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Revista Brasileira de Ensino de Física, Volumen: 25, Numero: 1, Publicado: 2003Revista Brasileira de Ensino de Física, Volumen: 25, Numero: 1, Publicado: 2003
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Artigos Gerais Teoria final, unificação e reducionismo: opiniões da comunidade brasileira de física Zylbersztajn, Arden Resumen en Portugués: A primeira parte do artigo consta de uma breve discussão centrada nas idéias de Steven Weinberg, um defensorda unificação reducionista, e que acredita que a física de partículas e campos já tenha trilhado boa parte do caminho em direção a uma teoria final, e de Philip Anderson, um crítico de posturas reducionistas, que trouxe para a física a visão emergentista. Na segunda parte são apresentados resultados de uma pesquisa realizadacom o propósito de investigar qual a receptividade que idéias como "unificação", "reducionismo" e "teoria final", encontram entre membros da comunidade de físicos no Brasil. Os resultados indicam uma tendênciade rejeição à possibilidade de uma teoria final e, em menor grau, ao reducionismo, sendo a idéia de unificaçãomais aceitável.Resumen en Inglés: The first part of the paper introduces a brief discussion centered on the ideas of Steven Weinberg, who defends reductionist unification and believes that the physics of particles and fields had already moved a large part of the way towards a final theory, and of Philip Anderson, a critic of reductionist positions, who brought the emergentist view to physics. In the second part, results of a survey on how ideas such as "unification", "reductionism" and "final theory" are received by members of the Brazilian community of physicist are presented. The results show a tendency of rejection of the possibility of a final theory and, to a lesser degree, of reductionism, the idea of unification being more acceptable. |
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Hadron spectra from a non-relativistic model with confining harmonic potential
Cuervo-Reyes, Eduardo
Rigol, Marcos
Rubayo-Soneira, Jesus
Resumen en Portugués: Espectros de Hadrons e outras propriedades de sistemas de quarks são estudados do ponto de vista de um modelo fenomenológico não-relativístico independente de spin. O potencial confinante escolhido harmônico, o qual nos permite obter soluções analíticas tanto para os espectros dos mésons quanto para os dos bárions (de iguais quarks constituintes). Os parâmetros introduzidos são fixos a partir dos primeiros estados excitados dos mésons pesados. A condiç ão de independência de sabor é imposta, o que restringe as possíveis escolhas de potenciais inter-quarks. As coordenadas hiper-esféricas são consideradas para a soluç ão do problema de três corpos.Resumen en Inglés: 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. |
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Artigos Gerais Sutilezas dos vínculos não-holônomos Lemos, Nivaldo A. Resumen en Portugués: O tratamento de vínculos não-holônomos na dinâmica lagrangiana exige cautela, pois procedimentos válidos para vínculos holônomos nem sempre se aplicam a vínculos não-holônomos. Fazemos uma revisão didática das principais propriedades dos vínculos não-holônomos, com destaque para certas sutilezas raramente ou nunca discutidas nos textos de mecânica analítica. Chamamos a atenção, também, para as pouco conhecidas equações de Voronec, que evitam multiplicadores de Lagrange.Resumen en Inglés: The treatment of nonholonomic constraints in Lagrangian dynamics requires caution, since procedures valid for holonomic constraints do not always apply to nonholonomic constraints. We make a didactic review of the main properties of nonholonomic constraints, with emphasis on certain subtleties seldom or never discussed in texbooks on analytical mechanics. We also call attention to the little known Voronec equations, which avoid Lagrange multipliers. |
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Artigos Gerais Partícula em um poço de potencial infinito e o método variacional de Monte Carlo Canabrava, Rodrigo Vitiello, Silvio A. Resumen en Portugués: Neste trabalho, apresentamos o método variacional de Monte Carlo, aplicado a um sistema de uma partícula confinada em um poço de potencial infinito. A amostragem da densidade de probabilidade é feita utilizando-se o algoritmo de Metropolis. O objetivo do trabalho é apresentar de forma didática o método e sua implementação em computadores.Resumen en Inglés: We apply the variational Monte Carlo method to study a particle in an infinite potential well. The probability density is sampled using the Metropolis algorithm. The aim of this work is to present in a pedagogical way both the method and its computer implementation. |
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Artigos Gerais Bobina de Helmholtz Robert, Renê Resumen en Portugués: É mostrada uma técnica para o cálculo do campo magnético gerado por uma bobina de Helmholtz em torno de seu centro de simetria. São descritos detalhes experimentais e citados experimentos que podem ser realizados com esta bobina, enfatizando que alguns são de custo baixo.Resumen en Inglés: It is shown a technique for the calculation of the magnetic field generated by a Helmholtz coil around his symmetry center. They are described experimental details and cites experiments that can be accomplished with this coil, emphasizing that some have low cost. |
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Artigos Gerais Uma medida de calor específico sem calorímetro Mattos, Cristiano Gaspar, Alberto Resumen en Portugués: Várias técnicas têm sido desenvolvidas para se obter o calor específico de sólidos e líquidos, incluindo a construção de experimentos de baixo custo para o ensino médio. Neste trabalho propomos uma maneira simples de se obter o calor específico de sólidos e líquidos. Por meio de curvas de calibração de resfriamento podemos estimar graficamente a perda de calor do sistema para sua vizinhança, e medir o calor específico do alumínio. Esta aproximação permite introduzir uma discussão sobre o processo dinâmico da troca de calor entre dos corpos.Resumen en Inglés: Several techniques were developed to obtain experimentally the specific heat of solids and liquids and efforts has been done in order to build low cost experiments to use at high school level. In this work we propose a simple way to obtain specific heat of solids and liquids. Through calibration cooling curves we are able to estimate graphically the heat power loss of the system and also obtain the specific heat of the aluminum. This approach allows introduce a discussion on the actual dynamic process that is heat change between two bodies. |
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Combinatorial formulation of Ising model revisited
Costa, G.A.T.F.da
Maciel, A. L.
Resumen en Portugués: Em 1952, Kac e Ward desenvolveram uma formulação combinatorial do modelo de Ising em duas dimensões que é um outro método para se obter a famosa fórmula de Onsager para a energia livre por sítio no limite termodinâmico do modelo. Feynman fez importante contribuição a esta formulação conjecturando uma relação matemática crucial que completou as idéias de Kac e Ward. Neste trabalho, o método de Kac, Ward e Feynman para o modelo de Ising em duas dimensões sem campo é revisada e a fórmula de Onsager é calculada.Resumen en Inglés: In 1952, Kac and Ward developed a combinatorial formulation for the two dimensional Ising model which is another method of obtaining Onsager's famous formula for the free energy per site in the termodynamic limit of the model. Feynman gave an important contribution to this formulation conjecturing a crucial mathematical relation which completed Kac and Ward ideas. In this paper, the method of Kac, Ward and Feynman for the free field Ising model in two dimensions is reviewed in a selfcontained way and Onsager's formula computed. |
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The shadows cast by buildings and towers in cities and by montains in the countryside
Moreira, João Luiz Kohl
Resumen en Portugués: É freqüente a pergunta endereçada aos astrônomos do Observatório Nacional sobre como a sombra de um dado edifício ou torre a ser construída em área de grande densidade populacional incidirá sobre a região, trazendo,ou não, prejuízos ao bem estar de uma população, privada do acesso à luz solar. O mesmo problema se dá, com respeito ao planejamento de áreas cultiváveis de acordo com a topografia da região e sua localização geográfica. A prática adotada entre meus colegas a de simplesmente enviar "fórmulas" da trigonometria esférica, além das equações do movimento do Sol, transferindo a responsabilidade das conclusões aos engenheiros e agrônomos envolvidos com o problema. O que não nos ocorre, a nós, astrônomos, nesses casos, é a eventual, e até mesmo provável dificuldade daqueles profissionais em tratar o problema, visto que é necessário um certo conhecimento de astronomia fundamental e posicionamento dos astros para se poder abstrair os movimentos que o Sol pode fazer. Projeções e mapeamento da sombra na planta baixa de uma região também requer prática e conhecimento específico. Esse trabalho se propõe a sanar essas dificuldades, apresentando soluções que, ao final, oferecerão aos profissionais, professores, estudantes e interessados, condições de compreenderem melhor a questão e, talvez, pelo menos em alguns casos, de dispensarem consultas aos astrônomos.Resumen en Inglés: ABSTRACT Often astronomers of the Observatório Nacional are asked about how the shadow cast from a building or a tower to be built will impact crowded areas; in which way they would interfere with the wellfare by depriving population from sunlight. The same problem arises when agronomers plan areas for cultures when topographical accidents may cast shadows in a geographic region. My colleages usually answer these questions by delivering spherical trigonometry formulae and the sun equations of movement, and therefore they transfer the responsability of the conclusions back to the engineers and agronomers. What we didn’t realize is the possible and even probable difficulties that these professionals could be facing, since fundamental astronomy and astronomical object positioning knowledge is needed to figure out how the sun moves in the celestial sphere. Shadow projection and its mapping on a ground plan also requires specific knowledge. This paper intends to introduce solutions that will offer professionals, teachers and students conditions of better understanding this problem and, possibly, at least in some cases, bypass the need for quering astronomers. |
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Artigos Gerais Velocidade do som no ar: um experimento caseiro com microcomputador e balde d'água Silva, Wilton Pereira da Silva, Cleide M. D. P. S. e Fereira, Tarso V. Rocha, Jerônimo S. Silva, Diogo D. P. S. e Silva, Cleiton D. P. S. e Resumen en Portugués: Este artigo propõe um experimento caseiro para a determinação da velocidade do som no ar. Para tal, foi desenvolvido um programa de computador para a geração de áudio em freqüências estabelecidas pelo usuário, e também para a apresentação dos roteiros experimentais (ensino médio e superior). O experimento proposto foi realizado por diversos alunos, em suas próprias casas, e os resultados obtidos concordam com os valores esperados.Resumen en Inglés: This paper proposes a homemade experiment for the determination of the speed of the sound in air. For that, a computer program was developed for the audio generation in frequencies provided by the user, and also for the presentation of the experimental manuals (high school and college). The proposed experiment was accomplished by several students, at home and the obtained results agree with the expected values. |
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Artigos Gerais Explicação qualitativa do "anel de Thomson": como ocorre a "levitação magnética"? Silveira, Fernando Lang da Axt, Rolando Resumen en Portugués: 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.Resumen en Inglés: The "magnetic levitation" of a conducting ring ("Thomson’s ring" or "jumping ring" experiment) is a wellknown demonstration, easier to perform than to explain. In this paper we propose a qualitative way to explain it, to clarify some obscure aspects of explanations found in literature. |
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Un modelo didáctico para enseñanza aprendizaje de la física
Arruda, José Ricardo Campelo
Resumen en Español: Esto trabajo tiene como objetivo proponer una alternativa para la solución de dificultades en el aprendizaje de la Física, en correspondencia con las exigencias actuales. Esta nueva forma de enseñanza se fundamenta en el enfoque Histórico-Cultural, la Teoría de la Actividad y Generalización Teórica, y es desarrollada a través del método estructural-funcional para la organización del contenido a aprender y las regularidades de la actividad de estudio, que proporciona una posición más activa de los aprendices, a partir de la realización de acciones tan importantes como la modelación, la experimentación y la simulación en clase para la solución de problemas (teórico-prácticos). La realización de las acciones mencionadas en la resolución de problemas, permite a los estudiantes: compreender la importancia de la Ciencia Física y estructurar sus conocimientos acerca de la Física, atendiendo a los requisitos del pensamiento científico actual.Resumen en Inglés: The aim of this work is to propose an alternative for the solution of difficulties present in learning Physics, in correspondence with the current demands. This new teaching form is based in the Historical-Cultural focus, the Theory of the Activity and Theoretical Generalization, and is developed through the structural-functional method for the organization of the content to learn and the regularities of the study activity that provides a more active position of the learners, starting from the realization of actions so important as the modeling, the experimentation and the simulation in classroom for the solution of problems (theoretical-practical). The realization of the actions mentioned in the resolution of problems, allows to the students to understand the importance of the Physical Science and to structure their knowledge about Physics, fullfilling to the requirements of the current scientific thought. |
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Pesquisa em Ensino de Física Indicadores para avaliação da formação e aproveitamento vocacional em ciências exatas: um estudo de caso Arany-Prado, Lilia I. Resumen en Portugués: São apresentados resultados de uma auto-avaliação abrangente do curso de graduação de Astronomia do Observatório do Valongo da Universidade Federal do Rio de Janeiro. Foram criados indicadores capazes de quantificar os reflexos dos aperfeiçoamentos curricular e institucional sobre a formação e aproveitamento vocacional ao longo de 30 anos. notável nesse estudo que a instituição caracteriza-se por: i) seu rápido desenvolvimento recente; ii) ter a graduação como um investimento de longa duração e possuir uma base de dados quase completa; iii) estar inserida em uma sociedade jovem (Sociedade Astronômica Brasileira), com alta taxa de crescimento. Isso permitiu diagnosticar a trajetória institucional e a adequação da estrutura do curso às diferentes necessidades da carreira. Mostra-se que, tratando-se de ciência exata, o aumento dos percentuais de alunos formados e a diminuição do tempo permanência na graduação não são suficientes, ou mesmo adequados, para avaliar a eficiência do ensino.Resumen en Inglés: We report the results of the self-evaluation of the Astronomy Bachelor Course of the Observatório do Valongo, Universidade Federal do Rio de Janeiro. We have created data indicators capable of quantifying the impact of curriculum and institutional improvements on the student’s background and career development in the last 30 years. It is remarkable that the institution in study: i) has undergone appreciable recent development; ii) has its graduation course as a long term investment and an essentially complete database on past professors and students; iii) is inserted in a young scientific Society (Sociedade Astronômica Brasileira), which has shown marked recent maturation and a large rate of growth. This enabled us to diagnose the evolution of the institution and its suitability to the different requirements of the astronomical career. We show that, in the hard science field, the increase of the number of graduated students and the decrease of the time spent as an undergraduate student are not sufficient, or even adequate, to evaluate the efficiency of education in science. |
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História da Física e Ciências Afins A função do movimento rotacional nas teorias dos pré-socráticos Baptista, José Plínio Resumen en Portugués: Apresentamos no presente trabalho uma descrção possível do processo responsável pela migração da matéria devido à ação do movimento turbilhonar no interior da substância primordial dos pensadores pré-socráticos. Ressaltamos a dificuldade de se aplicar esta interpretação à teoria cosmogônica de René Descartes. Discutimos brevemente a contestação de Paul Tannery quanto à infinitude do Àpeiron.Resumen en Inglés: We give in this work a possible interpretation of the process due to the action of the rotational movement on the primordial substance of the pre-socratics thinkers which results in the separation of its light components from the heavier one. We give also some arguments for the difficulty to extending this interpretation to the cosmogonic theory of René Descartes. |
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