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El presente es un estudio descriptivo del proceso de aprendizaje de un estudiante de profesorado en física durante su práctica profesional, que considera dimensiones cognitivas y afectivas. Utilizando una metodología cualitativo-interpretativa, se analizaron autoregistros escritos correspondientes a seis clases y se seleccionaron cuatro ejemplos para un examen detallado. Los mismos corresponden al periodo de práctica activa de un estudiante de profesorado. Los resultados involucran diferentes aspectos del saber docente, relacionados con el conocimiento de estrategias de enseñanza y de las ideas de los estudiantes sobre la física: el valor de las preguntas disparadoras, la importancia de las ideas de los estudiantes en el discurso, y la sofisticación en el uso de guiones conjeturales para la planificación. El estudio muestra el dinamismo de los escenarios emocionales frente a episodios de aprendizaje del saber docente.

A perspectiva curricular crítica da Abordagem Temática caracteriza-se pela organização curricular ser estruturada em temas. Nessa perspectiva, os debates e as discussões acerca da avaliação escolar são, muitas vezes, negligenciadas. Diante disso, o problema que permeia este estudo é: Como pode-se realizar uma avaliação escolar coerente com a Abordagem Temática? Longe de fornecer densas discussões ou apresentar uma matriz a ser seguida, este artigo discute um processo de avaliação escolar em sintonia com a perspectiva curricular da Abordagem Temática, desenvolvido em uma escola pública estadual do bairro Camobi de Santa Maria/RS. Nesse sentido, este estudo caracteriza-se de natureza qualitativa, em que os instrumentos de coleta de dados foram os diários reflexivos elaborados pelo professor da turma. A análise dos dados foi realizada à luz da Análise Textual Discursiva, a partir da categoria a priori “Avaliação Escolar em sintonia com a Abordagem Temática”. A partir do exposto neste trabalho, observou-se que os modelos e critérios de avaliação utilizados ao longo das aulas contribuiu para um melhor entendimento da realidade local e uma formação crítica dos educandos, alguns dos objetivos almejados pela Abordagem Temática.

Neste trabalho nós apresentamos os resultados de uma pesquisa na qual nós investigamos a utilização de um método de ensino e aprendizagem conhecido como Peer Instruction (PI). O contexto da pesquisa é um curso de introdução à Física oferecido em uma escola de ensino profissionalizante de nível médio. O PI é um método no qual os estudantes são estimulados a explicar sua compreensão dos conteúdos aos seus colegas e podem ser confrontados com a compreensão de seus pares. Nossa questão de pesquisa era: as discussões entre estudantes aumentam o número de estudantes que escolhem a resposta certa e afetam o nível de confiança desses sujeitos em suas respostas? Os dados que obtivemos mostram um aumento bastante expressivo no número de respostas certas e um efeito muito significativo das discussões entre pares sobre a confiança dos estudantes em suas respostas.

Esta investigación presenta una secuencia de actividades para trabajar el concepto de materia en educación secundaria con alumnado del Programa de Aprendizaje Inclusivo en Aragón (España). Este programa acoge a alumnado que ha encontrado barreras para aprender ciencias frente a propuestas usuales. Se plantea una secuencia ad hoc con doble objetivo: trabajar los conocimientos vinculados a la materia mediante las prácticas científicas de argumentación, indagación y modelización; y usar las prácticas como herramienta para facilitar la superación de posibles barreras para el aprendizaje en ciencias. La metodología didáctica ha sido el aprendizaje por indagación. La investigación usa un análisis cualitativo de grabaciones de vídeo. Se han establecido categorías emergentes que permiten concluir las dificultades para identificar magnitudes que definan la materia, en especial, el “aire”. La secuencia ha trabajado con estas dificultades mediante demostraciones experimentales diseñadas por el propio alumnado, que después construyeron y expusieron. Se ha observado que trabajar las prácticas científicas ha permitido dirigir el potencial individual, en lo procedimental y conceptual. Ello ha contribuido a superar algunas barreras para el aprendizaje de la ciencia en general y los conceptos de materia y aire, en particular.

El presente relato expone una experiencia didáctica realizada con estudiantes del Profesorado de Biología del Instituto de Enseñanza Superior Dra. Carmen Peñaloza. El valor del trabajo para su publicación reside, principalmente, en la incorporación del análisis de la locomoción del pie como recurso para abordar un proceso de modelización. Esto permite vincular contenidos de Física y Biología en una misma propuesta a través de la utilización de un recurso TIC. Con ese pretexto se desarrollaron actividades orientadas a que los estudiantes recuperen los conceptos de movimiento (sistema de referencia, posición, velocidad y aceleración) para utilizarlos en otro contexto y desarrollen habilidades experimentales propias de la Física. Complementariamente, también pudieron desarrollar habilidades en el uso de TIC para el aprendizaje.

Un desafiante planteo que hace el divulgador científico Derek A. Muller, con un circuito eléctrico muy simple pero muy curioso, es elegido en función de su potencialidad para reflexionar sobre algunos aspectos básicos relacionados con la circulación de corriente. Aunque el propósito del planteo de Muller es mostrar que en los circuitos eléctricos la energía viaja por el espacio conducida por el campo electromagnético y no lo hace por los conductores, ese no es el tema de este trabajo, sino que se aprovecha el circuito propuesto por Muller para reflexionar sobre aspectos básicos de la circulación de la corriente eléctrica. Específicamente se mostrará cómo hallar la forma en que se inicia la circulación de la corriente, aprovechando las aproximaciones que este circuito permite hacer. Aunque el planteo de Muller apunta a otros objetivos, pone de relieve el problema de que la forma en que se inicia la circulación de la corriente en los circuitos es un tema que, debido a las dificultades matemáticas, no se profundiza ni en los niveles básicos ni en los avanzados. En este trabajo se plantearán algunas preguntas que asaltan tanto a un profesor de física como a un experto cuando se ven confrontados por el planteo de Muller, y se mostrará cómo se procede a la búsqueda de respuestas y se avanza gradualmente hasta construir un panorama claro del proceso correspondiente a este circuito.

O estereótipo do/a cientista, baseado em uma perspectiva eurocêntrica, inferioriza e invisibiliza as mulheres, especialmente mulheres negras, reforçando desigualdades de gênero e raça. A falta de representatividade desencoraja estudantes desses grupos a seguir carreiras científicas e, de igual modo, a divisão sexual do trabalho é um fator crucial de exclusão e sobrecarrega de mulheres negras, afetando suas escolhas profissionais e suas vidas familiares. A pesquisa se ancora nas narrativas de estudantes negras de Licenciatura em Física de um instituto federal brasileiro, buscando identificar discriminações enfrentadas ao longo de seus percursos formativos. A metodologia segue uma abordagem qualitativa, tendo como instrumento de coleta de dados a entrevista semiestruturada. As narrativas revelam a persistência de discriminações de gênero e raciais nas Ciências Exatas, especialmente contra mulheres negras. Vemos a necessidade de ações para reduzir tais discriminações e proporcionar uma educação inclusiva, longe de quaisquer estereótipos e segregação.

Este artículo introduce un recurso didáctico diseñado para mejorar la enseñanza y evaluación del electromagnetismo, enfocándose específicamente en el concepto de campos eléctricos. A través de un flujo de trabajo que integra R Markdown y LaTeX, se facilita la creación de problemas variados con valores aleatorios. Esta herramienta es especialmente útil para generar materiales de práctica y exámenes, permitiendo evaluar de manera efectiva el entendimiento de los estudiantes en diversas situaciones físicas. La generación automática de documentos PDF listos para ser utilizados en entornos educativos muestra la versatilidad y eficiencia del recurso. Capaz de cubrir temas desde el campo eléctrico generado por cargas puntuales hasta el movimiento de un electrón en un campo uniforme, este recurso es adecuado para cursos de electromagnetismo a nivel universitario intermedio. Su implementación no solo ahorra tiempo a los docentes en la preparación de material, sino que también enriquece el proceso de aprendizaje de los estudiantes, ofreciéndoles recursos para una preparación sólida.

La mayoría de las actividades experimentales de laboratorio en la enseñanza de las ciencias se consideran como actividades verificativas de algunos temas discutidos en el aula, siguiendo una estrategia tipo receta, en las que el estudiantado debe seguir simples algoritmos o pasos para llegar a una conclusión predeterminada, situación que obstaculiza el desarrollo de habilidades de pensamiento científico y la comprensión conceptual de los conocimientos de las ciencias. La presente investigación tiene como finalidad evaluar el trabajo de laboratorio con un enfoque problematizado, estrategia didáctica que contribuye a potenciar el desarrollo de habilidades de pensamiento científico y la comprensión de la física y química. Para ello, se diseñaron guías de laboratorio en coherencia a este enfoque didáctico e instrumentos de recolección de información del estudio. Los resultados obtenidos muestran un mejoramiento en el desarrollo de habilidades de pensamiento científico y la comprensión conceptual de los conocimientos de las ciencias en los y las participantes en el estudio.

As experiências vivenciadas por licenciandos em Física ganham destaque na medida em que se compreende que estes retroalimentarão a educação básica. No entanto, pesquisas têm mostrado pouca ênfase em discussões sobre as aprendizagens de conceitos e fenômenos abordados pela Física Moderna e Contemporânea (FMC). Por isso, implementamos a técnica da Revisão Sistemática de Literatura (RSL) de Kitchenham e Charters (2007), cujo corpus é constituído de teses disponibilizadas no período de 1987 a 2021 no contexto do ensino de Física em cursos de licenciatura, a fim de analisar os caminhos tomados pelos pesquisadores: teorias e avaliação da aprendizagem, recursos didáticos, estratégias de ensino e conteúdos abordados. A partir da leitura das 6 teses selecionadas, concluímos que apesar das práticas apresentarem propostas para melhorias do ensino de FMC nos cursos de licenciatura, suas possibilidades educacionais não foram significativamente exploradas, principalmente nas discussões de transposição didática e dificuldades de aprendizagem.

Celebrando os 70 anos da publicação do artigo de C. N. Yang e R. Mills, este artigo apresenta a construção das chamadas equações de Yang-Mills a partir de requisitos fundamentais, averiguando como se pode formular uma teoria que descreva a auto-interação de bósons vetoriais eletromagneticamente neutros com massa nula. Como estes são atributos do fóton, o ponto de partida são as equações de Maxwell e sua chamada invariância de calibre local, com grupo de simetria U(1). Assim, partindo de um conjunto de campos vetoriais que têm associada uma simetria não-Abeliana global, utilizaremos o chamado método das correntes de Noether para introduzir as auto-interações. O aspecto interessante é que este processo se conclui com a simetria de partida, inicialmente global, tornando-se automaticamente uma simetria de calibre em consequência da estrutura das auto-interações. A abordagem já deixa o caminho construído para a introdução do setor de matéria acoplado minimamente aos campos de Yang-Mills. É importante destacar que este procedimento vai no caminho oposto ao que é apresentado no paper original de Yang-Mills. O procedimento via correntes de Noether é mais natural, visto que responde à questão como partículas elementares de spin-1 podem auto-interagir, sem precisar introduzir o setor de matéria.

Este artigo busca refletir sobre as desigualdades educacionais e sociais e sua relação com a representatividade de docentes licenciados nas disciplinas de Ciências da Natureza. Fez-se um recorte espacial para as capitais do Brasil e o uso de técnicas estatísticas e de geoprocessamento através dos dados dos Censo Escolar (2019) e Catálogo de Escolas. Os resultados apontam a baixa representatividade de docentes com Licenciatura em Física atuando nas aulas de Física, em comparação à Química e Biologia, tanto na rede pública estadual quanto na privada. Aprofunda-se a discussão para a cidade de São Paulo, contemplando suas diferenciações quantitativas de docentes licenciados e localizando-os no território, a partir das porções territoriais com populações em vulnerabilidade socioeconômica. Os professores licenciados em Física apresentaram variações de suas formações na distribuição no espaço urbano, sendo sub-representados nos espaços de vulnerabilidade social e econômica. Complementarmente, foi realizado um estudo desses docentes considerando variáveis como gênero e raça, sendo os que lecionam Física, majoritariamente declarantes brancos e masculinos. A partir de uma abordagem interdisciplinar, buscou-se compreender a relação entre escola, território e professores em áreas urbanas, destacando a necessidade de reflexões políticas e formativas para fortalecer o ensino de Física na Educação Básica.

A criação de montagens experimentais no âmbito didático, a partir de elementos de baixo custo, reaproveitados e reciclados, é uma realidade deste tempo. O destaque que atividades na abordagem da cultura maker têm tido, evidenciam o potencial de propostas e estímulos no âmbito educacional nesta linha. Este trabalho propõe a construção de um protótipo de um colorímetro de baixo custo, utilizando o sensor de luminosidade de um smartphone. O trabalho descreve a montagem do protótipo, os procedimentos realizados para os testes do equipamento e apresenta os dados obtidos através dos ensaios experimentais. Para os testes foram utilizados materiais de limpeza usuais, obtidos no âmbito doméstico. A partir dos resultados obtidos foi possível observar a diferença da absorção entre as amostras utilizadas em decorrência da cor de cada uma delas, como esperado na teoria. O material de limpeza com perfil de absorção mais bem definido foi adotado para uma diluição em água e o resultado da absorbância relativa versus concentração apresentou coerência com fator de correlação acima de 0,93. O protótipo apresentou excelente repetibilidade nas medições e isso, associado ao seu fácil manuseio, indicam que sua utilização pode ser viável em uma sala de aula típica.

A interpretação e descrição dos fenômenos naturais, intrínseca à Ciência, demanda abstração conceitual, utilizando observações e construções teóricas. Conceitos como átomos e moléculas, junto a equações matemáticas, foram desenvolvidos para descrever interações e evolução temporal das propriedades naturais. A análise criteriosa desses modelos, considerando parâmetros termodinâmicos, viabiliza a investigação de fenômenos complexos. Ferramentas computacionais, como a Dinâmica Molecular, permitem modelar sistemas atômico-moleculares, auxiliando na compreensão das transformações da matéria. O potencial de Lennard Jones, um modelo isotrópico proposto nos anos 1920, é eficaz na descrição termodinâmica de fluidos simples. Neste trabalho, revisaremos este modelo para construir o diagrama de fases da temperatura versus densidade ( T × ρ) usando simulações de Dinâmica Molecular com o LAMMPS, disponível gratuitamente online. Obteremos a temperatura e densidade críticas, assim como a região de coexistência das fases líquida e vapor. Isso proporcionará aos professores de física, em todos os níveis educacionais, uma abordagem computacional simples para ensinar sobre transições de fase.

This work presents a low-cost experiment to investigate heat conduction inside potato cubes, using thermistors as a thermometric instrument and Arduino as a data acquisition platform. In the theoretical framework, a heuristic argument was proposed to switch the 3D heat equation to an equivalent and simpler 1D equation, which is valid only along points on the cube’s symmetry axis. In the experimental domain, an empirical and realistic time-dependent temperature function was used as boundary conditions instead of assuming simple boundary conditions, i.e., the temperature of the cube surface in contact with the air is kept constant. An approximate solution of the one-dimensional heat equation with nonhomogeneous and time-dependent empirical and actual boundary conditions was provided. Adjusting the experimental data to the theoretical solution predicted by the heat equation provides the thermal diffusivity of the potato. The thermal diffusivity obtained agrees with the reference values found in the literature.

Materiais ópticos com propriedades variando ao longo do tempo são introduzidos no artigo, com foco especial nos cristais fotônicos temporais. Inicialmente, são exploradas as variações espaciais das características ópticas, como a permissividade elétrica e a permeabilidade magnética, destacando fenômenos como a refração e a formação de band gaps em cristais fotônicos espaciais. Paralelamente, se aprofunda nas variações temporais dessas características, apresentando uma introdução â teoria e aos fenômenos associados, como a refração temporal e a reflexão induzida por variações temporais abruptas. O conceito de cristais fotônicos temporais é então introduzido, explicando como a periodicidade temporal pode gerar intervalos de propagação proibidos para frequências específicas. Torna-se fácil perceber a importância e as potenciais aplicações de materiais dependentes do tempo na óptica.

In this paper, we show that the Central Limit Theorem is deeply ingrained in the mathematical and physical structure of Quantum Mechanics. We show, furthermore, that the Central Limit Theorem provides us with a clarification of the assumptions made by other quantization processes – in particular those using the notion of expansion of some variable up to second order.

A Revista Brasileira de Ensino de Física (RBEF) é um periódico de acesso livre, editado pela Sociedade Brasileira de Física (SBF) desde 1979, de área temática na interface entre as humanidades (ensino) e a Física. Sua vocação é contribuir, por meio da divulgação de artigos de elevada qualidade, com a melhoria do ensino da disciplina em todos os níveis, promover e divulgar temas relacionados ao ensino e à aprendizagem em Física e ciências contíguas. Seu escopo é a educação científica e tecnológica, com discussões teóricas, experimentais e computacionais da Física; e, no ensino, abordagens curriculares; didáticas; de projetos e programas; de métodos e materiais; de políticas educacionais; de pesquisa educacional; e epistemológica, filosófica e histórica. Em seus 45 anos, consolidou-se como um dos principais periódicos da área, ocasião que motiva este esforço de sistematização, análise e inferências acerca do perfil das publicações, por meio de análise textual e léxica dos 2.873 artigos veiculados, a partir do qual se pôde traçar uma retrospectiva quanti-qualitativa do conteúdo e das relações expressas, que confirma suas ênfases em temas clássicos e de fronteira da Física e a dimensão curricular e formativa, subsidiando o apontamento de horizontes e tendências para a continuidade do seu desenvolvimento.

Em um cenário de desinformação generalizada e crescentes ataques às comunidades científicas, a divulgação científica ganha um papel cada vez mais importante. No campo da Física, por exemplo, conceitos da Mecânica Quântica circulam pela internet de forma completamente distorcida, associados a concepções equivocadas e com interesses financeiros sem nenhum lastro na formulação científica da teoria. Buscando se contrapor a esse cenário, o presente trabalho tem por objetivo avaliar o impacto de um curso de divulgação científica (cinco horas de duração) no conhecimento declarativo de pessoas com diferentes níveis de formação em física (educação básica, graduação e pós-graduação) com relação à dualidade onda partícula e o experimento de fenda dupla. Para tanto foi elaborado um instrumento utilizado como pré-teste e pós-teste, o qual passou por validação de conteúdo, concorrente e de fidedignidade (alpha de cronbach = 0,8). Os dados foram analisados usando testes não-paramétricos, executados na plataforma RStudio. Os resultados indicam que, embora haja diferença de número de acertos com relação ao grupo da educação básica em comparação aos demais níveis de escolaridade, quando medimos o aprendizado por meio do ganho normalizado, não há diferença estatisticamente significativa entre os grupos. Em média, os participantes aprenderam mais de 60% do que teriam para aprender.

In a previous paper, we have mathematically derived the Schrödinger equation using the construct of a Characteristic Function. We have shown that this derivation has a great number of consequences and may help to understand what Quantum Mechanics is really about. In this paper, we present another axiomatic mathematical derivation based on the construct of Boltzmann’s entropy. We also show how these two derivations are mathematically connected and obtain, from this, the positive definite phase space probability distribution function. This probability distribution function is shown to be the only one that reproduces the Schrödinger equation and maximizes entropy, while minimizing the energy. Bohmian Mechanics is considered and reinterpreted from the perspective of the mathematical results of the present approach. Some examples are worked out to give teachers interested in using this material in their classrooms some concreteness.

We show that, when associated with conservative forces that depend on two points in space: the center of the force and the position of the particle under its action, the value of potential energy is the same, up to an additive constant, in all frames of reference connected through an extended Galilean transformations. It is also assumed that this conservative force’s direction is parallel to the straight line connecting the particle to this force’s center. For both inertial and non-inertial frames, the result shown in this note is valid.

As nanopartículas (NPs) à base de óxido de ferro, como magnetita e maguemita, têm grande destaque em diversas áreas da ciência, inclusive na medicina. Há décadas, elas são usadas na reposição de ferro para pacientes com anemia, como agentes de contraste em ressonância magnética (MRI – “Magnetic Resonance Imaging”), na entrega de agentes terapêuticos mediada ou não por gradiente de campo magnético, em terapias térmicas foto e magnetoestimuladas, entre outras. Neste artigo, apresentamos suas propriedades magnéticas. Discutimos de forma breve seu ordenamento ferrimagnético, a importância da anisotropia magnética e sua relação com a histerese magnética (modelo de Stoner-Wohlfarth) e o regime superparamagnético. As diferenças entre superparamagnetismo e paramagnetismo são enfatizadas, além da importância da estabilidade coloidal dessas nanoestruturas para aplicações biomédicas. Finalmente, diversas aplicações biomédicas são discutidas, entre elas hipertermia magnética, terapia fototérmica, imunoterapia e uma nova técnica de imagem com potencial clínico, conhecida como “Magnetic Particle Imaging” (MPI).

Esse é um artigo de apresentação da edição especial da Revista Brasileira de Ensino de Física (RBEF) dedicada à palestras apresentadas na XI Escola Brasileira de Magnetismo (EBM) realizada em Porto Alegre em novembro de 2023. Inicialmente, fazemos um relato da XI EBM assim como um histórico das EBMs, evento esse que é realizado pela comunidade brasileira de magnetismo há mais de duas décadas. Em seguida apresentamos uma breve descrição dos artigos sobre temas avançados apresentados na XI EBM. Esses artigos versam tanto sobre temas substantivos do magnetismo básico (teórico e experimental) assim como suas aplicações em áreas tão distintas como medicina e geologia.

A interação entre a radiação eletromagnética e a matéria oferece uma oportunidade para investigar as propriedades dos materiais em escala atômica e subatômica. Os raios X, em particular, tem sido amplamente utilizados devido à sua capacidade de sondar a estrutura atômica, eletrônica e magnética dos materiais. O advento dos aceleradores de partículas do tipo síncrotron revolucionou a pesquisa nessa área. Proporcionando fontes de raios X intensas e altamente focalizadas, com coerência espacial e temporal em uma ampla faixa de energia, essas instalações permitiram o desenvolvimento de uma ampla gama de técnicas experimentais, incluindo espectroscopias, microscopias e espalhamento de raios X. No contexto do minicurso ministrado na XI Escola Brasileira de Magnetismo, este artigo fornece uma visão geral das técnicas de luz síncrotron mais utilizadas atualmente para o estudo de materiais magnéticos, destacando suas aplicações, princípios de funcionamento e contribuições para o avanço do conhecimento na área.

A existência do campo geomagnético é amplamente conhecida pela comunidade, pois desde a infância há o contato com as bússolas e a rosa dos ventos, evidenciando sempre sua utilidade para a localização no Globo, especialmente nos meios marinhos e aéreos. Apesar de mapeado há séculos, suas propriedades de declinação e inclinação costumam ser negligenciadas por meio da afirmação de que o desvio da bússola para o meridiano costuma ser pequeno – e tende a ser nas regiões equatoriais. Já outras propriedades, como a Anomalia Magnética do Atlântico Sul (SAMA) são pouco conhecidas da população. Este trabalho apresenta um olhar de média profundidade sobre o geomagnetismo, e disponibiliza uma ferramenta computacional cujo objetivo é diminuir a distância entre aspectos pouco conhecidos acerca do campo geomagnético e os alunos dos anos iniciais dos cursos de graduação nas áreas de ciências exatas e da Terra.

Aqui abordamos o efeito Magnetoimpedância e demonstramos que este pode nos auxiliar no estudo da dinâmica da magnetização em sistemas nanoestruturados. Especificamente, exploramos uma forma acessível, mas robusta, de calcular o fenômeno da Magnetoimpedância em sistemas na forma de filmes finos. Para verificar a robustez de nossa abordagem teórica, produzimos um filme fino ferromagnético de Ni81Fe19, uma liga amplamente conhecida na comunidade de magnetismo, e realizamos sua caracterização magnética quase-estática e dinâmica. Nosso resultados, além de mostrar a concordância entre teoria e experimento, trazem uma forma simples para descrever sistema ferromagnéticos e suas interações com campos magnético estáticos e alternados, simultaneamente. Através da investigação das propriedades magnéticos de diferentes sistemas podemos produzir uma ampla gama de dispositivos sensores para diferentes aplicações tecnológicas.

Os materiais multiferróicos constituem um grupo de sistemas multifuncionais com propriedades de enorme aplicabilidade na tecnologia spintrônica. No presente manuscrito, são apresentadas as características fundamentais desse grupo de materiais interessantes, exemplificando-as por meio de um composto de hexaferrita do tipo M (BaTi2Mn2Fe8O19), cuja síntese foi realizada pela técnica de reação em estado sólido. Os resultados mostram uma estrutura hexagonal que consiste em várias subcélulas caracterizadas pela presença de poliedros, cujos centros são ocupados por cátions de Fe, Mn e Ti coordenados com ânions de oxigênio para formar estruturas octaédricas, tetraédricas e bipiramidais. O caráter multiferróico foi conferido por medições de magnetização e polarização elétrica em função de campos magnéticos e elétricos, respectivamente. Esse material exemplifica a metodologia a ser seguida no projeto de novos materiais multiferróicos.

Inicialmente destinados a reproduzir os fenômenos encontrados em análogos cristalinos, os sistemas de spins artificiais reivindicaram uma fenomenologia própria, levando a uma nova linha de pesquisa de bastante interesse em física da matéria condensada. A exploração de arquiteturas de redes, materiais e técnicas de mapeamento magnético não só proporcionaram um melhor entendimento da relação entre fenômenos e modelos estatísticos como permitiram o estudo de fenômenos exóticos interessantes não encontrados na natureza. Tal combinação de ingredientes também proporcionou o surgimento de propostas de aplicações em dispositivos tecnológicos, principalmente relacionadas com computação não convencional, lógica magnética e tecnologia da informação. Esse artigo pretende introduzir os sistemas de spins artificiais e, em especial, os chamados gelos de spin artificiais, a alunos de final de graduação, início de pós-graduação e pesquisadores interessados em iniciar seus estudos no tema.

In this work, we present an experiment that illustrates an electromechanical energy conversion between a DC motor and electrolytic capacitors. The DC motor is coupled to a rigid disk and initially powered by a voltage supply, then the power supply is disconnected, and the electrical machine is connected to an electric diode in series with a capacitor bank. The stored charge in the capacitor bank demonstrates that the device, previously working as a DC motor, starts operating as an electric generator. The proposed experiment can be used to discuss the physical model of DC motor, induced electromotive forces, diode characteristic curve, and dynamics of the capacitors. We present a comprehensive mathematical model for the capacitor charging dynamics and characterize the relevant circuit parameters. Computational simulations are performed and predicted final capacitor voltages and electromechanical conversion efficiencies are compared with the experimental data. The overall agreement between the proposed model and experimental data is very good.

A dinâmica não-linear não é um tema costumeiramente tratado em cursos de graduação em física. No entanto, sua importância dentro da mecânica clássica e da teoria geral de sistemas dinâmicos é inquestionável. Neste trabalho mostramos que esse assunto pode ser inserido na grade de um curso introdutório de mecânica clássica sem a necessidade de se desenvolver uma teoria robusta de dinâmica caótica. Para isso, tomamos como exemplos os osciladores não-lineares conservativos sujeitos a forças periódicas no tempo. Introduzindo o conceito de mapas estroboscópicos mostramos que é possível visualizar o aparecimento de caos nesses sistemas. Também abordamos o exemplo do pêndulo simples forçado aplicando o mesmo tratamento. Por fim, comentamos brevemente sobre a teoria mais geral de caos em sistemas hamiltonianos conservativos.

A medição é uma das operações empíricas básicas da Ciência. Em decorrência disso, as nuances dos processos de coleta e análise de dados foram objetos de estudo de grandes cientistas durante a história. A despeito da importância da medição na Ciência, debates sobre o tema costumam ser pouco frequentes na Educação Básica, e, no Ensino Superior, podem acabar reduzidos a cálculos de procedimentos estatísticos carentes de significado. Neste artigo, com o objetivo de apresentar uma alternativa para se agregar sentido e significado aos procedimentos envolvidos na medição científica, apresentamos reflexões sobre como elementos centrais do delineamento experimental e da coleta e análise de dados podem ser compreendidos a partir do enfoque no processo de modelagem científica. Pautados pela Modelagem Didático-Científica, expomos considerações sobre o papel dos modelos científicos na produção e interpretação de dados experimentais, destacando as diferenças entre observações, medições e experimentos, assim como exploramos a modelagem científica como um meio para a compreensão de incertezas de medições. Por fim, fundamentados nas reflexões apresentadas, propomos duas atividades para o Ensino Médio, uma voltada para situações relacionadas com a dispersão de dados experimentais e o significado de médias de conjuntos de dados, e outra para situações sobre a imprecisão de instrumentos de medida.

Ainda que trabalhos argumentem que reprovações excessivas e a decisão dos estudantes de evadir ou persistir em seus cursos sejam diretamente relacionados, evidências mostram que essa vinculação é na verdade mediada pelos sentidos que eles atribuem às reprovações. A construção e a atribuição desse sentido consistem em um processo dinâmico de reorganização e regulação da cognição. Os estudantes avaliam suas ações, refletem sobre as causas determinantes de seu desempenho e reagem buscando obter êxito em seus objetivos, ou seja, mobilizam subfunções cognitivas autorregulatórias de autoavaliação, atribuição causal e autorreação. Embasados na Teoria Social Cognitiva e na concepção de Bandura sobre autorregulação, investigamos quais os principais sentidos que os estudantes atribuem às suas reprovações e como esses sentidos influenciam a decisão de evasão ou persistência. Para tanto, elaboramos e aplicamos um questionário on-line com 65 estudantes de cursos de Física ou com ênfase em Física que já foram reprovados ao menos uma vez. Os resultados indicam que as reprovações são concebidas, majoritariamente, como uma experiência negativa, de modo que alguns estudantes tendem a compreendê-la como algo intrínseco e insuperável, o que contribui para uma menor intenção de persistência. No entanto, estudantes que realizaram autoavaliações negativas autorreagiram de modo positivo, demonstrando maior intenção de persistência. Os resultados evidenciam a potencialidade da análise multidimensional de sentidos para o planejamento e proposição de ações de ressignificação de experiências consideradas estressoras, como as reprovações.

Os meses de fevereiro e março têm pelo menos duas datas muito importantes relacionadas às questões de gênero: o dia 11 de fevereiro – Dia Internacional das Mulheres e Meninas nas Ciências e o dia 08 de Março – Dia Internacional das Mulheres. Dias simultaneamente de comemoração e de luta. Considerando as diferentes discussões a respeito de gênero e em especial no contexto do ensino de Física e das Ciências, a partir de alguns pontos gerais a respeito de gênero, educação, ensino de ciências e políticas públicas gostaríamos de refletir nas seguintes indagações básicas: Por que pensar nas questões de gênero na educação? Por que pensar gênero no ensino de Ciências? Por que defender a educação para as relações de gênero como uma questão de políticas públicas? Destacamos a necessidade de que a proposta de uma educação voltada para as relações de gênero não fique restrita a algumas escolas ou programas, mas seja um tema nacional, objeto de uma política de Estado e objeto de discussões não somente em datas comemorativas especiais.

O livro, lançado 30 anos após a tese “Física também é Cultura” do professor João Zanetic, reafirma a necessidade de integrarmos a Física com o mundo dos estudantes, com a arte, literatura, história e filosofia da ciência, visando a construção de um ensino de Física que seja parte da cultura e promova, por meio do diálogo e da problematização, a apropriação crítica dos conhecimentos de modo que efetivamente se incorpore no universo de representações e transformações sociais dos sujeitos. Organizado por André Ferrer Pinto Martins, o livro é composto por 13 capítulos escritos por pesquisadores/as e educadores/as de diferentes lugares do Brasil, que atuam em diferentes modalidades de ensino, mas, comungam de algum tipo de experiência ou vivência com o professor Zanetic, e, sobretudo, compartilham da crença que a “educação é um ato político”. O último capítulo, escrito pelo professor Zanetic, assim como os demais, nos orienta a refletirmos que os temas apresentados na tese são tão atuais como no final da década de 80. E que a luta é ininterrupta para que o ensino de Física se torne instrumento de compreensão e intervenção social.

Apresentamos neste artigo uma análise de como estudantes universitários articulam os domínios conceitual, epistêmico, social e material do conhecimento científico enquanto argumentam entre si durante a resolução de problemas. A coleta de dados ocorreu em aulas práticas de laboratório de Física sobre tópicos de eletricidade, sob uma abordagem investigativa, desenvolvidas com alunos do 3º ano do curso de Engenharia de Materiais de uma universidade pública estadual brasileira. Para este trabalho, gravamos, transcrevemos e investigamos as discussões ocorridas no trabalho em grupo por um trio de estudantes durante a realização de uma aula prática de laboratório. Foi possível analisar os argumentos construídos pelos estudantes, utilizando uma rubrica qualitativa para o padrão CER de um argumento (do inglês Claim, Evidence e Reasoning), e como os domínios do conhecimento científico foram mobilizados durante o processo. Os resultados evidenciaram a importância da negociação de significados para que os alunos, ao se envolverem com os domínios do conhecimento científico por meio da experimentação e da prática argumentativa, cheguem às definições almejadas. Observamos ainda que o caráter investigativo da aula permitiu uma interação discursiva frequente entre os estudantes e que eles percorreram diferentes caminhos para a resolução dos problemas, mostrando não haver um caminho único para a articulação dos domínios do conhecimento científico.

Este artigo apresenta uma narrativa histórico-filosófica sobre o advento da astronomia copernicana fundamentada na visão epistemológica da solução de problemas de Larry Laudan. Suas justificativas se amparam nas contribuições de Laudan para enfrentar o desafio da necessária renovação do ensino de ciências, em termos de conteúdos, metodologias e objetivos educacionais. Metodologicamente, esta narrativa é forjada por meio de uma ampla investigação teórica sobre a história conceitual da astronomia, da cosmologia e da física. Nesta, são operacionalizados os conceitos laudanianos de problemas empíricos, problemas conceituais e de tradição de pesquisa, observando a moderna historiografia da ciência. Seus resultados e implicações para o ensino de ciências/física se materializam na possibilidade de subsidiar a qualidade das discussões em sala de aula; na abordagem desse episódio histórico em livros didáticos de física; e na promoção de uma perspectiva epistemológica que vê a ciência como uma atividade intelectual e coletiva de solução de problemas.

Tendo em vista a mudança de sujeito epistêmico que se associa a uma percepção sociocultural de ensino e aprendizagem, este trabalho apresenta a análise de uma aula, correspondente a um dos encontros, de uma Sequência de Ensino Investigativa (SEI) sobre dilatação térmica, buscando caracterizar as práticas epistêmicas desenvolvidas pelos alunos, bem como os movimentos epistêmicos desenvolvidos pelo professor, em uma sala de aula virtual de Física do 2º ano do Ensino Médio. Os dados foram obtidos por meio de gravações em vídeo e analisados por meio de categorias dispostas na literatura e de outras elaboradas a posteriori, contando ainda com um software para a obtenção dos percentuais de tempo referentes ao emprego de cada categoria. Os resultados mostram o investimento do professor nos movimentos de elaboração-aprofundamento e reelaboração, a fim de convergir as ideias dos alunos àquelas cientificamente aceitas, ao longo das interações. As práticas epistêmicas predominantes situaram-se na instância social de comunicação do conhecimento, o que, dentre outros aspectos, associa-se à configuração das atividades no formato virtual.

Dentro do processo de produção de um material de divulgação científica, diversas mensagens são transmitidas implicitamente, como “o que é fazer ciência” e como essa atividade se dá de maneira “neutra”. Contudo, ao analisarmos mais a fundo esse processo, percebemos que a divulgação científica é muito mais do que uma “simplificação” dos conhecimentos científicos: ela se configura em um novo discurso, produzido em um determinado período histórico e cultural por agentes inseridos nesse contexto. Dito isso, o objetivo do presente artigo será compreender a natureza da divulgação científica e conectá-la ao conceito de ideologia, utilizando uma abordagem materialista histórica. A partir dessa ótica percebemos as potencialidades de tal material, seja para sustentar uma ideologia hegemônica, seja para desenvolver utopias a partir de novos olhares e novos jeitos de se viver.

Este trabalho busca ampliar os conhecimentos sobre o processo de ensino-aprendizagem do conceito científico de luz na Educação Básica, especificamente compreendendo o processo de interiorização do conceito científico de reflexão da luz por estudantes do Ensino Médio. Fundamentados na Teoria Histórico-Cultural, elaboramos uma sequência didática que foi implementada em uma turma do 2º ano do Ensino Médio de um Instituto Federal. Os dados foram produzidos pela exteriorização dos conceitos interiorizados, posto que, só é possível acessar o interior de uma pessoa por aquilo que ela exterioriza. A análise qualitativa dos dados escritos produzidos pelos estudantes revelou grandes modificações na exteriorização das propriedades do conceito de reflexão da luz e dos termos científicos que lhes estão vinculados, em relação aos conhecimentos prévios ao ensino, o que qualifica positivamente a sequência didática. Por outro lado, também foi constatado que parte dos estudantes empregou o sistema conceitual da reflexão da luz em desacordo com o que foi ensinado e sem utilizar termos científicos, indícios de que tais estudantes não se desenvolveram muito além do pensamento por conceitos espontâneos, o que sugere o aprimoramento da referida sequência didática e continuidade da pesquisa.

Realizamos um episódio de ensino que teve como principal objetivo fornecer uma visão holística sobre o modo como a ciência constrói conhecimentos e publiciza por meio das mídias (des)informações científicas sobre o Aquecimento Global. A atividade foi desenvolvida com licenciandos em Física de uma Instituição Federal de Ensino Superior do Estado de São Paulo. A coleta de informações foi realizada por meio de questionários e gravações das discussões que ocorreram durante as aulas que foram conduzidas na plataforma Google Meet. A análise das informações se apoiou a partir de noções da Análise de Discurso (AD) da escola francesa. Por meio da análise dos discursos, notamos timidamente a influência de aspectos sociológicos no julgamento de uma afirmação científica como confiável. Desse modo, aspectos como as credenciais, a expertise, a credibilidade, e os possíveis conflitos de interesses de quem fala sobre a ciência, não foram aspectos relevantes a serem observados pelos licenciandos.

For homogeneous linear first-order differential equations, it is shown that Picard’s method of successive approximations is effective to furnish a closed-form solution even if the coefficient is an arbitrary function.

No presente trabalho, aborda-se a importância da modelagem matemática na compreensão e prevenção de pandemias, com foco em um modelo Suscetível-Infectado-Suscetível-Infectado-Recuperado. Este modelo compartimental, uma extensão do clássico modelo SIR, incorpora a possibilidade de reinfecção e estágios intermediários de suscetibilidade, além de considerar a competição entre diferentes variantes virais. O estudo propõe e analisa o modelo, investigando suas propriedades intrínsecas, como o equilíbrio em torno de um ponto crítico e o cálculo do número básico de reprodução. Além disso, o modelo é aplicado na cidade de Manaus durante um período crítico da pandemia de COVID-19, permitindo uma avaliação prática de sua eficácia na compreensão da dinâmica da doença e no desenvolvimento de estratégias de controle. Os resultados obtidos demonstram que o modelo enriquece o entendimento da epidemiologia da COVID-19, fornecendo insights cruciais para o planejamento de intervenções direcionadas e adaptadas às características específicas das variantes circulantes. Além disso, o modelo contribui para debates didáticos sobre sistemas dinâmicos, ampliando o conhecimento sobre a propagação de doenças infecciosas e a importância da modelagem matemática na saúde pública.

Na Relatividade Geral, em sistemas com uma massa dominante, a curvatura do espaço-tempo é descrita pela métrica de Schwarzschild. Contudo, obter seus coeficientes métricos do campo gravitacional desta massa exige, em geral, o uso de ferramentas matemáticas avançadas, como geometria diferencial e cálculo tensorial. Neste artigo, para obter tais coeficientes métricos, usamos o Teorema Egrégio de Gauss sobre curvatura espacial e a hipótese desses coeficientes coincidirem, no limite de massa nula, com os da métrica de Minkowski válida para a Relatividade Restrita. Com essa formulação, o artigo contém, de forma didática, uma primeira apresentação quantitativa da Teoria da Relatividade Geral, a partir de conhecimentos da Relatividade Restrita, usando ferramentas básicas do cálculo diferencial e integral, sem o uso de tensores. Ademais, disponibilizamos videoaulas que têm como base o material deste artigo.

In this paper, we present a mathematical derivation of the Schrödinger equation departing from only two axioms. We also show that, using this formal derivation process, it is possible to directly derive the Schrödinger equation in generalized curvilinear coordinate systems. This derivation is also shown to be equivalent to Feynman’s path integral approach, but goes further, allowing us to mathematically derive the Bohr-Sommerfeld quantization rules. The use of a small parameter, both in the present derivation, where it is δr, and Feynman’s derivation, where it is ϵ = δt, is also clarified in terms of the Central Limit Theorem. Therefore, the article makes a didactic transposition of the topic of quantization, allowing it to be addressed in the context of teaching Quantum Mechanics. The epistemological importance of axiomatic approaches for the mathematical derivation and the interpretation of the symbols of the theory is also considered.

De uma forma geral, pode-se entender que os objetivos de unidades didáticas estão associados ou à promoção da aprendizagem conceitual e procedimental (o que é tipicamente trabalhado no Ensino de Física) ou ao desenvolvimento de aspectos epistêmicos (como entender a Natureza da Ciência) e socioemocionais. Embora todas essas dimensões sejam importantes, dificilmente encontramos trabalhamos que integrem os diferentes campos. No presente trabalho, propomos uma unidade didática com o objetivo de promover aprendizagem conceitual, epistêmica e procedimental em relação à Equação do Calor de Fourier. Na atividade proposta, três momentos são construídos: um primeiro momento em que os alunos trabalham com uma fonte histórica primária e a analisam utilizando o conceito de hipótese científica; um segundo, em que se constrói um modelo computacional para uma barra aquecida; e um terceiro, em que os dados de um experimento de aquecimento de uma barra são contrastados com predições do modelo teórico construídas na modelagem computacional. Fornecemos no apêndice e em links disponibilizados ao longo do texto todos os materiais necessários para implementação da unidade. Esperamos, com isso, contribuir para um Ensino de Física mais orgânico, em que diferentes dimensões da aprendizagem sejam integradas em uma mesma proposta pedagógica.

This work starts from the Fisher-Kolmogorov-Petrovskii-Piskunov (FKPP) equation to model diffusive populations in fragmented regions characterized by patches with different environmental conditions. Using this model, we found an expression for the general case of critical patch size, i.e. sizes below which the population goes extinct in a system of two patches (life-beneficial regions) surrounded by sinks (life-detrimental regions). This expression alone is an interesting result because it allows for the study of phenomena and interpretations presented in this work, as well as other features not included in this study. From the analysis of this expression, we extracted the analytical prediction that in a system formed by a patch and two semi-infinite sinks, if we replace one semi-infinite sink with a patch plus another semi-infinite sink, more lethal than the original, the added patch will only be beneficial to the original system if it is large enough to compensate for the added sink. This interpretation arises from a case study done with a specific set of parameters, but will appear for other values that meet the presented condition.

Apresenta-se neste trabalho uma abordagem dos trabalhos de Heisenberg, Majorana e Yukawa desenvolvidos entre 1933 e 1938. Esses trabalhos delimitam a passagem da física moderna, baseada na teoria quântica dos anos 1920, para um dos componentes da física contemporânea, a saber, a física de partículas elementares. A narrativa tem como foco central o contexto histórico do desenvolvimento dos conceitos de interação de troca e interação forte e o surgimento do conceito de campo nuclear e do quantum a ele associado, o méson. A abordagem conceitual é consistente com um cenário de transposição didática para disciplinas de física moderna e teoria quântica ofertadas na graduação em física, bem como para a disciplina sobre física contemporânea ofertada no Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física (MNPEF).

Nossa pesquisa teve como objetivo investigar o papel de uma maquete funcional do acelerador de partículas brasileiro, Sirius, enquanto um dispositivo didático, para a abordagem do processo de geração luz síncrotron e divulgação do acelerador, com alunos de cursos de Licenciatura ofertados pela Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE). A luz síncrotron é uma forma de radiação eletromagnética produzida por partículas carregadas, geralmente elétrons, aceleradas em campos magnéticos intensos e curvadas em trajetórias circulares. O Sìrius é o único acelerador de partículas de quarta geração no hemisfério sul, inaugurado em 2018, localizado no Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), em Campinas-SP. A investigação sobre o uso da maquete consistiu na primeira etapa de uma Sequência de Ensino Investigativa (SEI), estruturada, validada e aplicada em pesquisas do curso de doutorado. Para a investigação pretendida, utilizamos a técnica de quadrantes e a análise interpretativa das respostas dos licenciandos, produzidas durante o desenvolvimento desta primeira etapa da SEI. Os resultados obtidos indicaram a versatilidade do dispositivo didático que possibilitou uma visualização tridimensional do objeto real e a mobilização de analogias que facilitaram a compreensão do processo de geração da luz síncrotron. Com relação às questões problematizadoras lançadas aos licenciandos, observamos que houve a construção de entendimento básico sobre o processo de geração da luz síncrotron, bem como da relevância do Sírius para a pesquisa no país e sua inserção no cenário internacional. Assim, temos que a utilização da maquete em uma perspectiva investigativa consistiu em um início promissor para o desenvolvimento da SEI, tendo em vista as abstrações subjacentes ao fenômeno e a multiplicidade de conceitos relacionados à física de partículas.

Este trabalho de pesquisa teve o objetivo de identificar como é tratada, e discutida, a inserção das tecnologias digitais nos cursos de licenciatura em Física e Química, por um estudo bibliográfico desenvolvido por professores e pesquisadores brasileiros. Nesse contexto, foi elaborada a seguinte pergunta de pesquisa: quais as contribuições para a formação do professor de Física e Química das questões relacionadas às tecnologias digitais nos cursos de licenciatura em Física e Química? Para tanto, foi realizada uma busca no sítio da biblioteca digital de teses e dissertações (BDTD) da CAPES, no período de 2011 a 2021. Após um refinamento através da leitura das palavras-chave e dos resumos, foram selecionados 19 (dezenove) trabalhos de pesquisa em Física e 6 (seis) trabalhos em Química, intrinsecamente, ligados ao desenvolvimento desta pesquisa. A análise dos dados foi realizada conforme a Análise Textual Discursiva (ATD) com base em Moraes e Galiazzi (2020). Os resultados a partir de levantamento bibliográfico, em teses e dissertações disponíveis na BDTD, evidenciaram que as pesquisas vinculadas à formação do professor de Física e Química priorizaram as investigações na formação inicial, além de mostrar a relevância dos trabalhos produzidos e a necessidade de mais pesquisas voltadas à inserção das Tecnologias Digitais (TD) nos cursos de licenciatura em Física e Química, principalmente na região nordeste, onde será desenvolvida a tese de doutorado. Portanto, os pesquisadores optaram por desenvolver a investigação em disciplinas da licenciatura, como no Estágio Supervisionado, Metodologia do Ensino de Física e de Química, Prática de Ensino e a Instrumentação para o Ensino.

Neste trabalho, apresentamos os principais argumentos que têm sido utilizados pelos modernos defensores do terraplanismo, bem como o contexto histórico relativo ao desenvolvimento de algumas obras essenciais para esse movimento. Em seguida, apresentamos um breve resgate historiográfico acerca dos modelos propostos para o formato da Terra, identificando como diferentes civilizações chegaram à conclusão que o modelo esférico é mais apropriado. Por fim, apresentamos uma série de evidências observacionais, algumas selecionados por sua simplicidade, outras por sua relevância histórica, fundamentais para qualquer discussão em sala de aula sobre o formato do nosso planeta.