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Un Sistema Didáctico para la Enseñanza: Aprendizaje de la Física
Authors: Arruda José Ricardo Campelo , Marín Antuña José
Published: May 2009

El objetivo de esta investigación es saber cuales serán las regularidades formativas de las estructuras lógicas y psicológicas básicas del pensamiento teórico en los estudiantes en los cursos del área tecnológica, como consecuencia de la enseñanza del modelo didáctico propuesto, que utiliza los fundamentos de la Teoría de la Actividad, Generalización Teórica y el Método Sistémico Estructural-funcional para la organización del contenido a ser desarrollado. La investigación realizada demuestra que es posible elevar el nivel de desarrollo del pensamiento lógico a través de la enseñanza de una Asignatura, como la Física, cuando utiliza la Actividad de Estudio y el método estructural-funcional de organización del contenido. Los resultados de la investigación apuntan que el modelo didáctico propuesto, pone en correspondencia el método científico de obtener conocimiento descubierto por la Epistemología de la Física, con la actividad de enseñanza y psicología del aprendizaje de esta ciencia. La investigación mostró que la enseñanza tradicional que prioriza la dicotomía entre la enseñanza de la parte teórica y experimental, no favorece un aprendizaje efectivo; por consiguiente, es necesario considerar el proceso enseñanza-aprendizaje de la Física de forma sistémica y desarrollado como un conjunto de partes interligadas y que posee una lógica interna característica, donde la evaluación desempeña importante papel en la realimentación del proceso, necesario a conseguir los objetivos planeados, tanto en la visión del profesor, como en la visión del estudiante, proporcionando una enseñanza de calidad.
Aquisição de dados usando Logo e a porta de jogos do PC
Authors: Aguiar C. E. , Laudares F.
Published: May 2009

Descrevemos um sistema de aquisição de dados baseado na porta de jogos do IBM-PC com plataforma Windows. Os programas de aquisição e análise são totalmente escritos na linguagem Logo. O sistema é utilizado para medir o período de um pêndulo como função da amplitude de oscilação.
Medidas de intensidade luminosa: polarização
Authors: Costa Eden V.
Published: May 2009

Neste artigo vamos determinar os estados de polarização da luz por meio de medidas da intensidade luminosa. O aparato experimental utilizado é simples, possível de ser realizado em laboratório didático. Os resultados mostram ser viável a utilização deste experimento nos cursos de óptica básica, na demonstração experimental de alguns tópicos vistos teoricamente em classe e no aprofundamento dos conceitos de polarização
Uniformidade e diversidade no ensino da física básica: os cursos de física para biologia, desenho industrial e farmácia
Authors: Coelho L.F.S.
Published: May 2009

O ensino universitário de Física atinge uma ampla faixa de carreiras. Ele é tradicionalmente dicotômico: enquanto carreiras na área técnico-científica recebem um ensino uniformizado em quatro semestres e com encadeamento formal baseado no Cálculo, as das áreas biomédica e da interface técnico-humana recebem um ensino diversificado por carreira e durando um ou dois semestres. Diversos fatores alteram este quadro, em particular o crescimento mundialmente intenso de áreas como a Genética, a Ecologia, a Farmácia e a Informática. No Brasil, temos também a tendência centrífuga no ensino uniformizado da área técnico-científica. Entre os argumentos para esse esvaziamento do curso unificado, respectivamente levantados pelas unidades de origem dos alunos e pelas de Física, estão a diversidade das necessidades futuras dos alunos e a heterogeneidade da sua formação prévia. O estudo do resultado na prova de Física dos alunos classificados no Vestibular da UFRJ para o período 1994-1997 evidencia que a heterogeneidade é enorme para o conjunto de carreiras, mas que é muito menor quando focamos apenas a Engenharia. Portanto, ambas as explicações para os problemas destes cursos de Física são muito parciais e este estudo da heterogeneidade sugere que causas mais fundamentais estão em ação: a formação prévia dos estudantes, o currículo universitário (carga horária e conteúdo das disciplinas) e o vestibular são inadequados. Numa segunda parte deste trabalho, são apresentadas três experiências na UFRJ de disciplinas de Física para áreas não-técnico-científicas: Biologia, Desenho Industrial e Farmácia. Em resumo, estas disciplinas têm forte conteúdo fenomenológico e qualitativo e são apoiadas em exemplos físicos relevantes para cada área. Isso, em geral, requer tanto um percentual de Física Moderna superior ao usual nos cursos para as áreas técnico-científicas quanto a constante atualização desses exemplos usando-se a Internet. Estas experiências, à parte seu valor intrínseco, fornecem elementos para repensarmos nosso ensino de Física universitária básica.
Modelagem no Ensino: Aprendizagem de Física e os Novos Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio
Authors: Veit E. A. , Teodoro V. D.
Published: May 2009

Discute-se a importância da modelagem no ensino/aprendizagem de Física em conexão com os novos parâmetros curriculares nacionais para o ensino médio (PCNEM). Apresentam-se as características essenciais do software Modellus, concebido especialmente para modelagem em Ciências Físicas e Matemática sob uma visão de ensino que enfatiza, no processo de aprendizagem, a exploração e a criação de múltiplas representações de fenômenos físicos e de objetos matemáticos.
Sistema de Realidade Virtual para Simulação e Visualização de Cargas Pontuais Discretas e seu Campo Elétrico
Authors: Santos Antônio Vanderlei dos , Santos Selan Rodrigues dos , Fraga Luciane Machado
Published: May 2009

Atualmente a Visualização Científica aliada à Realidade Virtual tem-se tornado disponível como uma tecnologia de ponta para o aprendizado. No meio deste cenário, a demanda por software educacional que ofereça suporte para o processo de aprendizagem em muitas áreas está crescendo. Esta tendência não é diferente em Eletromagnetismo. Este trabalho apresenta um sistema de treinamento educacional, que é uma tentativa de responder a esta demanda. A aplicação tem sido desenvolvida com a combinação de tecnologias como a Realidade Virtual e a Visualização Científica para desmistificar os conceitos de manipulação e investigação interativa sobre a carga elétrica e seu campo elétrico. Os aspectos arquiteturais de tal sistema são discutidos juntamente com a descrição de um protótipo experimental chamado Electras.
Apresentação do Software Educacional ''Vest21 Mecânica''
Authors: Silva Wilton P. , Silva Cleide M. D. P. S. e , Silva Cleiton D. P. S. e , Soares Ivomar Brito , Silva Diogo D. P. S. e
Published: May 2009

Este artigo apresenta o software educacional Vest21 Mecânica, destinado ao ensino médio. Todo o conteúdo da Mecânica foi dividido em 19 lições, (teoria e testes animados), apropriadas para apresentação em data show. Além das lições o software disponibiliza várias ferramentas para a solução de problemas, contém várias provas e ainda um programa específico para traçar gráfico. O software foi utilizado em dois cursos de Mecãnica oferecidos dentro do Pró-Ciências PB 2001, e a avaliação feita pelos professores em aperfeiçoamento foi bastante positiva.
Laboratório Virtual de Física Nuclear
Authors: Dias N. L. , Pinheiro A. G. , Barroso G. C.
Published: May 2009

Neste Trabalho é apresentado um programa desenvolvido para simular um conjunto de equipamentos (detector e contador de radiação, fontes radioativas e placas absorvedoras) usados em um laboratório básico de Física Nuclear.
Carga em Presença de Folha Dielétrica e a Atração entre Elas
Authors: Ferreira G. F. Leal
Published: May 2009

Resolve-se o problema de uma carga pontual em presença de uma folha dielétrica fina, com o uso de imagens de cargas e dipolos cujos campos satisfazem as condições de continuidade do potencial e da componente normal do deslocamento elétrico nas superfícies da folha. Calcula-se, então, a força de atração resultante.
Undergraduate Study of Thermal Conductivity of Metals
Authors: Ferrari T. B. , Hara S. H. , Aziani J. L. , Rocha L. , Paula E. de , Mulato M.
Published: May 2009

In this work we analyze an undergraduate experiment used to determine the thermal conductivity of metals (K). We introduce few modifications in order to offer the student the chance to explore dierent models, learning the basic scientiffic method of developing appropriate and improved explanations for each experiment in order to better link theory and empirical results. Semi-empirical corrections are introduced in the system in order to check the experimental results according to previously reported K values. As specific cases we use copper [K = 0.92 cal /(°C s cm)], aluminum [K = 0.49 cal /(°C s cm)] and brass [K = 0.26 cal /(°C s cm)] cylinders.
Sliding Block on a Semicircular Track with Friction
Authors: Mania A. J. , Mol A. W. , Brandão C. S. S.
Published: May 2009

This work presents the dynamics of a block as it slides down a semicircular track with both Coulomb's and viscous frictions. Analytical solutions and graphic forms of the equations for the velocity, acceleration and energy as functions of angular position are displayed and discussed for several friction coefficients. Following these solutions the plots as function of time for these damped motions are also presented.
Calor: Una Propuesta Didáctica Constructivista con Enfoque de Ciencia Integrada
Authors: Castillo Alberto de L. , Granados Dora I. , Marino Luis A.
Published: May 2009

Realizamos un estudio comparativo entre dos diseños didácticos constructivistas para la enseñanza del tema Calor en estudiantes de carreras en ciencias naturales. Uno con un enfoque de ciencia integrada y el otro con un enfoque no integrador. En el primer diseño el alumno construye su propio conocimiento resolviendo situaciones problemáticas relacionadas a la biología y el medio-ambiente, que le permite analizar y relacionar los conceptos involucrados, mientras que en el segundo construye su conocimiento a través de la resolución de situaciones problemáicas físicas pero no biológicas. Concluimos que el primer diseño favorece en los alumnos la construcción de una estructura cognitiva del tipo integrada, que les facilita internalizar y transferir los conceptos físicos a problemas concretos de su especialidad.
O Fenômeno de Transição de Fase no Modelo de Percolação de Elos* em d Dimensões
Authors: Oliveira Marcelo Martins de , Braga Gastão A.
Published: May 2009

Este trabalho trata, de maneira rigorosa, auto-contida e acessível a um aluno de graduação em física e áreas afins, do fênomeno de transição de fase num modelo de percolação de elos independentesna rede hipercúbica d-dimensional. Esses modelos são freqüentemente utilizados para descrever situações de interesse físico. O fenômeno da "percolação" ocorre quando encontramos um aglomerado infinito em nossa rede. A mudança que ocorre ao se passar de um estado em que existem somente aglomerados finitos para o estado em que há o surgimento de um aglomerado infinito é o análogo geométrico de uma transição de fase em mecânica estatística. Mostramos que a transiçãode fase ocorre, para redes hipercúbicas em dimensão d > ou = 2, em um ponto bem definido, chamado de ponto crítico, e que podemos associar um parâmetro de ordem a esta transição de fase. Dentreos modelos da Física que apresentam o fenômeno de transição de fase, o modelo de percolação é provavelmente o mais simples. Ao mesmo tempo, ele exemplifica e deixa clara a conexão que muitas vezes encontramos entre áreas da física, da matemática e da probabilidade.
Estudo Experimental do Momento de Inércia de uma Placa
Authors: Pintão Carlos A. F. , Souza Filho Moacir P. de
Published: May 2009

Neste trabalho, mostra-se um caminho diferente para se estudar o momento de inércia de um corpo em rotação. Descreve-se um experimento que permite estabelecer como a inércia de uma placa depende de sua massa e geometria, em que se determina parâmetros como os expoentes e a constante da tradicional equação do momento de inércia de uma placa, a partir de medidas de corrente elétrica. Para isso escolhe-se quatro placas de massa diferentes, mantendo-se em duas delas as mesmas dimensões, enquanto que nas outras duas uma das dimensões é o dobro da outra. Os resultados obtidos reforçam a idéia de que o sistema e o procedimento de medida utilizado podem ser uma alternativa em realizar esta prática nos laboratórios de ensino.
Hadron spectra from a non-relativistic model with confining harmonic potential
Authors: Cuervo-Reyes Eduardo , Rigol Marcos , Rubayo-Soneira Jesus
Published: May 2009

Hadron spectra and other properties of quark systems are studied in the framework of a non-relativistic spinindependent phenomenological model. The chosen confining potential is harmonic, which allowed us to obtain analytical solutions for both meson and baryon (of equal constituent quarks) spectra. The introduced parameters are fixed from the low-lying levels of heavy quark mesons. The requirement of flavor independence is imposed, and it restricts the possible choices of inter-quark potentials. The hyper-spherical coordinates are considered for the solution of the three-body problem.
Explicação qualitativa do "anel de Thomson": como ocorre a "levitação magnética"?
Authors: Silveira Fernando Lang da , Axt Rolando
Published: May 2009

A "levitação magnética" de um anel condutor ("anel de Thomson" ou "anel saltante") é uma demonstração bem conhecida; mais fácil de realizar do que de explicar. No presente trabalho propomos uma explicação qualitativa com o objetivo de esclarecer alguns aspectos obscuros das explanações comumente encontradas na literatura.
Introdução a programas físico-matemáticos livres
Authors: Domingues Margarete Oliveira , Mendes Jr. Odim
Published: May 2009

Atualmente encontram-se disponíveis excelentes programas de livre distribuição e/ou de distribuição gratuita para a realização das mais diversas atividades de pesquisa, de ensino ou mesmo de produtividade. Entre esses existem programas físico-matemáticos poderosos. Com o objetivo de motivar professores e estudantes, de vários níveis, e pesquisadores a trabalharem com tais ferramentas, neste trabalho são apresentados os programas GNU/OCTAVE, que lida fundamentalmente com cálculos numéricos; GNU/MAXIMA, que também lida com computação simbólica; OPENDX, que executa visualizações 3D; e RCS, que auxilia o gerenciamento de códigos fontes. Exceto pela última, essas ferramentas são capazes de gerar gráficos e permitem ainda, em decorrência da habilidade crescente do usuário interessado, alcançar níveis de programação avançados e utilizações gráficas sofisticadas.
Nota sobre a questão: pode o campo magnético realizar trabalho?
Authors: Ferreira G.F. Leal
Published: May 2009

A nota mostra que modificações devem ser cuidadosamente introduzidas na base conceitual do Magnetismo para que a resposta à questão exposta no título seja um sim sem sobressaltos.
Método dos limites na solução de capacitores com placas não paralelas
Authors: Bertuola A.C. , Figueredo M.V.
Published: May 2009

O presente trabalho apresenta um novo método para a solução de um problema de eletrostática proposto em livros textos de eletrodinâmica clássica. Consiste na aplicação do Método dos limites para se calcular a capacitância do capacitor de placas não paralelas.
Usando sensores magnéticos em um trilho de ar
Authors: Laudares Francisco , Lopes Marcia C.S.M. , Cruz Frederico A.O.
Published: May 2009

Neste trabalho propomos um sistema de medida e coleta de dados para trilhos de ar baseado em sensores magnéticos ligados à porta de jogos de um PC. A leitura dos dados na porta é feita por um pequeno programa escrito em Logo. O sistema foi testado com excelentes resultados em um estudo dos movimentos uniforme e uniformemente variado sobre o trilho.
A aproximação de campo médio de Bethe-Peierls
Authors: Stein-Barana Alzira C.M. , Yoshida Makoto , Líbero Valter L.
Published: May 2009

As aproximações de campo médio de Pierre Weiss e de Bethe-Peierls são implementadas para o modelo de Ising para ferromagnetismo, salientando-se o papel das flutuações espaciais dos momentos magnéticos localizados. Na aproximação de Bethe-Peierls, embora a Hamiltoniana não seja de partículas independentes, nós mostramos uma forma simples de se obter a energia média da rede utilizando a função de correlação spin-spin. Nós também comparamos a correlação de spins primeiros vizinhos calculada em ambas as aproximações com a solução exata para o sistema bidimensional de spins 1/2. Essa comparação deixa clara a supremacia da aproximação Bethe-Peierls sobre a de Pierre Weiss.
A study of a solar eclipse using a photocell
Authors: Liendo J.A. , Chacín G.H.
Published: May 2009

In this work we measured light intensity as a function of time during a total solar eclipse using a solar cell. The measured intensity was corrected for the detector response and compared with a mathematical expression that represents the uncovered apparent area of the solar disk as a function of time. By no means, this corrected intensity is linearly related to the uncovered area, this being due to effects such as the solar corona luminosity, the limb darkening and light scattered in the atmosphere. Estimates of the fraction of light that causes this deviation from linearity are given.
Entropia de cadeias dispostas numa rede unidimensional
Authors: Stilck Jürgen F. , Dantas Wellington G.
Published: May 2009

Com frequência, cálculos das propriedades termodinâmicas em modelos mecânico-estatísticos envolvem problemas de contagem bastante complexos. Um caso deste tipo, que tem sido estudado há bastante tempo, é o do cálculo do número de maneiras de inscrever cadeias numa rede regular, respeitando o vínculo de volume excluído, isto é, cada sítio da rede pode ser ocupado por apenas um monômero. Em redes de dimensão finita e maior que um, o único caso deste problema que foi exatamento resolvido é o de dímeros (cadeias de dois monômeros que ocupam sítios contíguos) em uma rede bidimensional e no limite em que esta é completamente preenchida. Neste artigo, apresentamos a solução deste problema na rede unidimensional de duas maneiras diferentes. Em particular, resolvemos o problema utilizando a matriz de transferência, que pode ser aplicada também para tratar do caso bidimensional, levando a resultados bastante precisos. No final, obtemos e discutimos as equações de estado do gás de rede de cadeias.
''LAB Fit ajuste de curvas'': um software em português para tratamento de dados experimentais
Authors: Silva Wilton Pereira da , Silva Cleide M.D.P.S. e , Cavalcanti Cláudio G.B. , Silva Diogo D.P.S. e , Soares Ivomar B. , Oliveira João A.S. , Silva Cleiton D.P.S. e
Published: May 2009

Este artigo visa a comunicar o desenvolvimento de um software para tratamento de dados experimentais, denominado LAB Fit. Na verdade, trata-se de um pacote de programas envolvendo ajuste de curvas, gráficos 2D e 3D, estatística básica, propagação de erros e algumas ferramentas matemáticas. O software foi inicialmente publicado em inglês, buscando atingir um público alvo maior que o brasileiro, há cerca de dois anos. Devido ao sucesso alcançado, verificado pelo grande número de downloads e pelo número crescente de licenciamentos, está sendo disponibilizada, também, uma versão em português. Exemplos típicos de uso do LAB Fit mostram parte das potencialidades do software tanto no ensino como na pesquisa experimental. O seu desempenho foi verificado utilizando o ''Statistical Reference Datasets Project (SRDP)'' do ''National Institute of Standards and Technology (NIST)'', que apresenta 27 conjuntos de dados e respectivas funções com valores certificados para os parâmetros. Todos os 27 resultados obtidos pelo LAB Fit são estatisticamente idênticos aos valores certificados.
Soluções exatas das equações de Einstein com simetria axial
Authors: Letelier Patricio S.
Published: May 2009

Discutimos a importância das soluções exatas das equações de Einstein no desenvolvimento da relatividade geral, em particular as soluções com simetria axial. Apresentamos um resumo da teoria da gravitação newtoniana colocando ênfase nas soluções exatas da equação de Poisson, em particular a geração de soluções que representam discos, sendo também o critério de estabilidade de Rayleigh discutido neste contexto. Fazemos um resumo da teoria da gravitação de Einstein e apresentamos a solução de Weyl que representa o campo gravitacional de um corpo com simetria axial. A geração de soluções exatas das equações de Einstein que representam o espaço-tempo associado a discos finos, discos grossos e discos com halos é estudada usando uma extensão do método das imagens. Os parâmetros físicos dos discos tais como a densidade, a pressão e a velocidade do som também são analisados em detalhe. A estabilidade de Rayleigh e a estabilidade hidrodinâmica são também estudadas para uma família de discos finos isotrópicos previamente apresentada.
Cem anos de descobertas em cosmologia e novos desafios para o século XXI
Authors: Waga Ioav
Published: May 2009

O objetivo deste artigo é contar um pouco da história da cosmologia nesses últimos 100 anos, descrever de forma sucinta seus maiores avanços e apresentar suas principais questões que ainda estão em aberto nesse início de século.
Sobre o pêndulo isócrono de Christiaan Huygens
Authors: Burrowes M. , Farina C.
Published: May 2009

Apresentamos uma solução alternativa para o problema do pêndulo cicloidal. Trata-se de um procedimento híbrido, envolvendo algumas idéias puramente geométricas utilizadas por Huygens e conhecimentos rudimentares de cálculo diferencial e integral. Ao final, discutimos um aparente paradoxo relacionado com esse problema.
Bose e Einstein: do nascimento da estatística quântica à condensação sem interação I
Authors: Dahmen Sílvio R.
Published: May 2009

Em 1924, motivado por um trabalho de S. Bose sobre a radiação do corpo negro, A. Einstein escreveu uma série de três artigos acerca das propriedades termodinâmicas de um gás ideal quântico. No segundo destes artigos, publicado em janeiro de 1925, ele previu o fenômeno da "condensação" dos átomos não interagentes no estado fundamental a partir de uma certa densidade crítica do gás, fenômeno este que veio a ser posteriormente conhecido como Condensação de Bose-Einstein (CBE). Neste primeiro artigo discuto detalhadamente o trabalho de Bose e as implicacções do método por ele desenvolvido sobre o trabalho de Einstein. Em um artigo posterior discutir-se-á o trabalho de Einstein.
Cristais líquidos: um sistema complexo de simples aplicação
Authors: Bechtold Ivan Helmuth
Published: May 2009

Neste artigo é apresentado o mundo dos cristais líquidos: o que são e como são caracterizadas as mesofases líquido-cristalinas e suas aplicações. Abordam-se as teorias fenomenológicas existentes na literatura para descrever o meio líquido-cristalino, bem como os efeitos de superfícies de contorno. Além disso, é mostrado o modo de funcionamento de um display de cristal líquido, onde se discutem os fenômenos físicos envolvidos. Ao final apresenta-se um roteiro para construção de um display, o qual pode ser utilizado para fins didáticos.
Um termômetro eletrônico de leitura direta com termistor
Authors: Guadagnini Paulo H. , Barlette Vania E.
Published: May 2009

Neste trabalho, descrevemos o projeto e funcionamento de um sistema eletrônico simples de leitura direta de temperatura que utiliza um termistor como elemento sensor. O sistema é composto de uma fonte de alimentação estabilizada, um circuito série contendo um resistor e um termistor, e um circuito de condicionamento de sinal contendo um único circuito integrado, e pode ser operado com uma bateria. O sistema possui exatidão da ordem de 0,1 ºC para a faixa de temperatura de 0 ºC a 32 ºC, sendo indicado para experimentos que envolvem medidas de pequenas variações de temperatura. O sistema também apresenta algumas características adicionais, como robustez, facilidade de construção, baixo custo, e resposta rápida a variações de temperatura.
Equivalência entre o princípio variacional de Maupertuis, a segunda lei de Newton e a geometria conforme
Authors: Rocha Roldão da
Published: May 2009

As aplicações da geometria diferencial na física não estão restritas somente à teoria da relatividade geral. Esse artigo é dedicado a mostrar uma das diversas aplicações dos métodos geométricos a um conceito físico elementar e ao mesmo tempo profundo: a segunda lei de Newton. Mostramos como obter o princípio variacional de Maupertuis usando a segunda lei de Newton. Investigamos também, de maneira compreensiva e pedagógica, a dualidade entre a mecânica clássica e a geometria conforme, ao mostrar que o princípio variacional de Maupertuis é equivalente ao problema de se minimizar o comprimento de arco de geodésicas na geometria conforme. Finalmente discutimos algumas generalizações e obtemos a dualidade, respectivamente entre o problema de três corpos e o sistema acoplado de n partículas, e as respectivas métricas conformes que munem a geometria associada a cada um desses cenários descritos por sistemas físicos.
Patrones de flujo según diferentes marcos de referencia
Authors: Medina Cesar
Published: May 2009

En una evaluación de diagnóstico sobre mecánica de fluidos, en la que se pide a los estudiantes graficar diagramas de flujo de un caso de geometría simple, se observa una notable confusión asociada a cambios de marcos de referencia. Como herramienta didáctica, se propone un análisis comparativo de diagramas de flujo en diferentes condiciones de movimiento relativo de un mismo sistema, consistente en un tubo cilíndrico que contiene líquido y un objeto esférico pequeño. Tales diagramas son mapas de velocidad y líneas de corriente obtenidos por resolución numérica de la ecuación de Navier-Stokes.
Formulação geométrica do princípio de d'Alembert
Authors: Lemos Nivaldo A.
Published: May 2009

Por meio de uma extensão natural da noção de representação paramétrica de superfícies no espaço euclidiano tridimensional, fazemos uma formulação geométrica do princípio de d'Alembert sem o uso de quantidades infinitesimais.
Compreendendo a oscilação dos neutrinos
Authors: Valdiviesso Gustavo do A. , Guzzo Marcelo M.
Published: May 2009

Este trabalho é uma introdução ao modelo da oscilação de neutrinos para estudantes de física. Apresentamos o modelo de mistura de neutrinos baseado no conceito de superposição de estados. Em particular, consideraremos o caso onde os neutrinos se propagam exclusivamente no vácuo. A hipótese de mistura entre os sabores de neutrinos leva à oscilação de sabor induzida por diferença de massa, ou simplesmente oscilação de sabor. Neste processo o neutrino é convertido sucessivamente entre os três sabores possíveis durante o trajeto entre sua fonte e o detector. Pretende-se que este fenômeno seja capaz de solucionar o aparente desaparecimento dos neutrinos provenientes do Sol, conhecido como o problema do neutrino solar. Por motivos didáticos, consideramos apenas o caso de mistura entre dois sabores (um deles é uma mistura de outros dois) e derivamos assim a probabilidade de um neutrino do tipo eletrônico ''sobreviver" em seu trajeto até a Terra. Uma simples verificação nos revela que o modelo não é capaz de explicar os dados do experimento Super-Kamiokande (um dos principais relacionado aos neutrinos solares) mas que por outro lado é capaz de explicar o desaparecimento de neutrinos provenientes dos reatores nucleares localizados no Japão e observados pelo experimento de KamLAND. Como a diferença entre os dois casos é a existência da densa matéria solar, no primeiro caso, segue-se que um modelo satisfatório deve levar em consideração a interação do neutrino com a matéria para uma proposta completa de solução ao problema do neutrino solar.
Uma discussão sobre oscilações quirais e inversão de spin
Authors: Bernardini Alex Eduardo de , De Leo Stefano
Published: May 2009

Neste trabalho desenvolvemos uma breve discussão sobre o conceito de quiralidade que pode aparecer ao construirmos uma lagrangiana de interação da teoria eletrofraca. Para melhor contextualizarmos os conceitos que estamos estudando, introduzimos uma breve descrição do status atual do problema de oscilação quântica de neutrinos. De fato, temos na quiralidade, assim como na helicidade, um caráter quântico de importância fundamental no estudo de física de neutrinos e de física de partículas de maneira geral. Neste contexto, os efeitos da oscilação quiral podem ser explicados como uma implicação do fenômeno de zitterbewegung que emerge quando soluções da equação de Dirac são usadas para descrever a evolução espaço-temporal de um pacote de ondas. Procuramos demonstrar, no entanto, que não existe vínculo entre tal fenômeno e o processo de inversão de spin, o qual vem associado ao número quântico que determina a helicidade de uma partícula que se propaga no espaço-tempo.
Difração de elétrons de baixa energia (LEED) e a determinação da estrutura atômica de superfícies ordenadas
Authors: Castilho C.M.C. de , Nascimento V.B. , Soares E.A. , Esperidião A.S.C. , Mota F.B. , Carvalho V.E. de
Published: May 2009

Apresenta-se um breve histórico dos passos que levaram à demonstração de que o espalhamento de elétrons pode fornecer padrões de difração. Segue-se uma descrição dos procedimentos inerentes à difração de elétrons de baixa energia, técnica que hoje, rotineiramente, vem a ser a mais empregada na determinação de estruturas de superfícies em escala atômica. Alguns exemplos ilustrativos são também apresentados.
A criticalidade auto-organizada na pilha de areia
Authors: Carneiro M.V. , Charret I.C.
Published: May 2009

Sistemas complexos são sistemas dinâmicos abertos onde suas unidades possuem características simples e previsíveis. Entretanto, o que caracteriza esse tipo de sistema é o comportamento do conjunto formado por estas unidades. Este comportamento não tem nenhum relacionamento direto com as propriedades unitárias de cada integrante, sendo a imprevisibilidade sua maior característica. O modelo da pilha de areia é uma simples ilustração desse tipo de sistema complexo com os grãos de areia sendo as unidades básicas. Nesse modelo estabelece-se uma única condição para o acontecimento de uma avalanche, que pode ter seu tamanho variável de acordo com os seus deslizamentos. Tais deslizamentos ocorrerão sempre que a condição crítica estabelecida para o sistema for alcançada. A relação entre o tamanho das avalanches e a sua frequência obedece uma lei de potência.
Las cargas superficiales y el flujo de energía en un circuito simple
Authors: Welti Reinaldo
Published: May 2009

El interés en el estudio de la distribución de las cargas superficiales sobre los conductores que transportan una corriente y su utilidad para la comprensión conceptual del comportamiento de los circuitos se han incrementado recientemente. Numerosos trabajos y textos presentan resultados cualitativos, analíticos y numéricos para diferentes geometrías de la estructura del circuito. Se presentan aquí los resultados analíticos para un circuito simple formado por placas rectangulares. Esta geometría permite determinar no solo la distribución de las cargas superficiales que crean el campo en el interior de los conductores, sino también el flujo de energía que se dirige desde la fuente hasta los elementos resistivos del circuito.
Efeito Kelvin com corrente não-senoidal
Authors: Robert Renê , Berleze Sergio L.M. , Swinka Filho V.
Published: May 2009

O objetivo deste trabalho é mostrar como o uso de um software adequado permite resolver o problema do efeito Kelvin de maneira simples em condutores cilíndricos. Calculamos a forma de onda da corrente elétrica para tensões aplicadas não senoidais, tópico este de importância em eletrônica de alta freqüência.
Um experimento simples usado na produção de placas de zonas de Fresnel
Authors: Muller Márcia , Silva Jean Carlos Cardozo da , Fabris José Luís
Published: May 2009

Neste trabalho propomos um experimento simples que tem por finalidade auxiliar no aprendizado dos fenômenos de interferência e difração da luz. Após uma análise pertinente da teoria de Fresnel da difração, os conhecimentos são aplicados na compreensão do funcionamento das placas de zonas de Fresnel. Apresentamos uma descrição detalhada dos processos usados para a fabricação e caracterização destas placas zonais, o que possibilita a produção de lentes difrativas com a distância focal desejada para um dado comprimento de onda de operação. As placas zonais produzidas e caracterizadas no trabalho atuam como lentes positivas com distâncias focais variando entre 8 e 50 cm para luz visível com comprimentos de onda compreendidos entre 630 e 680 nm de um apontador laser.
A obra de Boltzmann em Física
Authors: Dahmen Sílvio R.
Published: May 2009

O objetivo do presente trabalho é proporcionar uma visão geral sobre a obra de Boltzmann em Física. Algumas de suas contribuições mais importantes são discutidas e contextualizadas.
Tempo relativístico no início do Ensino Médio
Authors: Karam Ricardo Avelar Sotomaior , Cruz Sonia Maria Silva Correa de Souza , Coimbra Débora
Published: May 2009

Este artigo relata uma intervenção de ensino realizada em uma turma de primeiro ano do Ensino Médio com o objetivo de abordar tópicos da teoria da relatividade restrita, imediatamente após o estudo da cinemática usual. Partindo das pré-concepções dos estudantes, analisamos a ampliação do perfil conceitual de tempo dos mesmos através do reconhecimento de sua relação com a dependência com o referencial. As atividades realizadas em sala são descritas e a análise de episódios de ensino e das respostas dos estudantes aos pré e pós-testes apontam a proficuidade da metodologia escolhida em função do sucesso da aprendizagem constatada.
Simulação e modelagem computacionais no auxílio à aprendizagem significativa de conceitos básicos de eletricidade: parte I - circuitos elétricos simples
Authors: Dorneles Pedro F.T. , Araujo Ives S. , Veit Eliane A.
Published: May 2009

Neste artigo analisamos diferentes concepções e raciocínios dos alunos sobre conceitos básicos envolvidos em circuitos elétricos simples, que se tornam obstáculos para a aprendizagem, e apresentamos um produto de um trabalho de pesquisa, que consiste em um conjunto de atividades de simulação e modelagem computacionais, desenvolvidas com o software Modellus, levando em conta tais dificuldades, com o objetivo de auxiliar o aluno a superá-las.
Excitação dos modos normais de um sistema usando um motor desbalanceado
Authors: Souza Marcelo Gustavo de , Cicogna Thiago Rodrigo , Chiquito Adenilson José
Published: May 2009

Neste trabalho, apresentamos um experimento simples para o estudo e análise dos possíveis danos que uma máquina rotativa, desbalanceada, pode causar em um sistema quando esta encontra-se com freqüência de rotação próxima ou igual a freqüência de ressonância do sistema. Embora o modelo apresentado seja simples, poderá servir de base para compreender a importância do estudo em vibração neste ramo da engenharia.
La Física con una estructurada problematizada: efectos sobre el aprendizaje conceptual, las actitudes e intereses de los estudiantes universitarios
Authors: Becerra-Labra Carlos , Gras-Martí Albert , Martínez-Torregrosa Joaquín
Published: May 2009

En el presente artículo se muestra los resultados obtenidos en una investigación realizada para estudiar los efectos que produce una enseñanza de la física con una estructura problematizada en el aprendizaje conceptual, en las actitudes e intereses de los estudiantes. Se da una respuesta fundamentada a las preguntas: una enseñanza de la física a través del planteamiento y resolución de problemas fundamentales, ¿se produce realmente una mejora significativa en el aprendizaje conceptual?, ¿modifica positivamente la actitud e interés de los estudiantes hacia la física? y, ¿se mantiene esta mejora conceptual y actitudinal tiempo después de la instrucción recibida?
A tecnologia como referência dos saberes escolares: perspectivas teóricas e concepções dos professores
Authors: Ricardo Elio Carlos , Custódio José Francisco , Rezende Junior Mikael Frank
Published: May 2009

Este trabalho trata do ensino da tecnologia no nível escolar médio e apresenta a percepção dos professores, da área das ciências da natureza, matemática e suas tecnologias, sobre o tema. Observa-se que suas compreensões não são claras e há uma confusão entre a ciência aplicada e a tecnologia. Antes disso, discute-se uma abordagem teórica da tecnologia como o estudo científico do artificial.
A física dos quarks e a epistemologia
Authors: Moreira Marco Antonio
Published: May 2009

O objetivo deste trabalho é o de apresentar, conceitualmente, a física dos quarks como um assunto acessível e motivador que ilustra, de maneira inequívoca, a relação teoria e experimentação em física. Conta-se a história dos quarks e utiliza-se essa história para exemplificar questões epistemológicas. Ao longo dessa narrativa, em nenhum momento faz-se uso de imagens de partículas elementares porque acredita-se que, nessa área da física, as imagens apenas reforçam obstáculos representacionais mentais que, praticamente, impedem a aprendizagem significativa.
Modelo de quarks e sistemas multiquarks
Authors: Silva Cristiane Oldoni da , Natti Paulo Laerte
Published: May 2009

A descoberta de muitas partículas, especialmente nos anos 50, com o surgimento de novos aceleradores, causou a busca por um modelo que descrevesse de forma simplificada o conjunto de partículas conhecidas. O modelo de quarks, baseado nas estruturas matemáticas da teoria de grupos, forneceu no início dos anos 60 uma descrição simplificada da matéria hadrônica conhecida, propondo que três partículas, chamadas quarks, dariam origem a todos os hádrons observados. Este modelo foi capaz de prever a existência de partículas posteriormente detectadas, confirmando sua consistência. Extensões do modelo de quarks foram implementadas no início dos anos 70 com o objetivo de descrever partículas observadas que eram estados excitados das partículas fundamentais e outras que apresentavam novos números quânticos (sabores). Recentemente, estados exóticos do tipo tetraquarks e pentaquarks, chamados também de sistemas multiquarks, já previstos pelo modelo de quarks, foram observados, o que renovou o interesse na forma como os quarks estão confinados dentro dos hádrons. Neste artigo apresentamos uma revisão do modelo de quarks e uma discussão sobre estes novos estados exóticos.
Ergodic hypothesis in classical statistical mechanics
Authors: Oliveira César R. de , Werlang Thiago
Published: May 2009

An updated discussion on physical and mathematical aspects of the ergodic hypothesis in classical equilibrium statistical mechanics is presented. Then a practical attitude for the justification of the microcanonical ensemble is indicated. It is also remarked that the difficulty in proving the ergodic hypothesis should be expected.
O isocronismo dos triângulos retângulos
Authors: Caparica Álvaro de Almeida
Published: May 2009

Mostramos que placas em forma de triângulo retângulo com mesma hipotenusa que oscilam livremente em torno de um eixo perpendicular a elas, passando pelo vértice do ângulo reto, exibe um isocronismo semelhante ao do pêndulo simples, onde o período depende de um único parâmetro geométrico, que é o comprimento do fio. Neste caso o parâmetro é o semi-comprimento da hipotenusa e mostramos ainda que o centro de oscilação localiza-se exatamente no centro da borda oposta.
Produção de sentidos e possibilidades de mediação na física do ensino médio: leitura de um livro sobre Isaac Newton
Authors: Zanotello Marcelo , Almeida Maria José Pereira Monteiro de
Published: May 2009

Neste trabalho são apresentados e analisados aspectos da produção de sentidos por alunos do ensino médio, na leitura de um livro sobre a vida e obra de Isaac Newton, a partir do registro escrito das respostas dos mesmos a um questionário. As perguntas são propostas com o objetivo de possibilitar aos leitores expressarem como interagiram com o material lido, no que se refere principalmente ao estilo adotado pelo autor do livro e aos conteúdos de física abordados. O suporte teórico utilizado é a Análise de Discurso na linha francesa, conforme divulgada amplamente no Brasil por Eni Orlandi. A leitura de textos de divulgação científica no ambiente escolar se constitui em uma atividade diferenciada em relação ao desenvolvimento das aulas de física que geralmente se observa nas escolas. Os relatos recolhidos revelam uma variedade de possibilidades de intervenção do professor para auxiliar de modo efetivo no processo de aprendizagem da física e na construção de uma cultura científica por parte dos estudantes.
Controvérsia ação a distância/ação mediada: abordagens didáticas para o ensino das interações físicas
Authors: Silva Marcos Correa da , Krapas Sonia
Published: May 2009

A natureza dos fenômenos gravitacionais, elétricos e magnéticos é intrigante, visto que apresenta a possibilidade de um corpo agir sobre outro mesmo sem contato direto. Muitos cientistas se questionaram acerca de um mecanismo que possibilitasse a transmissão da ação. Neste trabalho apresenta-se um breve relato sobre a controvérsia histórica ação a distância versus ação mediada, em especial, no período que vai de Faraday a Einstein. Resultados da análise de livros didáticos que tratam das interações físicas revelaram um uso polissêmico do termo campo. Com o objetivo de minimizar essa polissemia, sugerem-se algumas possibilidades de abordagem didática para o ensino das interações físicas. Discute-se as interações como uma ação mediada pelo campo recorrendo à dicotomia de ação mediada e ação a distância, com base na controvérsia histórica e sem base nessa controvérsia bem como as interações físicas como uma ação a distância, com a introdução do conceito de campo e sem o uso de campo.
Osciladores forçados: harmônico e paramétrico
Authors: Barros Vicente Pereira de
Published: May 2009

O objetivo deste trabalho é mostrar como uma análise comparativa das várias técnicas de resolução de equações diferenciais pode ser uma importante ferramenta didática no aprendizado de ressonância em mecânica. São estudados os osciladores harmônico e paramétrico forçados pelo método da variação dos parâmetros e pelo método de Green. A importância de suposições a priori na resolução de equações diferenciais também é discutida.
Ensinando física com consciência ecológica e com materiais descartáveis
Authors: Damasio Felipe , Steffani Maria Helena
Published: May 2009

Neste trabalho descrevemos uma atividade interdisciplinar realizada em uma escola pública da cidade de Criciúma, SC, cujo objetivo principal foi conscientizar alunos e pais sobre o aquecimento global, além de proporcionar os primeiros passos para que a comunidade local contribuísse para sua diminuição. Para atingir este objetivo envolvemos toda comunidade escolar do ensino médio na construção de aquecedores solares caseiros com materiais descartáveis. Os professores utilizaram o projeto para a exploração de conceitos científicos envolvidos durante sua execução.
Ludião versus princípio do submarino
Authors: Jesus V.L.B. de , Marlasca C. , Tenório A.
Published: May 2009

O mergulhador cartesiano, ou ludião, é um aparato simples freqüentemente apresentado em feiras de ciências. É utilizado para ilustrar os princípios hidrostáticos de Pascal e de Arquimedes. Todavia, a simplicidade do aparato induz uma sobre-simplificação da descrição do experimento. Mesmo alguns livros didáticos fornecem explicações incompletas. Outro engano comum é a associação do mergulhador cartesiano com submarinos. O ludião é muito semelhante a outro tipo de equipamento subaquático, muito mais antigo que os submarinos, os sinos de mergulho. Neste trabalho, os aspectos práticos e a descrição teórica do experimento são abordados em detalhes.
Demonstração didática da interação entre correntes elétricas
Authors: Souza Filho M.P. , Chaib J.P.M.C. , Caluzi J.J. , Assis A.K.T.
Published: May 2009

Apresentamos a primeira experiência crucial de Ampère mostrando a interação entre dois fios metálicos conduzindo correntes elétricas. Discutimos sua importância na história da física. Descrevemos uma reprodução moderna dos procedimentos e observações de Ampère com materiais de baixo custo.
Maupertuis e o princípio mecânico de ação mínima: uma análise crítica
Authors: Silva Ana Paula Bispo da , Martins Roberto de Andrade
Published: May 2009

Em seu artigo de 1746 Maupertuis apresentou o princípio de ação mínima como um princípio geral e universal que não só explicaria as leis dos movimentos como também a existência de Deus. Ele aplicou o princípio no caso de colisões entre corpos (elásticos e inelásticos) e no equilíbrio da alavanca, encontrando resultados corretos. Neste artigo analisamos em detalhe as demonstrações de Maupertuis e mostramos que havia diversos problemas graves nas mesmas. Suas falhas foram objeto de crítica de d'Alembert e d'Arcy logo após a publicação do artigo.
Exact solution for the nonlinear pendulum
Authors: Beléndez A. , Pascual C. , Méndez D.I. , Beléndez T. , Neipp C.
Published: May 2009

This paper deals with the nonlinear oscillation of a simple pendulum and presents not only the exact formula for the period but also the exact expression of the angular displacement as a function of the time, the amplitude of oscillations and the angular frequency for small oscillations. This angular displacement is written in terms of the Jacobi elliptic function sn(u;m) using the following initial conditions: the initial angular displacement is different from zero while the initial angular velocity is zero. The angular displacements are plotted using Mathematica, an available symbolic computer program that allows us to plot easily the function obtained. As we will see, even for amplitudes as high as 0.75pi (135º) it is possible to use the expression for the angular displacement, but considering the exact expression for the angular frequency w in terms of the complete elliptic integral of the first kind. We can conclude that for amplitudes lower than 135º the periodic motion exhibited by a simple pendulum is practically harmonic but its oscillations are not isochronous (the period is a function of the initial amplitude). We believe that present study may be a suitable and fruitful exercise for teaching and better understanding the behavior of the nonlinear pendulum in advanced undergraduate courses on classical mechanics.
[NO TITLE AVAILABLE]
Authors: Ocampo J. , Quiroga D. , Rosas Y. , Fajardo F.
Published: May 2009

La flexión de vigas es una importante área en los cursos de física e ingeniería para el estudio de las propiedades elásticas de una gran variedad de materiales que se emplean en la industria. En el presente trabajo se realiza un experimento de la flexión de láminas delgadas de vidrio en voladizo, sometiéndolas a un ensayo de flexión por medio de masas que se colocan en el extremo libre. Lo anterior con el fin de determinar hasta que grado el material es elástico y observar la dependencia del punto de fractura con la longitud y el ancho de la lámina de vidrio. Se examina si el material presenta histéresis mecánica. Finalmente se compara la curva experimental de la elástica con la calculada a partir del modelo de pequeñas pendientes. Este es un experimento de muy bajo costo, que puede ser implementado fácilmente en los laboratorios de física o de ingeniería para ilustrar las propiedades elásticas de materiales.
Transformação de coordenadas aplicada à construção da maquete tridimensional de uma constelação
Authors: Silva Guilherme Marques dos Santos , Ribas Felipe Braga , Freitas Mário Sérgio Teixeira de
Published: May 2009

Neste trabalho descrevemos uma atividade teórico-experimental, destinada a alunos de graduação em ciências exatas ou do ensino médio, cujo objetivo principal consiste em aplicar conceitos físicos e matemáticos para resolver problemas decorrentes da construção de uma maquete tridimensional da constelação do Cruzeiro do Sul. O aparato é feito com material de custo moderado como LED's brancos adaptados a potenciômetros para o ajuste de brilho. O conteúdo teórico é composto de conceitos básicos sobre astronomia de posição, transformação de coordenadas e geometria e trigonometria elementares. Neste artigo, discutem-se aspectos da execução da atividade, tendo sido incluída uma listagem dos materiais utilizados. Também são mostradas algumas imagens fotográficas do resultado obtido.