Revista Brasileira de Ensino de Física, Volume: 39, Issue: 3, Published: 2017
  • Curso de Ciências Moleculares: uma singularidade nas colmeias Seção Especial - Artigos Convidados

    Piza, A. F. R. de Toledo

    Abstract in Portuguese:

    As circunstâncias e motivações ligadas à criação do Curso Experimental de Ciências Moleculares em 1991 na Universidade de São Paulo são reconstruídas com base em testemunhos publicados de seus criadores e consideradas com relação aos sucessos e dificuldades havidas ao longo do amadurecimento do curso.

    Abstract in English:

    The circumstances and motivations leading to the creation in 1991 of the “Curso Experimental de Ciências Moleculares” (Molecular Science Experimental Course) at the University of São Paulo are reconstructed on the base of published testimonies of its creators. They are then considered in view of the successes and difficulties which were met along the maturing of the course.
  • Uma avaliação experimental do tubo de ondas sonoras estacionárias Artigos Gerais

    Pizetta, Daniel Cosmo; Wanderley, Adilson Barros; Mastelaro, Valmor Roberto; Paiva, Fernando Fernandes

    Abstract in Portuguese:

    A maioria dos aparatos experimentais para o estudo de ondas de som estacionárias é composto por um tubo onde há um êmbolo com um microfone para captação do sinal e um alto-falante como fonte excitadora. Este mesmo êmbolo define o tamanho útil do tubo de forma manual. A interpretação correta dos fenômenos físicos relacionados a este experimento está intimamente conectada com a configuração experimental, podendo causar má interpretação. O sistema usual foi adaptado para ser automatizado e para que permitisse a movimentação do êmbolo e do microfone de forma independente. Os resultados obtidos na configuração de tubo semiaberto e fechado estão em acordo com a teoria e mostraram quais parâmetros afetavam de forma mais significativa os experimentos em relação à montagem tradicional, como a falta de vedação entre o alto-falante e o tubo e o perfil do sinal que não corresponde ao de uma onda estacionária quando o microfone está fixo ao êmbolo. Além de permitir uma correta interpretação do fenômeno, a utilização de um sistema automatizado para aquisição do sinal permitiu a observação de resultados experimentais que normalmente não são discutidos quando este tipo de experimento é realizado.

    Abstract in English:

    Typical experimental settings for the study of standing sound waves include a pipe, a microphone attached to a piston for signal acquisition and a speaker connected to a generator for the production of waves. The piston can be used for manual adjustments in the effective size of the tube. The correct interpretation of physical phenomena related to such an experiment is closely connected to the experimental setup, as the speaker position relative to the pipe and the microphone movement relative to the piston. The usual system was automated and adapted for enabling the independent movement of both piston and microphone and sound waves were studied in semi-open and closed pipe configurations. The results are in agreement with the theory and showed the parameters that mostly affected the experiments in comparison to the traditional setup. Two of such parameters are lack of sealing between the speaker and the pipe, and signal profile, which does not correspond to a standing wave when the microphone and the piston are attached to each other. The use of an automated system for signal acquisition enables the observation of experimental results that are not usually discussed and the correct interpretation of the standing wave phenomenon.
  • Evolução dos processos físicos nos modelos de dinâmica de populações Artigos Gerais

    Cunha, Jefferson A. R. da; Cândido, Ladir; Oliveira, Fernando A.; Penna, André L. A.

    Abstract in Portuguese:

    Neste texto apresentamos e discutimos um breve panorama cronológico para a dinâmica de populações, observando o ponto de vista dos autores, bem como a evolução dos principais modelos matemáticos e sua importância histórica. Com foco na predição temporal e espacial da variação do número de indivíduos de uma população, analisamos como modelar matematicamente os processos físicos como crescimento, interação, difusão e fluxo de um coletivo de indivíduos. Partimos do bem conhecido modelo de Fibonacci e discutimos como modelos que o sucederam, a saber, o modelo Malthusiano, Lotka-Volterra e Fisher-Kolmogorov, foram capazes de ampliar o entendimento do comportamento de uma população. Apresentamos, nesta linha temporal sinuosa, como as interações entre uma mesma espécie e entre espécies podem ser explicadas e modeladas. Mostramos como funciona o processo de extinção de uma espécie predadora, o fenômeno de difusão de um coletivo devido as mais diversas exigências espaciais, as migrações e invasões de territórios por meio de uma dinâmica convectiva nos modelos de dinâmica de uma população e também como a não-localidade nas interações e no crescimento ampliam enormemente nosso entendimento sobre os padrões na natureza.

    Abstract in English:

    In this paper we present and discuss a brief overview chronological for the population dynamics, observing the point of view of the authors, as well as the evolution of the main mathematical models and its historical importance. Focusing on temporal and spatial prediction of the variation in the number of individuals in a population, we analyze how to mathematically model the physical processes such as growth, interaction, dissemination and flow of a collective of individuals. We start from the well-known model of Fibonacci and discussed how models who succeeded him, namely the Malthusian model, Lotka-Volterra and Fisher-Kolmogorov were able to expand the understanding of the behavior of a population. Here, in this winding timeline as the interactions between species and between species can be explained and modeled. We show how the process of extinguishing a predatory species works, the diffusion phenomenon of a collective because the most diverse space requirements, migration and invasions of territories by means of convective momentum in dynamic models of a population as well as non-locality in interactions and growth greatly expand our understanding of the patterns in nature.
  • Relatividade bem comportada: buracos negros regulares Artigos Gerais

    Neves, Juliano

    Abstract in Portuguese:

    A recente observação das ondas gravitacionais corrobora uma das mais interessantes previsões da relatividade geral: os buracos negros. Pois as ondas gravitacionais detectadas pela colaboração LIGO ajustam-se muito bem dentro da teoria da relatividade geral como um fenômeno produzido pela colisão de dois buracos negros. Sendo assim, a realidade física dos buracos negros parece ainda mais inegável hoje. Embora, uma mais contundente prova sobre a existência de buracos negros seria dada pela observação do seu horizonte de eventos, aquilo que o define. Neste artigo, é indicado que somente o horizonte de eventos define um buraco negro. Em sua definição, não há menção à singularidade em seu interior. Mostrar-se-á, assim, que buracos negros sem singularidade são possíveis. Tais são hoje chamados de buracos negros regulares.

    Abstract in English:

    The recent observation of gravitational waves confirms one of the most interesting predictions in general relativity: the black holes. Because the gravitational waves detected by LIGO fit very well within general relativity as a phenomenon produced by two colliding black holes. Then the reality of black holes seems almost undoubted today. However, a stronger proof on the reality of black holes would be indicated by the observation of the event horizon, which is what defines it. In this article, it is indicated that only the event horizon defines a black hole. There is no mention to the singularity in its definition. Thus, it will be shown that black holes without a singularity are possible. Such black holes are called regular black holes.
  • Can Lorentz transformations be determined by the null Michelson-Morley result? Articles

    Lima, J. A. S.; Sasse, Fernando D.

    Abstract in Portuguese:

    O chamado princípio da relatividade é capaz de determinar uma transformação geral de coordenadas que difere da forma lorentziana padrão por um velocidade desconhecida que não pode, em princípio, ser identificada com a velocidade da luz. Com base em uma nova análise do experimento de Michelson-Morley, usando esta transformação estendida, mostramos que tal velocidade invariante é determinada analíticamente, sem qualquer referência às equações de Maxwell e questões conceituais relacionadas a procedimentos de sincronização, definição de tempo e causalidade. Tal resultado demonstra de uma maneira pedagógica que a constância da velocidade da luz não precisa ser suposta como um postulado básico da teoria da relatividade especial, uma vez que ela pode ser deduzida diretamente a partir de um experimento óptico em combinação com o princípio da relatividade. O método apresentado aqui resulta numa dedução das transformações de Lorentz que é simples e elucidativa, apropriada para um curso introdutório sobre teoria da relatividade especial.

    Abstract in English:

    The so-called principle of relativity is able to fix a general coordinate transformation which differs from the standard Lorentzian form only by an unknown speed which cannot in principle be identified with the light speed. Based on a reanalysis of the Michelson-Morley experiment using this extended transformation we show that such unknown speed is analytically determined regardless of the Maxwell equations and conceptual issues related to synchronization procedures, time and causality definitions. Such a result demonstrates in a pedagogical manner that the constancy of the speed of light does not need to be assumed as a basic postulate of the special relativity theory since it can be directly deduced from an optical experiment in combination with the principle of relativity. The approach presented here provides a simple and insightful derivation of the Lorentz transformations appropriated for an introductory special relativity theory course.
  • Reação da termosfera a tempestades geomagnéticas Artigos Gerais

    Oliveira, D. M.; Silveira, M. V. D.

    Abstract in Portuguese:

    A termosfera é uma das camadas mais externas da atmosfera terrestre, localizada entre 90-1000 km de altitude, logo abaixo da exosfera. Composta por átomos e moléculas neutras, ou partículas neutras, a termosfera é extremamente sensível à variações de energia nela depositada. Durante a ocorrência de tempestades geomagéticas, moderadas ou intensas, uma grande quantidade de energia e momentum são depositadas em regiões de alta latitude da termosfera. O plasma, proveniente do vento solar, é energizado na magnetosfera e ao atingir a termosfera provoca o aquecimento das partículas neutras e a elevação da camada. As perturbações causadas pelas tempestades geomagnéticas na termosfera afetam as órbitas de satélites e outros objetos que transitam nessa região. Assim, o estudo de tais efeitos é extremamente importante do ponto de vista científico e tecnológico. Neste artigo, apresentaremos uma revisão das principais características da termosfera durante intervalos de calmaria (sem tempestades) e intervalos de tempestade. Logo após, discutiremos os efeitos provocados na termosfera pela tempestade geomagnética ocorrida em 20 de novembro de 2003. Para exemplificar os efeitos causados na termosfera, apresentaremos dados de densidade de partículas neutras observados pelo acelerômetro a bordo de um satélite de baixa órbita (LEO, do inglês low-Earth orbit) coletados durante aquela tempestade geomagnética.

    Abstract in English:

    The thermosphere is one of the highest layers of the Earth’s atmosphere, localized in altitude regions between 90-1000 km, right below the exosphere. Composed of neutral atoms and molecules, or neutral particles, the thermosphere is extremely sensitive to variations of energy input. During the occurrence of moderate or intense geomagnetic storms, large quantities of plasma energy and momentum are deposited in high latitude regions of the thermosphere. Solar wind plasma, previously energized by the magnetosphere, reaches the thermosphere causing the heating and upwelling of neutral particles. The thermosphere disturbances caused by geomagnetic storms affect the orbit of satellites and other objects that fly in that region. Therefore, the study of such effects are extremely important in the scientific and technological view. In this paper, we present a review of the main characteristics of the thermosphere during quiet times (no storms) and during storm times. Then, we discuss the effects caused by the 20 November 2003 geomagnetic storm on the thermosphere. As an example, we present data of neutral density observed by the accelerometer onboard a LEO (low-Earth orbit) satellite during that geomagnetic storm.
  • Sincronização entre um oscilador de fase e um forçamento externo Artigos Gerais

    Viana, Ricardo Luiz; Carvalho, Fabiane Fatima de

    Abstract in Portuguese:

    Vários sistemas de interesse físico e biológico podem ser descritos como osciladores auto-sustentados, que mantém seu comportamento oscilatório por meio de um aporte de energia. Do ponto de vista dinâmico, o comportamento de tais sistemas pode ser descrito por meio de um ciclo limite estável no espaço de fase, e o movimento sobre ele é parametrizado por uma fase com uma dada frequência natural. Neste trabalho investigamos o forçamento externo periódico no tempo deste tipo de sistema, destacando os fenômenos de sincronização de frequências, travamento de fase e sincronização generalizada. Um mapa unidimensional é obtido para estender o tratamento matemático geral, que supõe forçamento débil, para o caso de forçamento intenso.

    Abstract in English:

    Several systems of physical and biological interest can be described as self-sustained oscillators, which keep their oscillatory behavior using an external energy supply. From the dynamical point of view, the behavior of such systems can be described by means of a stable limit cycle in phase space, on which the motion can be parameterized by a phase with a given natural frequency. In this work we investigate the time-periodic external forcing acting on this kind of system, emphasizing frequency synchronization, phase locking and generalized synchronization. A one-dimensional mapping is obtained in order to extend the general mathematical treatment - which supposes weak forcing - for the case of strong forcing.
  • Refração luminosa em recipientes preenchidos parcialmente com água: análise de problemas e proposta experimental Artigos Gerais

    Macedo, M. A. V.; Jesus, V. L. B. de

    Abstract in Portuguese:

    No presente trabalho discutimos a abordagem utilizada por alguns livros didáticos de física de nível médio sobre o fenômeno da refração luminosa. Nos capítulos introdutórios à refração da luz, imagens de objetos parcialmente imersos em recipientes preenchidos com água, apresentam-se “quebradas” e, em alguns casos, “separadas”, quando vistos lateralmente. Além de caracterizar os livros didáticos dentro de um conjunto de critérios estabelecidos, apresentamos também uma proposta experimental com o intuito de aprofundar a discussão acerca do tema. Usando a lei de Snell-Descartes, mostramos medidas relacionadas às posições das imagens formadas a partir de um canudo parcialmente imerso em diferentes níveis de água para dois tipos de recipientes: um de base circular e outro retangular.

    Abstract in English:

    In the present work we discuss the approach used by some high school physics textbooks about the phenomenon of light refraction. In the introductory chapters to the refraction of light, images of objects partially immersed in containers filled with water are presented ”broken” and, in some cases, ”separated”, when viewed laterally. Besides characterizing the textbooks within a set of established criteria, we also present an experimental proposal with the intention of deepening the discussion about the theme. Using the Snell-Descartes law, we show measures related to the positions of images formed from a straw partially immersed in different water levels for two types of containers: one of circular base and another rectangular.
  • Fractalidad en regiones de Formación Estelar Articles

    Caicedo-Ortiz, H.E.; Castañeda, H.O.; Santiago-Cortés, E.

    Abstract in Spanish:

    En este artículo se calcula la dimensión de Hausdorff-Besicovitch ó dimensión fractal de dos objetos astronómicos, utilizando el método de conteo de cajas. Se utilizaron imágenes obtenidas con el Telescopio Espacial Hubble de las regiones de formación estelar conocidas como Hubble V y Hubble X, localizadas en la galaxia NGC 6822. Los valores de dimensión fractal de estas regiones HII gigantes son comparados con los resultados de otros objetos astronómicos de la misma especie reportados en la literatura. Sugerimos un nuevo esquema de clasificación de regiones HII gigantes basado en esta propiedad.

    Abstract in English:

    This paper calculates the Hausdorff-Besicovitch dimension or fractal dimension of two astronomical objects using the box counting method. Images were obtained with the Hubble Space Telescope from the regions of star formation known as Hubble V and Hubble X, located in the NGC 6822 galaxy. The fractal dimension values for these H II giant regions are compared to the results of other astronomical objects from the same species that are reported in the literature. A new scheme for classification of the giant H II regions is proposed based on this property.
  • Communicating vessels: a non-linear dynamical system Articles

    Luca, Roberto De; Faella, Orazio

    Abstract in Portuguese:

    Estuda-se a dinâmica de um fluido ideal contido dentro de dois vasos comunicantes. Embora as propriedades estáticas desse sistema sejam conhecidas desde a Antiguidade, são bem menos conhecidas as propriedades dinâmicas do fluxo de dois fluidos ideais contidos vasos comunicantes. Utilizando a equação de Bernoulli para um fluxo não estacionário, nós estudamos o movimento oscilatório do fluido na ausência de dissipação.

    Abstract in English:

    The dynamics of an ideal fluid contained in two communicating vessels is studied. Despite the fact that the static properties of this system have been known since antiquity, the knowledge of the dynamical properties of an ideal fluid flowing in two communicating vessels is not similarly widespread. By means of Bernoulli's equation for non-stationary fluid flow, we study the oscillatory motion of the fluid when dissipation can be neglected.
  • Relação de dispersão para os plásmon-poláritons de superfície em uma interface plana metal/dielétrico Artigos Gerais

    Andrade-Neto, A. V.; Ribeiro, Aroldo; Jorio, Ado

    Abstract in Portuguese:

    A plasmônica é uma disciplina emergente que investiga a interação entre a luz e os elétrons quase livres em sistemas metálicos em uma interface metal/dielétrico. Esta interação dá origem aos denominados Plásmon-Poláritons de Superfície SPPs (da sigla em inglês Surface Plasmon-Polaritons), que são um tipo de quasipartícula resultante do acoplamento entre o fóton e o plásmon de superfície. A relação de dispersão dos SPPs é um conceito chave no entendimento da interação da luz com a matéria em estruturas nanométricas, com aplicações diversas nos campos da fotônica e da bioengenharia. Neste trabalho apresentamos em detalhes a dedução da relação de dispersão para o plásmon-poláriton de superfície para uma interface plana metal/dielétrico. Para as partes real e imaginária do vetor de onda ao longo da interface, deduzimos expressões gerais cujos casos particulares reproduzem resultados conhecidos na literatura. Em seguida é realizada uma discussão sobre o significado físico dos resultados obtidos. Por fim, utilizando o modelo de Drude, apresentamos uma expressão explícita para a relação de dispersão na forma frequência versus vetor de onda.

    Abstract in English:

    Plasmonics is an emergent area of the nanophotonics that studies interaction between electromagnetic fields and free electrons in a metal on a metal/dielectric interface. Due to this interaction, the called surface plasmon polaritons (SPP) are generated. SPPs are electromagnetic excitations coupled to the collective oscillation of conduction electrons, which propagate along the interface between a conductor and a dielectric medium, with a broad range of applications, from photonics to bioengineering. One of the basic concepts related to SPPs is the dispersion relation, basic for understanding of the interaction between light and metallic nanostructures. In this paper we derive the dispersion relation of surface plasmon-polariton at planar interface and its fundamental properties are outlined.
  • As leituras de textos de divulgação científica feitas por licenciandas no estágio supervisionado em física Pesquisa Em Ensino De Física

    Correia, Daniele; Sauerwein, Inés Prieto Schmidt

    Abstract in Portuguese:

    Neste artigo, são analisadas as leituras de Textos de Divulgação Científica (TDC) feitas por licenciandas nas disciplinas de Estágio Supervisionado em Ensino de Física II e III. Os registros orais e escritos produzidos durante as atividades com TDC associados às estratégias de leitura, foram analisados à luz dos referenciais teóricos da Análise do Discurso de linha francesa e da área de Educação em Ciências. Constatou-se que, nos estágios de regência, foram valorizadas as leituras polissêmicas, sendo o texto-pretexto o modo de leitura exercitado nas aulas e o discurso apropriado pelas licenciandas tendeu ao polêmico. Além disso, nas pré-regências, a função atribuída aos TDC se restringiu ao uso do texto para ensinar Física. Nas regências, as atividades com TDC tiveram as funções de promover o desenvolvimento de habilidades relacionadas às expressões oral e escrita dos alunos, à articulação entre o conteúdo de Física e o cotidiano do aluno e despertar atitudes nos alunos. Por fim, infere-se que a proposta do uso de TDC, associado a estratégias de leitura em aulas de Física, é um caminho possível para a valorização das leituras polissêmicas, além de favorecer a formação dos sujeitos-leitores no contexto da formação inicial de professores e na escola.

    Abstract in English:

    This article analyzes the readings of Popular Science Texts (TDC) done by undergraduates in the disciplines of supervised internship in Physics Teaching II and III. Oral and written records produced during activities with TDC associated with reading strategies were analyzed according to the theoretical frameworks of the analysis of the French Discourse and Education area science. It was observed that polysemic readings were valued in the teaching stages, in which the text-pretext reading strategy was predominant in classes and the discourse used by the students tended to be controversial. Moreover, in the pre-teaching, the TDC function was restricted to the use of texts in order to teach physics. There was an improvement in classes since TDC included the development of oral expression and written skills on the part of students; the articulation between physics contents and learners' daily life; the awakening of interest and motivation due to curiosity on the part of students. Finally, it is inferred that employing TDCs associated to reading strategies in physics classes point to a possible way for the advancement of polysemic readings, besides encouraging the formation of subject-readers within the context of teachers' training and school.
  • Resolução de problemas abertos no ensino de física: uma revisão da literatura Pesquisa Em Ensino De Física

    Oliveira, Vagner; Araujo, Ives Solano; Veit, Eliane Angela

    Abstract in Portuguese:

    Apresenta-se neste trabalho uma revisão da literatura em resolução de problemas abertos no Ensino de Física, contendo um panorama da produção acadêmica nos últimos 20 anos, assim como os referenciais teóricos e metodológicos adotados no ensino e na pesquisa relativa a problemas abertos no Ensino de Física. Foram consultados os principais periódicos nacionais e internacionais, resultando em 47 artigos, que foram divididos em três categorias para análise: Pesquisa (n=27), Propostas com Aplicação (n=9) e Apresentação de Propostas (n=11). Quanto às metodologias de pesquisa, predominam as quantitativas (n=9), com equilíbrio entre os delineamentos pré-experimental, experimental e quase-experimental, e os métodos mistos, no qual a maioria dos artigos (n=6) apresenta delineamento de pesquisa Integrado. Identificamos uma tendência das metodologias de ensino estarem intensamente fundamentadas em tentativa e erro, uma vez que, em geral, não são utilizados embasamentos em teorias de aprendizagem, que norteariam as práticas profissionais. Quanto aos referenciais teóricos de problemas abertos, prevalecem as concepções de Jonassen.

    Abstract in English:

    It is presented in this paper a literature review of ill-structured problem-solving on physics education, containing an overview of the academic production in the last 20 years, as well the theoretical and methodological frameworks adopted in teaching and research on ill-structured problems on physics education. The main national and international journals were consulted, resulting in 47 articles, which were divided into three categories for analysis: Research (n=27), Proposals Application (n=9) and Proposals (n=11). Regarding the research methodologies, predominantly quantitative (n = 9), with a balance between pre-experimental, experimental and quasi-experimental designs, and mixed methods, in which most of the articles (n = 6) presents research design Integrated. We identified a trend of teaching methods are sorely based on trial and error, since, in general, are not used emplacements in learning theories, which orientate the professional practices. As for the theoretical framework of ill-structured problems, prevailing conceptions of Jonassen.
  • A literature review on the implementation of Peer Instruction interactive teaching method (1991 to 2015) Pesquisa Em Ensino De Física

    Müller, Maykon Gonçalves; Araujo, Ives Solano; Veit, Eliane Angela; Schell, Julie

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho apresenta resultados de uma revisão da literatura acerca da implementação da metodologia interativa de ensino Peer Instruction (PI). Respondemos às seguintes questões de pesquisa: Em quais contextos de ensino (nível de ensino, país, área de ensino e disciplinas) pesquisadores têm investigado o PI? Que impactos o PI tem produzido na aprendizagem dos estudantes? Quais são os resultados instrucionais da implementação do PI em termos das atitudes dos professores em relação à metodologia e das modificações feitas na estrutura original da metodologia? Quais são os principais aspectos teóricos e metodológicos que pesquisadores utilizam para investigar implementações do PI? Os resultados da literatura apontam que grande parte das publicações foram conduzidas em universidades norte americanas, em disciplinas da área STEM, com destaque à disciplina de Física. A adoção do PI apresenta impactos positivos na aprendizagem conceitual dos estudantes, na habilidade de resolução de problemas e no desempenho acadêmico. Desenvolve sentimentos positivos relacionados à aprendizagem dos conteúdos e à metodologia. Professores realizam modificações ao implementar o PI integrando-o com outras metodologias, demonstrando sua flexibilidade. A maioria dos estudos é apoiada por análises empíricas e estatísticas, mas não por estruturas conceituais ou referenciais teóricos. Esta lacuna apresenta oportunidades para contribuições futuras.

    Abstract in English:

    This paper presents a review of literature on the implementation of the interactive student-centered teaching method Peer Instruction (PI). We answer the following research questions: In which teaching contexts (education level, country, teaching area and disciplines) have researchers investigated PI? What student outcomes are detailed in PI implementation studies? What are the instructional outcomes of PI adoption among instructors, in terms of teacher attitudes towards the methodology and modifications made to the original structure of the methodology? What are the theoretical and methodological approaches researchers use to study PI implementation? The results of the literature demonstrate that the large majority of publications on PI implementation result from studies conducted at North American universities, in the STEM fields, particularly within the discipline of Physics. PI implementation shows increases in the conceptual learning of students, problem-solving ability and academic performance. Develops students' positive feelings related to content learning and the teaching methodology. Instructors make changes to the implementation of the method and integrate it with other teaching methods, demonstrating the methodology's flexible nature. Most studies on PI implementation are supported by empirical and statistical analysis but are not guided by formal conceptual or theoretical frameworks. This gap presents opportunities for future contributions.
  • A compreensão da Física aplicada ao trânsito na perspectiva de egressos do ensino médio, alunos de cursos de primeira habilitação Pesquisa Em Ensino De Física

    Vizzotto, Patrick Alves; Mackedanz, Luiz Fernando

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo apresenta os resultados de uma pesquisa de mestrado que buscou investigar se egressos do Ensino Médio estabelecem relações entre conteúdos de Física estudados na escola com fenômenos Físicos observados no cotidiano do trânsito, evidenciando se a proposta de ensino orientada pelos documentos oficiais do Ministério da Educação, que sugere um ensino para a vida, está surtindo resultados positivos posteriores a sua formação na escola. Os investigados foram 202 egressos do Ensino Médio, estudantes de autoescolas de Passo Fundo/RS, que responderam a um questionário de múltipla escolha com 10 questões, analisadas com técnicas estatísticas. Como resultado, pode-se constatar que os estudantes não relacionam a Física e o trânsito de forma satisfatória; a qualidade do Ensino Médio e as experiências vivenciadas podem ter sido relevantes para influenciar o bom desempenho de uma parcela menor dos participantes; fatores relacionados com a escola, modelo de ensino, estrutura, assim como professores, relações com os alunos, didática, relações afetivas e metodologia de ensino foram pontos destacados através das análises, sugerindo correlação com a retenção do conhecimento.

    Abstract in English:

    This article presents the results of a master's research that sought to investigate whether graduated in high school establish relationships between the physics contents, studied during the school, with Physical phenomena observed in everyday traffic, showing if the teaching proposal guided by official documents of the Ministério da Educação, that suggest a teaching for life, is having positive results after their training in school. Those submitted were 202 graduated in high school, driving schools students from Passo Fundo/RS, who answered a multiple choice questionnaire with 10 questions, analyzed with statistical techniques. As result, it can be observed that students do not visualize a relationship between physics and traffic; the quality of secondary education and the life experiences could be relevant to influence the good performance of a small portion of the participants; factors related to the school, teaching model, structure; as well as teachers, relationships with students, didacticism, personal relationships and teaching methodology were highlighted points through the analysis, suggesting correlation with knowledge retention.
  • Sistema fotodetector econômico para utilização em laboratórios de ensino e pesquisa Produtos E Materiais Didáticos

    Gutierre, Henrique G.; Ribeiro, Marlon S.; Pereira, Luiz A. A.; Cruz, Gerson K. da; Turchiello, Rozane de F.; Gómez, Sergio L.

    Abstract in Portuguese:

    Um sistema fotodetector para a sua utilização em medidas quantitativas da irradiância ou potência de um feixe de luz laser precisa ter uma resposta linear. Dispositivos com essa finalidade podem ser adquiridos comercialmente, mas possuem custo elevado. Nesta comunicação é proposta a construção de um sistema fotodetector a partir de um resistor dependente de luz (LDR), o qual é um elemento cuja resposta é não-linear. Nesse caso, para sua utilização necessitamos de uma calibração prévia do sistema. O desempenho do novo sistema em experiências de quantificação da potência da luz em condições estacionárias foi avaliada comparando o resultado da determinação da largura de um feixe de laser com perfil espacial gaussiano mediante a técnica da lâmina, com o obtido por um fotodetector comercial.

    Abstract in English:

    A photodetector for using in quantitative measurements of the irradiance or power of a laser beam needs to have a linear response. Devices with this property can be acquired but usually they are expensive. In this paper we propose the construction of a photodetector that employs a Light Dependent Resistor (LDR), which has a nonlinear response. In this situation, for using such a photodetector it is necessary a previous calibration. The performance of the new system in experiments that need to quantify the radiant power in stationary conditions was evaluated by comparing the results of the measurement of the radius of a gaussian beam through the knife-edge technique, with the obtained with a commercial linear photodetector.
  • Transferência de calor e massa: Fusão de uma placa de gelo Produtos E Materiais Didáticos

    Garcia, R. L.; Zabadal, J.; Amaral, R. A.; Neto, J. A. D. G.; Schmitz, A.

    Abstract in Portuguese:

    Esse trabalho descreve um experimento simples e de fácil execução, destinado ao estudo da transferência de calor e massa por meio de uma aula prática. Tal estudo é realizado a partir da fusão de uma placa de gelo, ao ar ambiente, e com base na avaliação quantitativa do calor transferido por radiação, convecção e condensação de vapor d'água sobre a superfície dessa placa. Os valores teóricos, previstos a partir de equações relativas a esses processos de transferência de calor e massa, são comparados com dados experimentais relativos à taxa mássica de fusão dessa placa. A facilidade na execução dos ensaios e a simplicidade do equipamento empregado torna esse experimento uma atividade prática de fácil implementação em disciplinas que tratam da transferência de calor e massa. Além disso, a concordância entre valores teórico e experimental da taxa de transferência de calor e massa, e a metodologia empregada na análise e quantificação dessa taxa, viabilizam o experimento proposto como uma ferramenta pedagógica eficiente para o estudo desse tema.

    Abstract in English:

    This work describes a simple and easy-to-perform experiment, destined to the study of the heat and mass transfer by means of a practical class. This study is carried out from the melting of an ice sheet into ambient air and based on the quantitative evaluation of the heat transferred by radiation, convection and condensation of water vapor on the surface of that plate. The theoretical values, predicted from equations related to these processes of heat and mass transfers, are compared with experimental data concerning the melting mass rate of this plate. The ease of running the tests and the simplicity of the equipment employed makes this experiment a practical activity that is easy to implement in disciplines dealing with heat and mass transfer. In addition, the agreement between theoretical and experimental values of the heat and mass transfer rate, and the methodology used in the analysis and quantification of this rate, make feasible the proposed experiment as an efficient pedagogical tool to study this subject.
  • Gerador trifásico de baixo custo para o ensino de física Produtos E Materiais Didáticos

    Azevedo, Giovani Teixeira de; Peixoto, Carlos José Todero; Bargos, Fabiano Fernandes; Menegatti, Carlos Renato

    Abstract in Portuguese:

    Neste artigo apresentamos um aparato experimental, construído com materiais de baixo custo, para o estudo de geradores trifásicos e circuitos de corrente alternada. Com este aparato é possível realizar diversos experimentos em regime c.a., os quais serão propostos no decorrer do artigo. Além disso, o aparato pode ser configurado para gerar diversas formas de onda com tensões de pico da ordem de 1 V. Assim, o estudante será capaz de observar efeitos de distorção harmônica do sinal do gerador e a sua influencia na potência média máxima transferida. O aparato também pode ser usado como uma ferramenta demonstrativa auxiliando na compreensão fenomenológica da lei de indução de Faraday e pode ser usado tanto em laboratórios de ensino quanto em salas de aula.

    Abstract in English:

    In this paper we present an experimental set up, built with low cost materials, for studying three-phase generators and alternating current circuits. The setup allows several experiments in c.a. regime to be carried out, which will be proposed throughout the article. In addition, the setup can be arranged to generate several waveforms with peak voltages in the order of 1 V. The student can observe harmonic distortion effects of the generator signal and its influence on the maximum average power transferred. The setup can also be used as a demonstrative tool for assisting in the phenomenological understanding of Faraday's induction law and can be used in either classrooms or laboratories.
  • Construção de uma maquete de sistema planetário como atividade auxiliar ao ensino de astronomia nos cursos de física Produtos E Materiais Didáticos

    Lima, Joaquim Brasil; Silva, Marina Luz da; Madureira, Hunos Paixão; Ibiapina, Rawlinson Medeiros

    Abstract in Portuguese:

    Objetivando complementar a discussão sobre o sistema solar, apresentamos uma maquete construída a partir de material de baixo custo e que tem a finalidade de oferecer aos alunos uma visão espacial e dinâmica dos movimentos dos planetas. Trata-se de uma maquete do sistema solar em que as posições dos planetas podem ser manualmente variadas de acordo com as leis de Kepler. Com isso, propomos tornar mais compreensível a dinâmica dos corpos celestes ao expor de uma maneira tátil e observacional a relação entre seus movimentos reais e seus movimentos aparentes observados pelos astrônomos quando estudam o céu noturno a olho nu. Associado a uma discussão sobre a astronomia, partindo de uma contextualização histórica desde os antepassados até a atualidade, o uso da maquete favorece a compreensão dos motivos que levaram aos erros e acertos dos modelos de sistema celeste propostos até o modelo atualmente aceito. Para que a construção da maquete seja viável, são apresentados todos os parâmetros necessários, tais como as distâncias dos planetas ao Sol e as ferramentas matemáticas para obtenção dos valores na escala da maquete.

    Abstract in English:

    Aiming to complement the discussion about the solar system, we present a mock-up made with low cost material which aims to offer the spacial view and the dynamics of the planetary motion to students. It consists in a mock-up of the Solar System in which the position of the planets can be varied in accordance with Kepler's laws. With this, we propose to make the dynamics of the heavenly bodies more comprehensive by exposing in a tactile way the relationship among their actual and apparent motions that are observed by astronomers when they study the sky with naked eyes. Combined with a discussion about Astronomy, starting from a historic context from the ancients up to nowadays, the use of the mock-up favors to comprehend the motives that led to errors and hits of the models of heavenly system proposed until the nowadays accepted one. For the mock-up building, all the necessary parameters are given in this article, such as the distances from the planets to the Sun and the mathematical tools for the calculus of the values in the scale of the mock-up.
  • Uso de um compressor de ar para aquário como marcador de tempo em experimentos de cinemática Produtos E Materiais Didáticos

    Hessel, Roberto; Riboldi, Bruno Marconi; Yoshida, Makoto; Freschi, Agnaldo A.

    Abstract in Portuguese:

    Neste trabalho, mostramos como construir um marcador de tempo similar àquele adotado pelo PSSC (Physical Science Study Committee) utilizando um compressor de ar para aquário e uma caneta hidrográfica. Em seguida, mostramos, também, como esse marcador pode ser utilizado tanto para registrar o movimento de um objeto a partir de pontos impressos sobre uma fita de papel presa ao objeto, como para medir intervalos de tempo com auxílio de técnicas eletrônicas para iniciar/interromper automaticamente seu funcionamento. Os experimentos sugeridos para ilustrar possíveis aplicações do dispositivo proposto permitem estudar não só as relações entre deslocamento, velocidade e tempo associadas a um movimento uniformemente variado, como também questões relacionadas com a dinâmica de translação e rotação.

    Abstract in English:

    In this paper, we show how to construct a time marker similar to that adopted by the PSSC (Physical Science Study Committee) using an aquarium air pump and a hydrographic pen. We also show how this marker can be used either to register the motion of an object from the dots printed on a paper tape attached to the object, or to measure time intervals with the aid of electronic techniques to automatically start/stop its functioning. The suggested experiments allow students to learn the relationship between displacement, velocity, and time associated with a uniformly varied motion, as well as studying the physics related to translation and rotation dynamics.
  • Comprimento focal de lentes esféricas Produtos E Materiais Didáticos

    Soga, Diogo; Paiva, Raul Dias; Muramatsu, Mikiya

    Abstract in Portuguese:

    Uma lente esférica não se comporta como uma lente fina pois sua espessura não é desprezível. Neste trabalho apresentamos a dedução da equação do comprimento focal de uma lente esférica por meio da técnica de traçado de raios. Comparamos o resultado obtido com a expressão de comprimento focal de lentes grossas obtido pelo método matricial. Também aplicamos a expressão para o caso de uma esfera de água e comparamos com valores experimentais.

    Abstract in English:

    A spherical lens can not be considered as a thin lens because the thickness is not negligible. In this work we present the deduction of the focal length equation for a spherical lens, developed through ray tracing technique. We compared the result with the focal length equation for thick lens obtained from matrix formalism. We also used the equation for a water sphere and compared with experimental data.
  • Uma tradução adaptada do texto sobre algumas refutações da existência de elétrons no núcleo, propostas por Bethe e Bacher História Da Física E Ciências Afins

    Orengo, Gilberto

    Abstract in Portuguese:

    Neste artigo, é apresentada uma tradução adaptada de um importante texto de Bethe e Bacher, publicado em 1936, no qual são discutidas cinco razões para a não existência de elétrons no núcleo atômico.

    Abstract in English:

    An adapted Portuguese translation of a text by Bethe and Bacher published in 1873 is offered, which are discussed a disproof of the existence of electrons in the atomic nucleus.
  • 200 anos de caleidoscópio História Da Física E Ciências Afins

    Araújo Omelczuck, Rebeca Saldanha de; Soga, Diogo; Muramatsu, Mikiya

    Abstract in Portuguese:

    A UNESCO estabeleceu que 2015 foi o Ano Internacional da Luz (AIL), porém, em 2016, celebramos os 200 anos da invenção do caleidoscópio. Embora, nos dias de hoje, ele não atraia tanto interesse quanto na época da sua invenção, esse precioso instrumento continua em uso, principalmente para os apreciadores de belas imagens, e professores que desejam integrar experimentos em suas aulas. Neste artigo, apresentamos as condições da invenção do caleidoscópio realizada por Sir David Brewster, assim como parte de suas aplicações nas artes e em salas de aula.

    Abstract in English:

    The UNESCO established 2015 as the International Year of the Light (IYL), but in 2016 it is celebrated the 200 years of the invention of kaleidoscope. Nowadays, it does not attract as much attention as at the time of its invention. This precious instrument is still in use, mainly to whom appreciate beautiful images and teachers who want to apply experiments in their classes. In this report we present the conditions of the kaleidoscope invention, made by Sir David Brewster, and some applications in Arts and in classrooms.
  • Determinação do índice de refração dos materiais pelo método de Ptolomeu História Da Física E Ciências Afins

    Martinho, Marcos Paulo; Soares, Vitorvani

    Abstract in Portuguese:

    É conhecido que objetos observados através de materiais transparentes têm suas imagens deslocadas de sua posição original. A experiência da moeda oculta no fundo do recipiente e que se torna visível com a colocação de certa quantidade de água dentro dele é um exemplo comum. O que poucos sabem é que este procedimento já teria sido descrito por Ptolomeu, no século II, ao apresentar o seu método de análise do fenômeno de refração em seu livro de Óptica, um dos livros mais antigos na história da física. Apresentamos neste trabalho o método de Ptolomeu e discutimos uma variação quantitativa do seu procedimento: determinamos o grau de encurvamento que um dióptro produz na localização da imagem de um objeto e estabelecemos a relação matemática entre a sua posição angular real e o ângulo de encurvamento correspondente.

    Abstract in English:

    It is known that objects observed through transparent materials have their images shifted from their original position. The experience of the coin hidden in the bottom of the container and which becomes visible with the placement of a certain amount of water inside it is a common example. What few people know is that this procedure would have been described by Ptolemy in the second century when he presented his method of analyzing the phenomenon of refraction in his book of Optics, one of the oldest books in the history of physics. We present in this work the Ptolemy's method and discuss a quantitative variation of its procedure: we determine the degree of curvature that the boundary between two transparent materials produces in the image location of an object and we establish the mathematical relationship between its real angular position and the corresponding angle of curvature.
  • Oscilador harmônico: Uma análise via séries de Fourier Notas E Discussões

    Oliveira, Samuel Rocha de

    Abstract in Portuguese:

    Mostramos que o método das séries de Fourier para resolver a equação do oscilador harmônico simples foi mal utilizado no artigo “Estados ligados em um potencial delta duplo via transformadas seno e cosseno de Fourier” publicado na Revista Brasileira de Ensino de Física v. 36, n. 2.

    Abstract in English:

    We show that the Fourier series method for the solution of the harmonic oscillator equation was misused in the article “Bound states in a double delta potential via Fourier sine and cosine transforms” published in the Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 36, n. 2.
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