve Santos Viegas, Presidente do Instituto; e o artigo de Álvaro Silva Basto de 1903 sobre a telegrafia sem fios. Uma menção especial é feita ao artigo de Adriano Paiva Brandão de 1878 sobre telescopia.

    Abstract in English:

    We analyze the advances of electric telegraphy and of wireless telegraphy in the world and, in particular, in Portugal, based on articles of the periodical O Instituto, published by the Instituto de Coimbra, a scientific society, founded in 1852, that gathered many Portuguese personalities of science and arts. We review the main articles on telegraphy: the paper by José Maria de Abreu in 1855, less than a month after the adjudication of the first telegraphic lines in Portugal; the assessment by the Philosophical Faculty of the University of Coimbra on the deliberations of the Congress and Conferences of Paris for the unification of electric units, where Santos Viegas, the President of the Coimbra's Institute was present; and the paper of Álvaro Silva Basto in 1903 on wireless telegraphy. Special mention is made to the article by Adriano Paiva Brandão in 1978 on telescopy.
  • Critical phenomena: 150 years since Cagniard de la Tour História Da Física E Ciências Afins

    Berche, Bertrand; Henkel, Malte; Kenna, Ralph

    Abstract in Portuguese:

    Em 1822 o cientista francês Caignard de la Tour descobriu os fenômenos críticos. Com o intuito de comemorar os 150 anos do aniversário de sua morte, revisamos neste artigo o contexto e a história inicial de sua descoberta. Em seguida descrevemos brevemente a história dos fenômenos críticos, indicando as principais linhas de desenvolvimento até a presente data.

    Abstract in English:

    Critical phenomena were discovered by Cagniard de la Tour in 1822, who died 150 years ago. In order to mark this anniversary, the context and the early history of his discovery is reviewed. We then follow with a brief sketch of the history of critical phenomena, indicating the main lines of development until the present date.
  • The high-precision computation of theperiod of the simple pendulum Notas E Discussões

    Claudio G., Carvalhaes; Suppes, Patrick

    Abstract in Portuguese:

    Apresentamos o método iterativo da média aritmética-geométrica no cálculo preciso do período temporal do pêndulo simples e o comparamos com o método da série de potências. Aproximações analíticas para o período são obtidas pelos dois métodos e comparadas em termos de suas precisões numéricas. Os resultados são amplamente favoráveis à media aritmética-geométrica em virtude de sua rápida convergência.

    Abstract in English:

    We present the iterative method of using the arithmetic-geometric mean in the computation of the time period of the simple pendulum and compare it with the power-series method. Analytical approximations are derived by both methods and compared in terms of their numerical precision. The results are strongly favorable to the arithmetic-geometric mean due to its fast convergence.
  • A note on nonholonomic systems

    Coutinho, F.A.B.; Amaku, M.

    Abstract in Portuguese:

    Esta nota descreve uma questão sobre sistemas nao-holonômicos, um assunto que tem desaparecido de livros-texto e que ate mesmo tem sido tratado incorretamente como holonômico.

    Abstract in English:

    This note describes a question that deals with nonholonomic systems, a subject that has been gradually fading away from textbooks and even treated somewhat incorrectly as holonomic.
  • The biophysical class contents and the physics Notas E Discussões

    Corso, Gilberto

    Abstract in Portuguese:

    Neste trabalho exploramos os conteúdos ministrados nas disciplinas de biofísica oferecidos na graduação de estudantes da area da saúde e da vida. Na mostra dos conteúdos desta disciplina enfocamos três tópicos: a importância de se ensinar biofísica para se entender fisiologia, a relação entre os conteúdos de biofísica e o maquinário médico hospitalar e os pré-requisitos de física necessários ao estudo da biofísica: em especial aos conteúdos que não estão presentes no segundo grau, como a impedância acústica. Neste contexto estabelecemos as diferenças, às vezes sutis, entre biofísica, física médica e bioengenharia. Por fim escrevemos sobre leis alométricas, biologia molecular e dinâmica de populações que poderiam ser abordados nesta disciplina, mas que por motivos diversos não costumam entrar no conteúdo programático da biofísica na graduação.

    Abstract in English:

    We explore the biophysical class contents of graduate students of health and life science areas. We focus on three main points: the relevance of teaching biophysics to provide background to the understanding of physiology, the relation between biophysical contents and the medical equipment and the necessary background in physics to teach biophysics, in special what are the contents that are not present in the high school education (acoustic impedance is a major example). In this context we discuss the differences between medical physics, biophysics and bioengineering. Finally we write about alometric laws, molecular biology and population dynamics, themes that could be explored in biophysics, but due to several reasons are outside of biophysical graduation classes.
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