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Revista Brasileira de Ensino de Física, Volume: 37, Número: 3, Publicado: 2015
  • Os fundamentos da física dos férmions de Dirac sem massa em (1+2)-D e o grafeno Artigo Gerais

    Dartora, C. A.; Jimenez, Miguel J. Saldaña; Zanella, Fernando

    Resumo em Português:

    O grafeno é um material alotrópicoo do carbono, formado por uma monocamada de átomos de carbono arranjados em uma estrutura cristalina de favo de mel (ou honeycomb), podendo ser obtido por diversos métodos experimentais, sendo a esfoliação do grafite o modo mais simples. Trata-se do primeiro material verdadeiramente bidimensional porque é constituído de um única camada atômica, em contraste com estruturas que se comportam como bidimensionais, porque uma das dimensões é muito reduzida em relação às outras duas, mas essa dimensão diminuta ainda assim é constituida de várias camadas atômicas. Uma das mais espetaculares previsões teóricas para o grafeno, confirmada experimentalmente, é a de que os elétrons se comportam como férmions de Dirac sem massa nos chamados pontos de Dirac, ou seja, agem efetivamente como partículas “relativísticas” sem massa em um espaço-tempo de (1+2) dimensões, sendo uma dimensão temporal e duas espaciais. Esse comportamento exótico abre o campo para emular física de altas energias em matéria condensada, além de prometer uma revolução na eletrônica de alta velocidade. O objetivo desse trabalho é apresentar os fundamentos da física de férmions de Dirac e como surge o modelo efetivo no grafeno. Entendemos que há pouca literatura referente ao assunto em idioma português. Além disso, esse sistema físico é muito útil como introdução às teorias de campos relativísticas e aos métodos de segunda quantização.

    Resumo em Inglês:

    Graphene is an allotropic form of carbon made by a monolayer of carbon atoms arranged in a honeycomb crystalline lattice. It can be experimentally obtained through the use of several methods, being the exfoliation of graphite the easiest way. Graphene can be considered the first genuinely two-dimensional material, since it is constituted of a single atomic layer, in contrast to several material structures, such as thin films, which behave as two-dimensional ones, due to the fact that one of the three space dimensions is highly reduced in comparison to the others, but still consisting of many atomic layers. The most striking theoretical prediction, experimentally confirmed, is that electrons in graphene behave as massless Dirac fermions in a “relativistic” (1+2)-D space-time, consisting of one temporal dimension and two space dimensions, near the so-called Dirac points, opening the possibility of emulating high-energy physics through the use of a low-energy condensed matter system, beside the promise to revolutionize the high-speed electronics. The aim of the present contribution is to put forward the fundamentals of Dirac fermions, explaining how the effective model emerges in graphene. We understand that there is a poor literature on the subject in Portuguese. Also, graphene provides a useful introduction to relativistic field theory and to the second quantization methods.
  • Método de Ritus para o cálculo do propagador de Feynman Artigo Gerais

    Corrêa, E. B. S.; Oliveira, J. E.

    Resumo em Português:

    Neste artigo vamos resgatar a sensasional ideia devida a V. Ritus para o cálculo do propagador de Feynman. Faremos uma discussão geral do método e o aplicaremos ao cálculo do propagador de um campo bosônico e fermiônico sujeitos a um campo magnético não quantizado constante e homogêneo.

    Resumo em Inglês:

    We reveiw the remarkable idea due V. Ritus for calculating the Feynman propagator. We present a general discussion about the method and apply it for calculating the bosonic as well fermionic propagators in a homogeneous and constant classical magnetic field.
  • Formalismo óptico matricial e aplicações Artigo Gerais

    Callegari, F.A.; Freschi, A.A.

    Resumo em Português:

    O formalismo óptico matricial é desenvolvido a partir da aplicação da lei de Snell para descrever a refração de raios óticos numa superfície esférica. A seguir, dito formalismo é aplicado para achar e justificar parâmetros típicos e expressões como distância focal, condição de imagem e aumento lateral para o caso de uma lente esférica fina imersa em ar. Além disso, é estudado o caso de uma lente esférica fina imersa em dois meios ópticos com índices de refração diferentes e encontrados os parâmetros e expressões correspondentes para este caso.

    Resumo em Inglês:

    The optical matrix formalism is developed by applying Snell law to describe the refraction of optical rays in a spherical surface. This formalism is then applied to find and justify typical parameters and expressions as focal distance, image condition and lateral magnification for a thin spherical lenses immerse in air. Also, the case of thin spherical lenses immersed in two media with different refraction index is studied, and the corresponding parameters and expressions are found.
  • (Vivendo sob ataque num mundo virtual unidimensional) Artigo Gerais

    Faella, O.; Luca, R. De

    Resumo em Português:

    Apresentamos um problema de cinemática no âmbito de um videogame. Os alunos são convidados a encontrar eventuais prolongamentos de uma zona de segurança no eixo-x, à direita de um muro de defesa indestrutível de altura h, colocado em x= d, em que as bolas pontuais, disparadas por atacantes estranhos a partir da origem O de um sistema de referência Oxy, não podem cair. Resolvemos esse problema analiticamente e sugerimos generalizações. Este exercício pode ser atraente para os alunos que jogam videogames, uma vez que são propostas situações típicas de uma realidade virtual simples.

    Resumo em Inglês:

    We present a kinematics problem in the framework of a videogame. Students are asked to find possible extensions of a safety zone on the x-axis to the right of an indestructible defense wall of height h placed at x = d in which the point-like balls, fired by strange attackers from the origin O of an Oxy reference system, cannot fall. We solve this problem analytically and suggest generalizations. This exercise may be appealing to students who play videogames, since it is proposed by recalling typical situations in simple virtual reality.
  • Introdução às técnicas do cálculo fracionário para estudar modelos da física matemática Artigo Gerais

    Rodrigues, Fabio G.; Oliveira, E.C. de

    Resumo em Português:

    Neste trabalho, recorremos à metodologia da transformada de Laplace a fim de mostrar a sua importância na abordagem de uma classe de equações diferenciais fracionárias. Em particular, apresentamos aplicações desta metodologia ao discutirmos possíveis generalizações de certos problemas físicos no campo da viscoelasticidade linear e osciladores harmônicos, comprovando que o uso do cálculo fracionário em modelagem e resolução de problemas usualmente abordados pelo cálculo de ordem inteira oferece vantagens promissoras para nos fornecer formulações mais consistentes com os dados experimentais.

    Resumo em Inglês:

    In this paper, we resort to the Laplace transform method in order to show its efficiency when approaching some types of fractional differential equations. In particular, we present some applications of such methods when applied to possible generalizations of certain physical problems in linear viscoelasticity and harmonic oscillators, proving that fractional calculus is well suited for the modelling and solving of problems usually treated by ordinary integer calculus, with the promissing advantages of being able to provide more accurate theoretical predictions to fit experimental data.
  • A função delta revisitada: De Heaviside a Dirac Artigo Gerais

    Tonidandel, D.A.V.; Araújo, A.E.A.

    Resumo em Português:

    A função delta (δ), nomeada após o trabalho pioneiro do físico inglês Paul Adrien Maurice Dirac (⋆ 1902, †1984) em 1927, tornou-se ferramenta primordial para a ciência e engenharia atuais, com aplicações que vão da teoria quântica até o controle de processos industriais. Ela tem a capacidade facilitar a obtenção de inúmeros resultados que, de outra forma, necessitariam de complicados argumentos. Não obstante, suas definições na literatura são, frequentemente, apresentadas com pouco significado, mesmo que tenham sido corretamente aplicadas na solução de problemas. Este artigo tentará mostrar o engenhoso e inventivo caminho de desenvolvimento desta extraordinária ferramenta, que, além de Dirac, teve a contribuição de outros nomes, como o matemático francês Laurent Moise Schwartz (⋆ 1915, † 2002), com a teoria das distribuições, e do excêntrico físico-matemático e autodidata inglês chamado Oliver Heaviside (⋆ 1850, † 1925).

    Resumo em Inglês:

    The delta (δ) function, named after the English physicist Paul Adrien Maurice Dirac (⋆ 1902, †1984) in a 1927 pioneer work, became a fundamental tool to modern science and engineering, with applications covering areas from quantum theory to industrial process control. It facilitates the obtention of countless results that, in other ways, would require complicated arguments. Nonetheless, its definitions in literature are, frequently, presented with few or no meaning, even though they had been correctly applied in the solution of several problems. This paper intends to show the ingenious and inventive way of development of this extraordinary tool that, besides Dirac, had the contribution of others, such as the french mathematician Laurent Moise Schwartz (⋆ 1915, †2002), with the theory of distributions, as well as the eccentric and self-taught English mathematical physicist called Oliver Heaviside (⋆ 1850, †1925).
  • (Lifter - Dispositivo que levita sob alta tensão) Artigo Gerais

    Cattani, M.; Vannucci, A.; Souza, V. G.

    Resumo em Português:

    Este artigo descreve em detalhe a construção e operação de um sistema mecânico que levita quando submetido a tensões maiores ou iguais a 20 kV. Este dispositivo, que corresponde basicamente a um capacitor assimétrico, é conhecido na literatura pelo nome de ‘lifter’. Também é mostrado neste trabalho, através de cálculos razoavelmente simplificados, que o mecanismo físico responsável pelo efeito de levitação está intrinsecamente relacionado com a transferência de momento linear de íons (positivos ou negativos) para o ar circundante. Estes íons são produzidos ao redor do condutor de menor curvatura (portanto com maior potencial elétrico) devido ao chamado efeito corona e, uma vez criados, eles são imediatamente acelerados pela configuração do campo elétrico existente, produzindo múltiplas colisões com as moléculas de ar, causando a transferência de momento e, consequentemente, provocando no lifter um movimento ascendente.

    Resumo em Inglês:

    This paper shows in detail the construction and operation of an apparatus that levitates when submitted to voltages greater or of the order of 20 kV. This device, which basically corresponds to an asymmetric capacitor, is commonly known in the literature by the name ‘lifter’. It also will be shown in this article, through rather simplified calculations, that the physics grounds of the observed levitation effect are intrinsically related to the transference of linear momentum of the ions (positive or negative) to the surrounding atmosphere. These ions are produced within the conductor of very small curvature (hence, great electrical potential) due to the so called corona effect and, once created, they are immediately accelerated by the intrinsic electric field lines configuration, producing multiple collisions with the air molecules, causing the transference of momentum and, therefore, provoking the observed lifter ascendant impulsion.
  • Solução da equação de Bessel via cálculo fracionário Artigo Gerais

    Rodrigues, Fabio G.; Oliveira, Edmundo C. de

    Resumo em Português:

    Nesse trabalho estudamos a resolução de um caso particular da equação hipergeométrica confluente, a equação de Bessel de ordem p, utilizando a teoria do cálculo de ordem não inteira. Em particular, a fim de comparar com a literatura existente, expomos os resultados da nossa investigação sob o rigor do formalismo matemático e levantamos alguns questionamentos a respeito da interpretação dos operadores de Riemann-Liouville quando agindo em certas funções. Para tanto, introduzimos as principais formulações dos operadores fracionários (Riemann-Liouville), assim como o operador de integrodiferenciação fracionária que é a tentativa de se expressar ambos operadores de integração e diferenciação fracionárias de forma unificada.

    Resumo em Inglês:

    In this work we discuss the solvability of Bessel's differential equation of order p, which is a particular case of the confluent hypergeometric equation, from the perspective of the theory of calculus of arbitrary order, also usually known as fractional calculus. In particular, in order to compare our method with the formulations in the literature, we raise some questions about interpretations of the Riemann-Liouville operators when acting on certain types of functions. In order to do so, we present the main fractional operators (Riemann-Liouville) as well as the fractional integrodifferential operator, which is a unified view of both integration and differentiation under a single operator.
  • Partículas e antipartículas no cone de luz Artigo Gerais

    Sales, Jorge Henrique; Suzuki, A. T.; Soriano, L. A.

    Resumo em Português:

    Na teoria quântica de campos usual, descrita no espaço-tempo de Minkowski, os conceitos de partícula e antipartícula surgem associados aos estados de energia positiva e negativa respectivamente. Nesse artigo focando como público alvo alunos de pós-graduação em Física, discutimos de maneira pedagógica como esses conceitos podem ser ou não transferidos quando fazemos uma mudança de coordenadas, do espaço-tempo de Minkowski para as coordenadas do cone de luz. Concluímos que nessas novas coordenadas temos uma arbitrariedade na escolha, uma vez que o sinal da energia fica atrelado ao sinal da componente longitudinal do momento no cone de luz. Embora haja essa arbitrariedade, a correlação de sinal que existe entre a energia e o momento longitudinal implica profundas consequencias físicas. Momentos positivos implicam energias positivas e momentos negativos implicam energias negativas. Isso significa, por exemplo, que no vácuo quântico da frente de luz não pode haver produção de pares partículas e antipartículas, ao contrário do que ocorre no espaço de Minkowski usual.

    Resumo em Inglês:

    In the usual quantum theory of fields, as described in the Minkowski space-time, the concepts of particle and antiparticle appear associated with positive and negative energy states respectively. In this article, which is directed to graduate students in physics, we discussed in a pedagogical way how these concepts can be transferred when we make a change of coordinates, from the Minkowski space-time to the coordinates of the light cone. We conclude that these new coordinates have an arbitrary choice, once the sign of the energy is coupled to the sign of the longitudinal component of the momentum in the light cone. Although there is this arbitrariness, the sign correlation between the energy and the longitudinal momentum implies profound physical consequences. Positive momenta imply positive energy, and negative momenta imply negative energies. This means, for example, that in the quantum vacuum of the light front there cannot be any pair production of particle and antiparticle, unlike what happens in the usual Minkowski space.
  • Medindo a velocidade do som utilizando figuras de Lissajous Artigo Gerais

    Baraúna, Fátima; Furtado, João; Perez, Silvana

    Resumo em Português:

    Existem várias técnicas para obter a velocidade do som no ar à temperatura ambiente, desde as mais simples, que envolvem a razão entre distâncias percorridas e tempos até as mais sofisticadas, associadas a fenômenos oscilatórios. Neste trabalho propomos um aparato experimental de considerável baixo custo para medir esta velocidade que envolve figuras de Lissajous e tubos ressonantes. Os fenômenos físicos envolvidos no processo possibilitam ao estudante observar e se aprofundar no entendimento de vários conceitos de física ondulatória, bem como discutir o conceito de superposição de movimentos e pode ser desenvolvido por estudantes do ciclo avançado de cursos de Física e Engenharias.

    Resumo em Inglês:

    There are several techniques to obtain the sound velocity in air, from the very simple ones, which use the relation between distances and time, until the more sophisticated ones, associated with oscillatory phenomena. In this work we propose an experimental aparathus which involves the Lissajous figures and ressonance tubes. The physical phenomena that appear in the process allow the student to observe and understand several ondulatory processes, as well as the superposition principle and can be applied to engenier and physics undergraduate students.
  • (Aspectos geométricos do trânsito de Vênus) Artigo Gerais

    Bertuola, A. C.; Frajuca, C.; Magalhães, N. S.; Santos Filho, V. dos

    Resumo em Português:

    Nós obtivemos dois valores astronômicos, a distância Terra-Vênus e o diâmetro de Vênus, por meio de um tratamento geométrico de fotos tiradas do trânsito de Vênus em junho de 2012. Aqui nós apresentamos os modelos estático e translacional que foram elaborados levando-se em conta os movimentos orbitais da Terra e de Vênus. Uma correção adicional foi também acrescentada, considerando o movimento de rotação da Terra. Os resultados obtidos foram comparados com os valores de referência da literatura, mostrando uma concordância muito boa.

    Resumo em Inglês:

    We obtained two astronomical values, the Earth-Venus distance and Venus diameter, by means of a geometrical treatment of photos taken of Venus transit in June of 2012. Here we presented the static and translational models that were elaborated taking into account the Earth and Venus orbital movements. An additional correction was also added by considering the Earth rotation movement. The results obtained were compared with the values of reference from literature, showing very good concordance.
  • (Proposta, análise e reformulação de uma sequência didática para o ensino da teoria da relatividade especial no Nível Médio) Pesquisa Em Ensino De Física

    Otero, María Rita; Arlego, Marcelo; Prodanoff, Fabiana

    Resumo em Português:

    Neste trabalho planejamos, implementamos e avaliamos uma sequência didática para ensinar aspectos básicos da teoria especial da relatividade (TER) no Ensino Médio. A sequência propõe um conjunto de situações especialmente planejadas para que os aspectos centrais da TER possam emergir. O processo de conceitualização é analisado segundo o ponto de vista da teoria dos campos conceituais de Vergnaud. Por meio de uma cuidadosa análise das produções dos estudantes durante as aulas, detectamos teoremas em ação e conceitos em ação, de natureza pre galileana. Isso nos conduziu à reformular a sequência para promover a conceitualização da relatividade galileana e os postulados da relatividade especia, antes de considerar aspectos mais complexos.

    Resumo em Inglês:

    In this work, we design, implement and analyze a didactic sequence for the teaching of the basic topics of special relativity theory in high school. The sequence proposes a series of situations, specially designed to allow the emergence of the central aspects of special relativity. The conceptualization process is investigated from the point of view of the theory of conceptual fields of Vergnaud. By means of a careful analysis of classroom student productions we detect the key theorems-in-action they use, evidencing that most of conceptual errors are of pre-relativistic nature. This leads us to a reformulation of the sequence, which promotes the conceptualization of Galilean relativity and the principles of the special relativity. This previous step aims at bringing to students a firm basis to address the more complex aspects of the subject.
  • (Cálculo das componentes de um vetor: Um tutorial para ajudar os alunos a desenvolverem um quadro conceitual) Desenvolvimento Em Ensino De Física

    Barniol, Pablo; Zavala, Genaro

    Resumo em Português:

    Quando aplicamos o nosso “Test of Understanding of Vectors” (TUV) para os alunos que terminaram um curso universitário de nivelamento de física (que abrange temas de um curso tradicional de física do Ensino Médio) observamos que eles têm dificuldades consideráveis para o cálculo da componente-x de um vetor quando o ângulo dado é medido a partir do eixo-y. Como resultado desta constatação, decidimos criar um tutorial para orientar o desenvolvimento de um quadro conceitual neste tópico. O tutorial foi implementado com 264 estudantes do mesmo curso em outro semestre. TUV foi utilizado para avaliar a compreensão do aluno e confirmou que o tutorial ajudou na sua aprendizagem. O tutorial é apresentado no apêndice e pode ser utilizado por outros professores de física para ensinar este material no pré-vestibular e cursos universitários.

    Resumo em Inglês:

    When we administered our Test of Understanding of Vectors (TUV) to students who were finishing a physics university remedial course (that covers subjects of a traditional high school physics course), we observed that they have considerable difficulties in calculating the x-component of a vector when the angle given is measured from the y-axis to the vector. As a result of this finding, we decided to design a tutorial worksheet that guides students through the development of a conceptual framework in this subject. The worksheet was implemented with 264 students of the same course in another semester. Upon using the TUV to evaluate the students’ understanding, we confirmed that the tutorial worksheet had facilitated their learning. This tutorial worksheet is presented in the appendix and might be used by other physics instructors who teach this material in high schools, colleges or universities.
  • O uso de vídeos curtos para ensinar tópicos de semicondutores Desenvolvimento Em Ensino De Física

    Freitas, Frederico Campos; Oliveira, Adilson Jesus Aparecido de

    Resumo em Português:

    A cada dia se torna mais frequente o uso de aparelhos eletrônicos que, em sua grande maioria, estão baseados em diodos e transistores semicondutores. Compreender alguns conceitos ligados a esses materiais pode ser muito importante para entender e se relacionar melhor com tais aparelhos. Apesar de essa ser uma constatação que aparece também em documentos oficiais e nos parâmetros curriculares nacionais (PCN), o que se observa na prática é um número muito reduzido de propostas neste sentido. Assim, o objetivo desse trabalho foi descrever o uso de uma sequência de quatro vídeos curtos para ensinar tópicos de semicondutores no Ensino Médio. Eles foram aplicados em duas turmas de terceiro ano do Ensino Médio, num total de 72 estudantes. Após cada vídeo, foi entregue um questionário com 16 itens de Likert, a fim de medir as atitudes dos estudantes em relação a alguns conceitos abordados nos vídeos. Analisando os resultados obtidos nos questionários, observou-se que a proposta se mostrou bastante eficaz, principalmente no que diz respeito à motivação dos alunos em estudar o assunto. A maior parte dos conceitos foi bem assimilada, e as poucas dificuldades apresentadas estavam de acordo com a literatura. Isso sugere que o uso de vídeos curtos é uma estratégia que pode ser mais utilizada, principalmente devido à sua versatilidade e à pequena demanda de recursos técnicos.

    Resumo em Inglês:

    The daily use of electronic devices, which are mostly based on semiconductor diodes and transistors, has become very common. The understanding of some concepts related to semiconductor materials is very important to achieve a better comprehension of these devices. Although this statement appears in the official documents and in national Brazilian curricular parameters (PCN), in practice there is a small number of proposals in this direction. Thus, the purpose of this article was to describe the use of a sequence with four short videos to teach introductory concepts of semiconductors at high-school level. These videos were shown to two classes of third grade of high school, with a total of 72 students. After each video, we gave the students a questionnaire with 16 Likert items, in order to measure the students’ attitudes regarding some concepts discussed in the videos. Analyzing the questionnaire results, we saw the effectiveness of the proposal, mainly with respect to the students motivation to study this subject. The majority of concepts were well assimilated, and the few difficulties were in agreement with literature. This suggests that the use of short videos is a strategy that can be more used, mainly due its versatility and very limited need of technical resources.
  • Aumento na quantidade de alunos em disciplinas básicas: Como obter vantagens dessa realidade universitária Desenvolvimento Em Ensino De Física

    Mello, Bernardo A.

    Resumo em Português:

    A queda na qualidade de ensino é muitas vezes considerada uma consequência inevitável do aumento no número de alunos atendidos por uma disciplina universitária. No entanto, unificar a avaliação e outros elementos envolvidos com as disciplinas pode trazer ganhos em vários níveis do processo pedagógico. Para tratar desse assunto, esse artigo divide-se em duas partes: a primeira discute a implementação da unificação das disciplinas de Física-1 e Física-2, e a segunda analisa, estatisticamente, os resultados obtidos. São apresentadas técnicas que podem ser utilizadas para lidar com um grande número de alunos de maneira satisfatória, a maior parte delas baseadas no uso de ferramentas computacionais, adotadas no Instituto de Física da Universidade de Brasília para melhorar a formação dos alunos e a utilização dos recursos humanos. É apresentada a demanda de trabalho envolvida na unificação, permitindo avaliar a sua viabilidade em outras instituições. Diversas análises são realizadas a partir dos dados dos alunos da unificação, para determinar como a taxa de abandono e o desempenho dos alunos depende do professor, do comprometimento dos alunos com a disciplina, da existência de uma prova final e da formação pregressa do aluno. Ao final, fica demonstrado que o aumento na quantidade de alunos, aliado à adoção de práticas pedagógica unificadas, pode trazer benefícios ao processo como um todo.

    Resumo em Inglês:

    The decline in the quality of education is often considered an inevitable consequence of increasing the number of students of the university courses. However, the unification of assessments and other changes in the courses can bring gains at various levels of the educational process. In order to address this issue, this article is divided into two parts: the first part discusses the implementation of the unification of the disciplines of Physics 1 and Physics 2, and the second part is a statistical analysis of results. Techniques are presented that can be used to satisfactorily handle a large number of students. Most of them are based on computational tools, and were used at the Physics Institute at the University of Brasilia to improve the training of students and the use of human resources. It is discussed the effort to propose this unification in other institutions. Several analyzes are performed from the data of students, in order to determine how the dropout rate and student performance depends on the teacher, on the commitment of students with the course, on the existence of a final exam, and on the educational background of the students. Finally, it is shown that the increase in the number of students, coupled with the adoption of unified pedagogical practices, can bring benefits to the whole educational process.
  • Fundamentos de astronomia e astrofísica na modalidade a distância:Uma disciplina para alunos de graduação em física Desenvolvimento Em Ensino De Física

    Saraiva, Maria de Fátima Oliveira; Muller, Alexei Machado; Veit, Eliane Angela

    Resumo em Português:

    A educação a distância (EAD) é uma importante alternativa para o ensino superior, mas na área de astronomia ainda há carência de materiais educacionais e avaliações sobre a qualidade de cursos ministrados nesta modalidade de ensino. Neste artigo relatamos uma experiência de cinco semestres consecutivos (de 2011/2a 2013/2) em que uma disciplina de astronomia, do currículo de graduação em física na UFRGS, foi ministrada na modalidade EAD. Apresentamos o material didático elaborado e aplicado através da plataforma Moodle. A avaliação da aprendizagem foi feita através de atividades propostas no ambiente virtual e de provas presenciais. Considerando os resultados globais dos cinco semestres, verificamos que: os índices de aprovação entre os estudantes da licenciatura tiveram uma pequena melhora comparada aos resultados dos cinco semestres anteriores, em que a disciplina for oferecida somente na modalidade presencial; a procura pela turma noturna(oferecida em EAD) aumentou levemente e as taxas de evasão não sofreram alteração significativa. Ficou aquém do esperado a interatividade entre os alunos no ambiente virtual. Concluímos que a disciplina oferecida na modalidade EAD manteve a qualidade de ensino-aprendizagem no mesmo nível da disciplina presencial e que, para alguns alunos, o ensino a distância pode ser mais efetivo do que o presencial. Entretanto, há necessidade de aperfeiçoar a metodologia para atingir um número maior de estudantes.

    Resumo em Inglês:

    Distance education is an important option for higher education; however, the Astronomy field still lacks educational material and assessments of the quality of courses taught in this modality. In this paper, we report an experience of five consecutive semesters (from 2011/2 to 2013/2) in which an Astronomy course for undergraduate students of Physics at UFRGS was delivered via distance education. We describe the teaching material that was developed and implemented on the Moodle platform. Learning was assessed by online activities and face-to-face exams. Considering the overall results after five semesters, we found that: passing rates among students showed a small improvement compared to the results of the previous five semesters, when the course was offered only in the face-to-face classroom mode; demand for evening classes (delivered through distance education) increased slightly; and dropout rates did not change significantly. Interactivity among students in the virtual environment was below expectations. We conclude that the quality of distance teaching and learning is the same as in the face-to-face mode, and that, for some students, distance education can be more effective than traditional methods. Nevertheless, improvements are necessary in order to reach a larger number of students.
  • Aerodinâmica de bolas Desenvolvimento Em Ensino De Física

    Almeida, Bruno Seixas Gomes de; Silva, Robson Coutinho

    Resumo em Português:

    O ensino de física nos diferentes níveis da educação é, geralmente, considerado tedioso e complexo quando é apresentado dissociado da realidade e com excesso de formalismo matemático. A parceria entre universidades e museus de ciências pode ajudar no desenvolvimento de estratégias práticas que auxiliem o ensino de física nos diferentes segmentos do ensino. O presente trabalho apresenta experimentos desenvolvidos na oficina “aerodinâmica de bolas”, apresentada ao público no evento temático “Ciência do Esporte” realizado no ano da Copa do Mundo pelo museu de ciências Espaço Ciência Viva da cidade do Rio de Janeiro. O trabalho procurou fundamentar a teoria relativa aos módulos experimentais, apresentar detalhes da elaboração dos modelos, bem como discorrer brevemente acerca da importância da divulgação de ciências em espaços de ensino não formal.

    Resumo em Inglês:

    The teaching of Physics at different levels of education is often considered tedious and complex when it is disconnected from reality and with an excess of mathematical formalism. The partnership between universities and science museums may lead to the development of practical strategies that will assist the teaching of physics in different segments. The present article resents the experiments carried out the “Aerodynamics of the Balls” workshop presented to the public in the event “Sport Science” held at the Museum of Science “Espaço Ciência Viva”, at Rio de Janeiro, during the year of the World Soccer Cup. The approach of this study sought to encompass the theoretical aspects of the experiments, details of the construction of the models, as well as to briefly summarize the importance of scientific publications in situations of non-formal education.
  • Uma metodologia de aprendizagem ativa para o ensino de mecânica em educação de jovens e adultos Desenvolvimento Em Ensino De Física

    Santos, Robson José dos; Sasaki, Daniel G.G.

    Resumo em Português:

    O presente trabalho é o resultado de um estudo pioneiro visando aplicar uma metodologia de aprendizagem ativa de inspiração construtivista para abordar algumas concepções alternativas mais presentes em mecânica, em turmas de jovens e adultos da rede pública do Estado do Rio de Janeiro. A metodologia utilizada foi a chamada POE (Previsão-Observação-Explicação), baseada no conflito cognitivo, isto é, para cada assunto abordado, os alunos são estimulados a expor seus conhecimentos e posteriormente, confrontá-los com vídeos de experimentos e simulações. Para avaliar a metodologia utilizou-se um teste padronizado com as seguintes finalidades: identificar as ideias prévias dos alunos referentes às diferentes temáticas abordadas e possibilitar a verificação do ganho de aprendizagem global das turmas sendo aplicado antes (pré-teste) e após (pós-teste) às aulas. Os resultados obtidos para o ganho de aprendizagem global mostram um desempenho inferior ao esperado para esse tipo de metodologia descritos na literatura em turmas de graduação, porém, existem indícios claros de que elementos sociais, tais como a faixa etária dos estudantes e a necessidade ou não de realizarem-se atividades laborais remuneradas influenciam no processo de ensino-aprendizagem. A análise quantitativa dos resultados dos testes separados por temas abordados indica um significativo incremento na compreensão de alguns tópicos pontuais, em especial a lei da ação e reação e a relação entre força resultante e aceleração. Além disso, as anotações realizadas pelos alunos nas chamadas fichas de aula mostraram qualitativamente uma evolução da compreensão de alguns conceitos básicos da mecânica, como velocidade, aceleração e força resultante.

    Resumo em Inglês:

    This work is the result of a pioneering study to apply an active learning methodology of constructivist inspiration to address some misconceptions more present in mechanics, in youth and adults classes of Rio de Janeiro state school. The methodology used was called POE (Predict-Observe-Explain), based on cognitive conflict, e.g. for each subject matter, students are encouraged to expose their knowledge and subsequently confront them with videos of experiments and simulations. The methodology was evaluate by a standardized test for the following purposes: to identify the previous ideas of students about different topics addressed and check overall learning gain by comparing scores before (pretest) and after (post- test) lessons. The results obtained for the overall learning gains show a lower performance than expected for this type of methodology described in the literature for undergraduate classes. However, there are clear indications that social factors such as the age group of students and work activities outside the educational environment influence the teaching-learning process. Quantitative analysis of test results separated by themes indicates a significant increase in the understanding of some specific topics, in particular the law of action and reaction and the relationship between net force and acceleration. In addition, the notes taken by students in so-called worksheets showed a qualitative evolution of understanding of some basic concepts of mechanics, such as speed, acceleration and net force.
  • Uma atividade experimental sobre sombras inspirada em um cartum Desenvolvimento Em Ensino De Física

    Ribeiro, Jair Lúcio Prados

    Resumo em Português:

    Um desenho de Gervasio Troche, representando um pai e uma filha caminhando, com a sombra da menina sendo maior que a projetada pelo pai, foi utilizado em uma proposta de reconceitualização de atividades experimentais, conforme conceituada por Hodson. A imagem foi apresentada a estudantes de óptica no ensino médio, que deveriam discutir sua possibilidade física, além de construir e testar um modelo experimental baseado na figura. Uma recriação dos modelos é apresentada nesse artigo, além da sua formulação algébrica e da descrição das atividades pedagógicas desenvolvidas. A atividade foi considerada motivadora para os estudantes, por permitir uma maior compreensão sobre os modelos da óptica geométrica e também sobre as práticas científicas.

    Resumo em Inglês:

    A drawing by Gervasio Troche, depicting a father walking along with his daughter, shows a larger shadow for the girl. The image was used in a proposal for reconceptualization of experimental activities, as advocated by Hodson. The drawing was presented to optics high school students, and they should discuss their physical viability, and also build and test an experimental model based on the figure. A model was rebuilt and presented in this article, along with its algebraic formulation and the description of the educational activities. The activity was deemed motivational for students, as it allowed a greater understanding about the geometrical optics models and scientific practices.
  • Resolver ejercicios no es fácil. El papel de la metodología científica en la resolución de problemas de física Desenvolvimento Em Ensino De Física

    Guisasola, Jenaro; Zuza, Kristina; Garmendia, Mikel; Barragués, José-Ignacio

    Resumo em Espanhol:

    Frecuentemente en los cursos de física general en la Universidad los problemas se resuelven como aplicación directa de la teoría, como si fueran ejercicios. En este artículo se muestran evidencias de que los estudiantes tienden a resolver ejercicios y problemas de manera superficial, sin aplicar estrategias de resolución fundamentales como el análisis cualitativo o la emisión de hipótesis, que impiden llegar a una solución correcta. Utilizando como referencia la resolución de un problema que suele ser considerado como ejercicio, se proponen algunas líneas de actuación que pueden guiar la resolución de problemas en la enseñanza de la física, y estimular en los estudiantes la reflexión para encontrar soluciones, así como la utilización de procedimientos científicos.

    Resumo em Inglês:

    At university introductory physics courses, often problems are solved as a direct application of theory, as if they were exercises. In this paper we present evidence that students tend to solve problems in a superficial manner, without applying fundamental problem-solving strategies such as qualitative analysis or hypothesis making which prevents them from arriving at a correct solution. Using as a point of reference the solving of a problem that is usually regarded as an exercise, we propose some approaches that could serve as guidelines for problem-solving in Physics teaching, and stimulate reflection among students to find solutions, as well as use scientific procedures.
  • Panorama geral da obra astronômica de Kepler História Da Física E Ciências Afins

    Porto, C.M.

    Resumo em Português:

    Nesse trabalho apresentamos uma visão panorâmica da obra astronômica de Johannes Kepler. Tratamos, em ordem cronológica, dos quatro principais livros relacionados ao tema por ele escritos, a saber, Mistério Cosmográfico, Astronomia Nova, Harmonia dos Mundos e Epitome de Astronomia Copernicana, a fim de evidenciar as etapas históricas do desenvolvimento do pensamento científico do autor. Procuramos ressaltar a presença nesse pensamento de um elemento filosófico-teológico e de uma concepção física fortemente determinantes, paralelamente a um orientação metodológica já significativamente típica da ciência moderna, então nascente.

    Resumo em Inglês:

    In this work we give a general overview on Johannes Kepler's astronomical work. We treat, in a chronological order, the four most important books related to the issue written by him, namely, the Mysterium Cosmographicum, the Astronomia Nova, The Harmony of the Worlds and Epitome of Copernican Astronomy, in order to make clear the historical stages of the development of the author's scientific thought. We tried to emphasize the rather determining presence in his thought of a philosophical-theological element and a physical conception, as well as a methodological inclination already typical of the emerging modern science.
  • Jorge André Swieca: Uma figura ímpar na física brasileira História Da Física E Ciências Afins

    Marino, E.C.

    Resumo em Português:

    A presenta-se uma breve análise da obra de Jorge André Swieca, sob o ponto de vista da experiência do autor como seu aluno de mestrado e doutorado.

    Resumo em Inglês:

    A brief analysis of the work of Jorge André Swieca is presented, from the perspective of the author’s experience as his M.Sc. and Ph.D. student.
  • Realismo e Localidade em Mecânica Quântica Resenha

    Ribeiro Filho, Aurino

    Resumo em Português:

    Nesse trabalho apresenta-se uma resenha do livro Realismo e Localidade em Mecânica Quântica, editado pela Livraria da Física, São Paulo, SP, em colaboração com a Editora da Universidade Estadual da Paraíba, EDUEPB, João Pessoa, PB, 2013.

    Resumo em Inglês:

    This is a review of the book Realism and Locality in Quantum Mechanics, published as Realismo e Localidade em Mecânica Quântica, edited by Livraria da Física, São Paulo, SP, and Editora da Universidade Estadualda Paraíba, EDUEPB, João Pessoa, PB, 2013.
  • Os 100 anos do átomo de Bohr: Errata Errata

    Parente, F.A.G.; Santos, A.C.F. dos; Tort, A.C.
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