Resumo em Português:

Estudamos neste artigo um problema clássico da mecânica na qual um anel sólido, de espessura desprezível, pode oscilar em torno de dois eixos. Medidas simples e precisas dos períodos de oscilação em torno dos dois diferentes eixos fornecem não apenas uma comprovação convincente das características principais deste exemplo de problema solúvel como também propiciam uma medida de g. Um simples sistema de porta de luz junto ao "Creative Wave Studio", um software comumente usado de maneira imprópria, permitem que façamos medidas precisas dos períodos de oscilação. O experimento é feito pensando em uma atividade de laboratório para estudantes de graduação, mas pode ser igualmente usado e discutido em sala de aula.

Resumo em Inglês:

A classical problem in mechanics, in which a solid ring of negligible thickness may oscillate around two axes, is studied. Simple and accurate measurements of the periods of oscillation about two diferent axes provide both a convincing check of the main features of this problem-solving example and a measurement of g. A simple photogate system and "Creative Wave Studio", an improperly used software, allows accurate measurements of the periods of oscillation. The experiment is designed as an undergraduate student's laboratory activity, but it can be equally used and discussed as a classroom experiment.

Resumo em Português:

A partir de imagens de raios cósmicos obtidas com uma câmara de nuvens de baixo custo, são apresentados, discutidos e classificados os principais fenômenos observados em tal experimento.

Resumo em Inglês:

Using images from cosmic rays interactions obtained with a low cost cloud chamber, the main observed phenomena in such an experiment are presented, discussed and classified.

Resumo em Espanhol:

La duda siempre ha jugado un papel esencial en el desarrollo de la ciencia. Ilustrar esta regularidad, a través de esa importante página de la historia de la física que representó la génesis y maduración de la revolución científica que trajo a luz la teoría especial de la relatividad, es la razón de ser del presente artículo.

Resumo em Inglês:

The question has always played an essential role in the development of science. To illustrate this regularity through this important page in the history of physics that was the genesis and maturation of the scientific revolution that brought forth the special theory of relativity is the "raison d'etre" of this article.

Resumo em Português:

Oscilações de relaxação são mantidas por uma influência externa constante e apresentam duas escalas de tempo diferentes (lenta e rápida). Elas têm propriedades diferentes das oscilações pendulares que, para pequenas amplitudes, reduzem-se às oscilações harmônicas. Neste primeiro trabalho apresentamos as diferenças entre oscilações pendulares e de relaxação, mostrando exemplos ilustrativos de aplicações de oscilações de relaxação em um sistema mecânico (vaso de Tântalo) e num circuito elétrico.

Resumo em Inglês:

Relaxation oscillations are maintained by a constant external influence and present two diferent timescales (fast and slow). They have properties diferent from the pendular oscillations which, for small amplitudes, reduce to harmonic oscillations. In this first paper we present the diferences between relaxation and pendular oscillations, showing illustrative examples of application of relaxation oscillations in a mechanical system (Tantal vase) and an electric circuit.

Resumo em Português:

Oscilações de relaxação são mantidas por uma influência externa constante e apresentam duas escalas de tempo diferentes (lenta e rápida). Num trabalho anterior enfatizamos as diferenças qualitativas entre oscilações pendulares e de relaxação, mostrando alguns exemplos físicos. Neste artigo apresentamos a contribuição pioneira dada a este assunto pelo físico holandês Balthazar Van der Pol, bem como algumas propriedades da equação que leva seu nome, e que é um dos protótipos de sistemas dinâmicos não-lineares. Mostramos aplicações da equação de Van der Pol na física e na biologia.

Resumo em Inglês:

Relaxation oscillations are maintained by a constant external influence and present two diferent timescales (fast and slow). In a previous paper we emphasized the qualitative diferences between pendular and relaxation oscillations, showing some physical examples. In this paper we present the pioneering contribution given to this subject by the dutch physicist Balthazar Van der Pol, as well as some properties of the equation bearing his name, and which is one of the prototypes of nonlinear dynamical systems. We show applications of the Van der Pol equation in physics and biology.

Resumo em Português:

Neste artigo trataremos, de uma maneira pedagógica, a forma em que pode ser construída uma estrutura algébrica para os processos de medida em mecânica quântica partindo do conceito de símbolo de medida, concebido por Julian S. Schwinger, e que constitui peça fundamental para seu formalismo variacional e suas diferentes aplicações.

Resumo em Inglês:

Here we deal in a pedagogical way with an approach to construct an algebraic structure for the quantum mechanical measurement processes from the concept of measurement symbol. Such concept was conceived by Julian S. Schwinger and constitutes a fundamental piece in his variational formalism and its several applications.

Resumo em Português:

São apresentadas em termos das funções W de Lambert as expressões exatas para os comprimentos de onda para os quais ocorrem máximos das curvas espectrais do corpo negro para algumas diferentes regras de dispersão. Estes "picos de Wien", dependentes da regra de dispersão, são comparados àqueles obtido independentes desta regra, onde os comprimentos de onda de "pico" são obtidos dividindo-se a intensidade de radiação total emitida por um corpo negro em um dado percentil. Isto fornece um exemplo simples e acessível da crescente aplicabilidade das funções W de Lambert.

Resumo em Inglês:

Exact expressions for the wavelengths where maxima occur in the spectral distribution curves of blackbody radiation for a number of diferent dispersion rules are given in terms of the Lambert W function. These dispersion rule dependent "Wien peaks" are compared to those wavelengths obtained in a setting independent of the dispersion rule chosen where the "peak" wavelengths are taken to be those obtained on dividing the total radiation intensity emitted from a blackbody into a given percentile. The account provides a simple yet accessible example of the growing applicability of the Lambert W function in physics.

Resumo em Português:

A teoria quântica de campos tem se apresentado como uma ferramenta importante em estudos recentes de diferentes áreas da física, tais como a teoria de partículas e nuclear, cosmologia, teoria de matéria condensada, física de altas energias, física estatística e fenômenos críticos. Neste artigo mostramos, de modo didático e pedagógico, algumas características de um sistema de férmions interagindo comum campo de calibreem(2+1) dimensões. O efeito mais interessante é a indução do termo de Chern-Simons neste sistema a partir da teoria perturbativa. Argumentamos que este procedimento, apesar de utilizar métodos de teoria quântica de campos, pode ser abordado por alunos de graduação em física nos cursos que discutem temas de relatividade restrita e teoria quântica.

Resumo em Inglês:

Quantum fieldtheory has been used as an important tool in recent studies of diferent areas of physics, such as particle and nuclear theory, cosmology, condensed matter theory, high energy physics, statistical physics and critical phenomena. In this article, we show, in a didactic and pedagogical manner, some characteristics of a fermionsysteminteracting with agauge fieldin(2 +1) dimensions. Themoreinteresting efectistheinduction of theChern-Simons-like termin this systemfrom theperturbative theory. We argue that thisprocedure, despite using methods of quantum field theory, may be approached by undergraduate students in physics courses that discuss topics of special relativity and quantum theory.

Resumo em Espanhol:

Los dipolos vorticosos son fundamentales en mecánica de fluidos. Se encuentran en geofísica, ingeniería y la industria. Las dos condiciones necesarias para generarlos son un flujo plano y una fuerza generadora. En este trabajo se presenta un diseño experimental para generar dipolos vorticosos en lechos estratificados. Se generaron anillos vorticosos bajo diferentes condiciones de flujo volumétrico. Durante la evolución de los anillos se observaron tres etapas, mediante técnicas de visualización: una etapa exponencial asociada con la inyección del trazador, una etapa parabólica y finalmente una etapa disipativa. A partir de los resultados experimentales se calcularon los números de Reynolds y Péclet e indicaron flujos laminares y difusivos, respectivamente.

Resumo em Inglês:

Vortex dipoles are fundamental in fluid mechanics. They are found in geophysics, engineering and industry. The two necessary conditions to generate them are a plane flow and a generating force. In this work, an experimental design to generate vortex dipoles in stratified beds is presented. Vortex rings were generated under diferent volumetric flow conditions. Through visualization techniques, three stages were observed during the evolution of the rings: an exponential stage associated with the injection of the tracer, a parabolic stage and finally a dissipative stage. From the experimental results, the Reynolds and Péclet numbers were computed indicating laminar flows and difusive flows, respectively.

Resumo em Português:

O presente trabalho toma como base uma situação-problema, no contexto da teoria eletromagnética, apresentada para alunos em diversas turmas de graduação em física da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN). As principais linhas de raciocínio por eles desenvolvidas foram condensadas em três soluções contemplando diversas opiniões apresentadas. A análise dessas soluções sinaliza para a existência de equívocos, constituindo-se numa parte relevante para a compreensão da abordagem correta. Essa prática da valorização dos erros para a construção de soluções apropriadas revelou ter um alto alcance didático.

Resumo em Inglês:

This work is based on a problem situation, in the context of the electromagnetic theory, presented to students in various undergraduate classes in physics at the Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN). The main lines of reasoning developed by student were concentrated in three solutions reuniting diverse presented opinions. The analysis of those solutions indicates the existence of mistakes, which became an important part in understanding the correct approach. This practice of valuation of the errors for the construction of the appropriate solutions revealed to have a high didactic scope.

Resumo em Português:

Este trabalho descreve alguns aspectos da óptica do olho humano adotando uma abordagem progressiva. Iniciaremos estudando um sistema visual muito simples e iremos incluindo os vários ingredientes que compõem o olho humano. Inicialmente, o olho humano é aproximado apenas por uma esfera oca, na qual a luz penetra por um pequeno orifício e incide na superfície oposta a ele, onde está a retina. Entretanto, esse sistema simples não permite a formação de uma imagem nítida na retina. Para melhorar a qualidade da imagem, a esfera oca é então preenchida por um material com índice de refração igual ao das substâncias que preenchem o olho humano (humores aquoso e vítreo). A imagem formada na retina fica mais definida, mas não ainda completamente nítida. A seguir, nós estudamos o papel da córnea na melhora da imagem. Mas a córnea do olho humano ainda não garante a formação de imagens nítidas. Assim, o próximo passo é estudar o papel da lente interna (cristalino). Essa sequência, de um sistema visual muito simples até um completo olho humano, segue, aproximadamente, o caminho que se supõe tenha sido seguido pelo processo de evolu¸ao do olho ao longo dos ultimos 500 milhões de anos. As deduções necessárias são feitas usando-se as equações básicas da óptica geométrica. Finalmente, é apresentado um modelo construído com uma esfera transparente que permite ilustrar vários aspectos da óptica da visão humana.

Resumo em Inglês:

This paper describes some aspects of the human eye adopting a progressive approach. We begin studying a simple visual system to which we progressively include the other eye components. Initially, the human eye is represented by a simple void sphere with a hole through which the light passes and strikes the opposite surface where is the retina. However, this simple model does not produce a sharp image on the retina. In order to improve the image quality, the sphere is filled with a material with a refractive index equal to that of the substances that fill the eye (vitreous and aqueous humors). The image formed in the retina becomes less blurred, but not completely sharp. After that, we study the role of the cornea to the improvement of the image quality. But the cornea does not ensure a perfect image. The next step is to study the role of the lens. The adopted approach is more or less similar to the evolutionary history of the eye during the last 500 million years, from a simple photosensitive sheet to the complex vertebrate eyes. Calculations are performed using the basic equations of the geometric optics. Finally, we present a model of the human eye made with transparent spheres which allows us to explore some aspects of the human vision.

Resumo em Espanhol:

Es usual encontrar tres asignaturas en el primer año de las carreras de ingenierías técnicas, es decir: cálculo, física general y programación. Como la física se encuentra en la base de conocimiento de las ingenierías técnicas, es naturalmente apropiada la introducción del Cálculo y la Programación como valiosas herramientas en el contexto de un problema de Física. Esto se puede lograr trasladando algunas Clases Prácticas de Física (dedicadas a la solución de problemas) hacia el laboratorio de ordenadores y por medio de una reformulación del problema, de modo que sea más adecuado para este tipo de situaciones computacionales. En este entorno, los estudiantes logran reunir, por ejemplo, herramientas de programación y métodos numéricos, junto con las leyes de la Física, con el objetivo de abordar modelos más realistas, diferentes de los que usualmente se tratan comúnmente en el pizarrón. Este tipo de problema computacional de Física incrementa la motivación de los estudiantes de ingeniería por medio de una imbibición en escenarios cuyos modelos son más cercanos a los problemas reales que ellos enfrentarán luego en el desempeño profesional y científico. Este hecho es particularmente relevante para el primer año de las carreras de ingeniería donde el desarrollo de habilidades profesionales es obviado y relegado para años superiores. En el presente trabajo ilustraremos estas ideas a través del conocido problema del "Movimiento del un cuerpo sujeto a la fuerza de arrastre del aire". Las ideas básicas de este trabajo han sido experimentadas en el curso de física de primer año de la carrera de telecomunicaciones y electrónica de la Universidad de Pinar del Río, Cuba en el año 2010.

Resumo em Inglês:

Usually one can find three subjects in the first year of the syllabus of any technical engineering career, namely, calculus, general physics and programming. Being physics a matter lying on the grounds of technical engineering it becomes naturally appropriate to introduce the use of calculus and programming as useful tools in the context of a physics problem. This can be accomplished by moving some Practical Classes of Physics (problem solving) into the computer pool and by reformulating the physics problems in order to make them more appropriate for this kind of approach. In this environment, students put together, for instance, programming tools and numerical methods, along with the physical laws in order to address more realistic models, diferent from those which can usually be treated on the blackboard. This kind of computational physics problems increases the motivation of the engineering students by embedding them into sceneries whose models are closer to those real problems they will be facing later in their professional and scientific life. This is particularly relevant for the first year of the engineering careers when the development of this kind of professional skills is usually skipped. In the present work we will illustrate these ideas by means of the known problem of "The motion of a body subject to air drag force". The basic ideas of this work have been experienced in the physics course of first year undergraduate students of telecommunication and electronics engineering of Pinar del Río University, Cuba in 2010.

Resumo em Espanhol:

Se estudia, mediante métodos Newtonianos, el movimiento de una gota que cae y cuya masa crece por acreción; se encuentra detalladamente la posición como función del tiempo. La ecuación de movimiento aplicada es la ecuación de movimiento de la mecánica de medios contínuos en su forma Euleriana o espacial. Estudiamos tres ejemplos de leyes de acreción: masa incrementándose linealmente con el tiempo, masa incrementándose propocionalmente a la superficie de la gota e incremento de la masa proporcional al producto de la superficie por la velocidad. También mostramos que las soluciones tienen el límite correcto, el de una partícula, con masa constante, en caída libre y el de esa partícula con fricción lineal en la velocidad.

Resumo em Inglês:

The motion of a falling drop whose mass grows by accretion is studied with Newtonian methods to the point of finding the position as a function of time. The equation of motion applied is the equation of motion of continuum mechanics in its Eulerian or space formulation. We study three examples of laws of accretion: mass growing linearly with time, mass growing linearly with the surface of the drop and mass growing proportionally to the product of surface and velocity. These examples are sometimes left as exercises, without further discussion, asking only for v(z), or the final velocity. We also show that the solutions have the correct limit of a particle of constant mass in free fall and of such a particle with friction linear in the velocity.

Resumo em Português:

Em muitos livros de texto, a terceira lei de Kepler é formulada em termos da distância média entre o Sol e cada um dos planetas, não se especificando de que média se trata. Neste trabalho calculam-se três médias diferentes para esta distância, verificando-se que apenas uma é compatível com a referida lei. Adicionalmente, calculam-se e comparam-se as três médias para todas as quantidades físicas relevantes.

Resumo em Inglês:

Many textbooks formulate the Kepler's third law in terms of a mean distance between the Sun and each of the planets, but nothing is said about what kind of mean is. In this work we calculate three diferent means for this distance, and verify that only one is compatible with the referred law. We also calculate and compare the three means for all relevant physical quantities.

Resumo em Português:

O presente trabalho teve como objetivo investigar uma situação de ensino e aprendizagem de conceitos relacionados ao tema "flutuação dos corpos" em estudantes dos anos iniciais do Ensino Fundamental. As atividades foram desenvolvidas em uma turma de onze estudantes da faixa etária aproximada de nove anos de idade, alunos de uma escola privada de Uberlândia/MG. Partiu-se de atividades desenvolvidas em sala de aula, tendo por base uma metodologia de ensino que privilegiou a problematização, a manipulação de materiais e a interação entre alunos com níveis de conhecimento distintos. Os resultados discutem aspectos sobre a aprendizagem deste conceito em crianças desta faixa etária.

Resumo em Inglês:

This study aimed to investigate a situation of teaching and learning of concepts related to the theme "floating bodies"students in the early years of elementary school. The activities were conducted in a class of eleven students from the age of about nine years old, students at a private school in Uberlândia/MG. Starting with activities developed in the classroom, based on a teaching methodology that focused on problem solving, materials handling and interaction among students with diferent skill levels. The results discuss aspects of the learning of this concept in children of this age group.

Resumo em Espanhol:

Se describe un programa de investigación-acción, basado en la reflexión metacognitiva, llevado a cabo en un colegio de secundaria en España con cuatro profesores de ciencias en los cursos 2002/03 y 2003/04. Durante la investigación los profesores analizaron las ideas alternativas de sus estudiantes sobre la energía, así como sus propios métodos de enseñanza por medio de grabaciones de video de sus clases, a partir de los cuales planificaron nuevas unidades didácticas. En el artículo nos centramos en el caso de una profesora con experiencia, de nombre supuesto Raquel y mostramos como evolucionan durante el programa su modelo didáctico y las ideas de sus alumnos sobre la energía. Los resultados muestran que la reflexión de la profesora sobre las ideas alternativas más comunes de sus estudiantes, así como sobre su enseñanza en el aula le permitió planificar para el segundo año nuevas unidades didácticas, que tuvieron en cuenta las ideas alternativas de los estudiantes y que incluyeron nuevas estrategias, recursos y actividades. Sin embargo la evolución del modelo global de Raquel hacia la orientación investigadora-constructivista, no fue suficiente para la mejora del aprendizaje de los alumnos en varios conceptos de la energía, por lo que es necesario seguir trabajando, no tanto en su modelo didáctico general, sino en su conocimiento didáctico del contenido sobre la energía.

Resumo em Inglês:

We carried out an action-research program in Spain based in metacognitive reflection with four science teachers in a secondary school during 2002/03 and 2003/04. During the study, the participating teachers analyzed their own students' alternative ideas on energy, and the teaching methods they themselves used as were observed in the videos of their classes. They also planned new teaching units. In the article we will focus on the case of one experienced teacher named Raquel, and show how her teaching models and her students' ideas on energy evolved during this program. The results showed that the teacher's reflection on their students' commonest alternative ideas and on her own classroom teaching led her to plan new teaching units which took those alternative ideas into account, and included new strategies, resources, and activities during the second year of the study. However, the evolution of Raquel's global teaching model to inquiry/ constructivist was not enough for improving student learning in various concepts of energy, so more work is needed not so much in their general teaching model, but in their pedagogical content knowledge on energy.

Resumo em Português:

Nesse trabalho, discutimos um experimento laboratorial de baixo custo para o estudo da teoria de ondas estacionárias em cordas vibrantes. Fazendo uso de um aparato eletrônico relativamente simples, baseado na realimentação eletromagnética, conseguimos verificar tanto a harmonicidade das ondas estacionárias quanto a relação numérica existente entre os harmônicos presentes em oscilações obtidas para um dado modo de excitação.

Resumo em Inglês:

In this paper, we discuss a low-cost teaching laboratory experiment to undertake a study of standing waves theory in metal strings. By using a straightforward electronical apparatus based on the electromagnetic feedback we were able to assess quantitatively the harmonic behaviour of standing waves as well as the numerical relationships available from excited oscillation modes.

Resumo em Português:

Neste trabalho apresenta-se um estudo histórico do período de desenvolvimento da radioatividade, de 1899 a 1913, como referencial capaz de subsidiar discussões relativas à natureza da ciência e a aspectos do trabalho científico compartilhados por correntes epistemológicas pós-positivistas. No âmbito da física moderna, a radioatividade e sua história têm sido bastante negligenciadas pela literatura especializada. Nessa perspectiva, espera-se contribuir para uma formação mais crítica e atual de futuros docentes e cientistas.

Resumo em Inglês:

A historical study of the early period of radioactivity's development, from 1899 to 1913, is presented as an aid to bring up discussions on the nature of science and on some features of the scientific enterprise shared by the post-positivist epistemologies. In terms of modern physics, radioactivity has been over neglected by the specialized literature. From this standpoint, it is hoped to make a contribution to a more critical and current upbringing of future scientists and science teachers.

Resumo em Português:

A revolução científica pode ter datado seu início com o trabalho de Copérnico e o seu ápice ocorreu com Isaac Newton. Porém, muito tem sido discutido de forma imprecisa a respeito da motivação de Copérnico e Kepler para que desenvolvessem seus trabalhos. Neste artigo será descrito questões acerca da versão corrente de que a complexidade dos epiciclos do sistema ptolomaico seria a motivação principal para a revolução copernicana. Ainda é discutida a possibilidade de que na formulação por Kepler de sua primeira lei tenha havido inspiração em ideia de outra pessoa.

Resumo em Inglês:

The scientific revolution could have dated its beginning with the work of Copernicus and its apex with the work of Isaac Newton. However, most discussions about the motivation of Copernicus and Kepler to develop their work have been inaccurate. This article describes issues regarding the current version of the complexity of the epicycles in the Ptolemaic system as the key issue that led to the Copernican revolution. It also raises a insight Kepler might have had to develop what would be known later as Kepler's first law.

Resumo em Português:

A crescente demanda por atitudes voltadas para a solução dos problemas ambientais tem exigido esforços de todas as áreas do conhecimento para se encontrar maneiras de minimizar os impactos causados pela ação do homem. Invariavelmente, as perguntas e respostas para os problemas ambientais perpassam pela escola, neste sentido, dos docentes em física são exigidos posicionamentos, baseados em conhecimentos técnicos e científicos, capazes de satisfazer a inquietação dos alunos. Motivado por essa questão, inferimos como os cursos de licenciatura tem inserido em seus currículos a temática ambiental, aporte necessário para futuros docentes de física. Nesta perspectiva, analisamos o Projeto Político e Pedagógico do curso de licenciatura em física, vigente na Universidade Federal do Piauí, e apontamos neste artigo as limitações presentes neste projeto político ao que concerne as questões ambientais bem como sugerimos modificações de caráter curriculares, atitudinais e possíveis abordagens que podem ser inseridas ao Projeto Político e Pedagógico do referido curso que privilegiam o viés ambiental necessário para um curso formador de professores de física.

Resumo em Inglês:

The growing demand for actions aimed at solving environmental problems has required eforts from all areas of knowledge to find ways to minimize the impacts caused by human action. Invariably, the questions and answers to environmental problems pervade the school, in this sense, the physics faculty positions are required, based on technical and scientific knowledge, able to address the concern of students. Motivated by this question, we infer how the undergraduate curriculum have inserted in its environmental issues, supply necessary for future teachers of physics. In this perspective, we analyze the political and pedagogical project of the degree course in physics, in force at in Federal University of Piauí, and indicated out the limitations present in this political project to the concerning of environmental issues and suggest curriculum changes of character, attitude and possible approaches that can be inserted in Pedagogical Political Project of that course the environmental bias needed to a physics course teacher trainer.