Licenciatura em Física

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A experimentação como abordagem para o ensino de Física: uma proposta do uso de lentes de gelatina como estratégia para o ensino de óptica geométrica
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP) , 2022-11-30) Trindade, Italo Rogerio Milani; Gonçalves, Eduardo Rogério
A óptica é um dos campos de estudo da física e os fenômenos por ela abordados estão presentes em diversas situações de nosso cotidiano. Um dos ramos que se destaca é o estudo de lentes, devido a diversas aplicações que vão desde a construção de microscópios e equipamentos de observação astronômica até a correção de alguns problemas de visão. Muitos estudos propõem a abordagem experimental como alternativa metodológica para o ensino de física, inclusive apresentando resultados promissores quando se analisa a aprendizagem dos estudantes. Em razão disso, o presente trabalho possui como principal objetivo a produção, com um baixo custo, de lentes esféricas feitas de gelatina para auxiliar no ensino, intencionando contribuir para a correção do fato de que, muitas vezes, o tema é tratado, em sala de aula, de maneira apenas teórica. Tanto as lentes quanto os lasers são de baixo custo de produção e são relativamente de fácil acesso. O experimento com a gelatina aproximou os efeitos ao máximo em relação às lentes convencionais.
Alguns formalismos matemáticos utilizados em espectroscopia de impedância – circuito RC
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 2022-12-06) Oliveira, Gabriel Willian Callegari de; Reis, Saulo Portes dos
Este trabalho discute alguns dos principais formalismos matemáticos utilizados em espectroscopia de impedância, técnica muito utilizada por estudantes de pós-graduação em áreas como: física, físico-química e ciências dos materiais. Esse ramo de estudo é pouco explorado em cursos de graduação, tendo por consequência poucas referências acessíveis a esse público, motivo pelo qual se nota uma procura por textos didáticos que abordam o conteúdo. Diante desse cenário, a presente monografia tem por objetivo servir como um material de orientação para os estudantes que se identificam ou necessitam aprender sobre o tema. No texto serão definidos conceitos físicos a partir de grandezas puramente reais ou complexas (para os casos em que a tensão é senoidal). Ainda que possa parecer paradoxal a utilização de números imaginários na definição de grandezas físicas reais, essa abordagem torna as operações matemáticas mais simples. Serão realizadas duas modelagens matemáticas para circuitos elétricos, sendo eles: puramente resistivos, puramente capacitivos e mistos (paralelo e série). A primeira demonstração é feita utilizando apenas números reais; logo após, a demonstração é realizada por meio de números complexos. Notamos que ambas modelagens (puramente real e complexa) são coerentes entre si. Também serão abordados outros formalismos (reais e complexos) utilizados em espectroscopia de impedância, classificando-os entre grandezas extensivas ou intensivas e as relações entre elas, por exemplo: impedância-resistividade, admitância-condutividade e capacitância-permissividade. Além disso, será discutido o conceito de Módulo elétrico, momento em que serão estabelecidas algumas analogias com o conceito físico de Módulo de Cisalhamento. Durante as demonstrações, alguns resultados importantes são levantados e discutidos, como por exemplo: a defasagem entre a tensão e a corrente em um capacitor e os significados físicos para os parâmetros reais e imaginários de cada grandeza complexa abordada no trabalho. Uma vez que os formalismos abordados são construídos a partir de números complexos, é de grande relevância que sejam representados também no plano complexo, ou seja, no diagrama de Argand-Gauss. Por último será demonstrado matematicamente a definição de tangente da perda dielétrica, em que o conceito é tratado de forma simples, discutindo qualitativamente a relação entre a dissipação e o armazenamento de energia em um dielétrico. As demonstrações matemáticas e as discussões teóricas, foram pensadas para serem de fácil compreensão, podendo contribuir para a aprendizagem dos estudantes que se interessem pela área.
Cálculo de integrais a partir do Teorema Fundamental do Cálculo aplicado à difeomorfismos
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 2023-09-29) Santos, Rafaela Coutinho de Oliveira; Reis, Saulo Portes dos
Na presente monografia, visamos desenvolver um método autoral de resolução de integrais a partir de funções inversas diferenciáveis denominadas de difeomorfismo. O teorema deste trabalho é fundamentado e estruturado na área de Cálculo Diferencial e Integral e nos basearemos principalmente no Teorema Fundamental do Cálculo. Desta forma, faz-se necessária uma revisão bibliográfica dos conteúdos comumente vistos nos cursos de Cálculo, o que também permitirá um paralelo entre a Física e a Matemática, corroborando em uma melhor compreensão de fenômenos físicos exemplificados ao longo dos capítulos. No desenvolvimento do teorema, utilizaremos algumas ferramentas matemáticas já existentes, tais como, derivadas, integrais e o estudo de funções inversas. Com esse aprofundamento, teremos a base necessária para aplicá-los e elaborar o teorema proposto. Dessa forma, os resultados esperados para esta monografia consistem em definir o difeomorfismo da maneira mais precisa possível, a fim de auxiliar na compreensão de cálculo de integrais menos triviais e obter uma visualização geométrica para análise de áreas das funções estudadas. Por fim, esperamos que o teorema em questão auxilie estudantes de graduação na área de exatas a obterem um conhecimento mais amplo das técnicas de integração.
Estudo das propriedades paraelétricas e ferroelétricas: uma revisão bibliográfica
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 2022-12-06) Teixeira, Marco Antonio de Mello; Reis, Saulo Portes dos
Um estudo feito acerca dos livros didáticos sobre eletromagnetismo, clássicos utilizados na graduação, levou a uma constatação: há uma escassez de materiais que tratam da ferroeletricidade. Essa escassez pode proporcionar a um discente de Física, Química ou Engenharias um fator que dificulte seus estudos nas Ciências de Materiais sobre ferroeletricidade. Dessa forma, os recursos que podem ser utilizados para os estudos de ferroeletricidade seriam artigos científicos, contudo, eles apenas se preocupam com os resultados experimentais, e pouco se dedicam em ensinar ferroeletricidade; outro recurso seria alguns livros que tratam somente sobre ferroeletricidade, entretanto, esses livros, além de possuir um custo alto, estão disponíveis apenas em Língua Inglesa. Diante do exposto, a proposta deste trabalho foi de revisar conteúdos de eletromagnetismo, mais especificamente, eletrostática no vácuo e em meios materiais, e desenvolver uma material que sirva de base para introduzir os conteúdos de ferroeletricidade. Além disso, outro objetivo foi dedicar aos estudos de ferroeletricidade, tais como a contextualização histórica, definições e mecanismos que favorecem a ferroeletricidade. Para isso, foram utilizados conceitos físicos e matemáticos acessíveis a discentes de graduação, além de que, aquilo que provavelmente não foi estudado na ementa dos cursos, fosse apresentado de forma mais didática, como células unitárias, redes cristalinas, domínios, paredes de domínios, estruturas cristalinas, entre outros. Nos textos, as discussões e demonstrações foram elaboradas de maneira a se aproximar dos conceitos que foram utilizados no capítulo da ferroeletricidade, de modo que o leitor possa se integrar de forma a se amparar na adesão dos conteúdos sobre ordens ferroicas, incluindo, obviamente, a ferroeletricidade. Além de demonstrações teóricas, foram feitas análises observadas em alguns resultados experimentais, para que o texto também se remetesse a análises reais, conjuntamente com argumentações utilizadas nas discussões teóricas.
Método variacional para autovalores de energia de aspectos vibracionais para a molécula de H2 confinada
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 2022-11-29) Fuzita, Alexandre Jitsuo; Silva, Josimar Fernando da
O presente trabalho aplica o Método Variacional para encontrar os autovalores de energia na molécula de Hidrogênio confinada, com o objetivo de calcular, numericamente, autovalores de energia para o estado fundamental da molécula de H2 no potencial de Morse confinado. A pesquisa foi realizada, primeiramente, de maneira exploratória, com o interesse em bibliografias que auxiliem na compreensão do Método Variacional e da molécula de H2. Em seguida, foram estudados os diferentes potenciais que podem descrever o movimento vibracional de moléculas diatômicas, no caso deste trabalho, o potencial de Morse confinado, ou seja, com restrições espaciais. Posteriormente, foi utilizado o Método Variacional para encontrar os autovalores de energia na molécula de H2 confinada, finalizando a comparação com os autovalores de energia encontrados na literatura. O estudo intenciona demonstrar a confiabilidade do Método Variacional para o potencial de Morse confinado na molécula de H2. Os resultados desta pesquisa básica podem contribuir e auxiliar em estudos sobre sistemas confinantes, como, por exemplo: aperfeiçoamento de diodos orgânicos emissores de luz (OLED’s) e avanços em estudos sobre o enovelamento de proteínas.
Metodologias ativas e as teorias interacionistas
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 2022-11-23) Ferrara, Vitor Hugo Dias; Amorim, Ivair Fernandes de
Este trabalho se dedica ao estudo das metodologias ativas e seu vínculo com os pressupostos interacionistas. Para tanto, procede a revisão bibliográfica que busca atender, primeiramente, dois objetivos: vislumbrar os principais conceitos e fundamentos da Epistemologia Genética e do Socio interacionismo, duas das principais teorias, além de se conhecer as técnicas e metodologias de ensino que são comumente chamadas de ativas. Como terceiro objetivo, encontra-se a análise do material didático, pois com intuito de verificar a relação das metodologias ativas com os pressupostos interacionistas, este trabalho busca uma reflexão pautada em um exemplo real de sua proposição em materiais didáticos. Elegeu-se, portanto, o material Currículo em Ação, adotado por indicação da Secretaria de Estado da Educação nas escolas públicas do Estado de São Paulo. Para a análise, foi utilizado o aparato teórico-metodológico da Hermenêutica Objetiva, proposta por Ulrich Oevermann, sociólogo alemão. Essa ferramenta possibilita a reconstrução empírica de protocolos extraídos de situações reais. Os resultados obtidos apontam para: a relação entre as metodologias ativas e os pressupostos interacionistas; o potencial analítico da Hermenêutica Objetiva para compreensão das contradições inerentes a protocolos oriundos de materiais didáticos impressos; um descompasso entre as metodologias ativas propostas pelo material analisados e os pressupostos interacionistas; e para as contribuições ao ensino de física a partir do devido embasamento nas teorias abordadas.
Popularização da ciência: ensino de astronomia em espaços não formais de aprendizagem
(IFSP, 2022-12-01) Elizeu, Daniela Lopes; Oliveira, Alexandre Melo de
Esta pesquisa aborda os espaços não formais de aprendizagem, locais que estão se tornando atrativos na divulgação científica e vêm ganhando visibilidade nas pesquisas acadêmicas por gerarem resultados positivos quanto a aprendizagem e assimilação de conteúdos. A Astronomia é uma das ciências mais antigas e vem sendo muito estudada a partir da observação do céu a olho nu. Embora haja inúmeros eventos astronômicos relatados em páginas de internet e grupos de discussão dessa ciência, esse conteúdo tem alcance restrito a alguns públicos. Diante desse cenário, a proposta deste trabalho é apresentar uma metodologia dinâmica de interação com a Astronomia em espaços não formais de aprendizagem. A pesquisa de campo foi desenvolvida em locais abertos, como parques da cidade ou locais com baixa luminosidade e bom fluxo de pessoas. Foram montados telescópios nesses lugares, e o público que transitava pelo local foi convidado a realizar observações do céu, identificando a Lua, constelações e outros objetos astronômicos visíveis nos dias das observações. Durante as observações, foram realizadas algumas perguntas como forma de registrar sua experiência nas observações para que, a partir delas, fosse analisado qual a relevância da atividade para o público. A partir do desenvolvimento desta pesquisa, foram obtidos dados acerca da experiência do público a fim de compreender como a Astronomia chega a ele, bem como a relevância da utilização de lugares não formais, assim como as estratégias para promover a divulgação científica da Astronomia. Após a análise dos dados, chegou-se que atividades de observações em espaços não formais são eficientes em despertar o interesse do público para a Astronomia.
Sequência didática para o ensino de termodinâmica baseada em experimentos utilizando materiais de baixo custo e fácil acesso
(IFSP, 2023-11-09) Queiroz, Max Alexandre Padua de; Oliveira, Alexandre Melo de
O presente estudo aborda uma sequência didática destinada ao ensino da Termodinâmica, fundamentada na utilização de experimentos que empregam materiais de baixo custo e fácil acesso, com o intuito de avaliar o impacto do ensino investigativo baseado em experimentação no processo de aprendizagem dos estudantes. Além disso, busca-se a compreensão dos conceitos físicos inerentes à Termodinâmica por meio de experimentos de baixo custo e fácil acesso, bem como a promoção do desenvolvimento de habilidades manuais e o estímulo ao trabalho em equipe. A pesquisa compreendeu a realização de nove experimentos em uma instituição de ensino estadual em Iturama, Minas Gerais, todos centrados no tema da Termodinâmica. Após a execução de cada experimento, os discentes foram submetidos a questionários, cujas respostas foram posteriormente coletadas, compiladas e submetidas a análise. Os resultados obtidos revelaram que os estudantes demonstraram um substancial entendimento da sequência didática proposta, expressaram satisfação em relação às atividades realizadas e, de maneira notável, os discentes que presenciaram a condução dos experimentos apresentaram desempenho superior àqueles que não tiveram essa oportunidade. Portanto, a presente pesquisa conclui que a sequência didática desenvolvida exerceu um papel crucial no aprimoramento do desempenho dos alunos nas avaliações.

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