Based on the learning theory of David Ausubel, an experimental introductory college physics course in electromagnetism was organized and taught to students of science and engineering. Four equivalent groups of students, forming two pairs of experimental-control groups participated in the study. One of these pairs was taught under a selfpaced format and the other under a traditional lecture approach. According to Ausubel's theory, the most inclusive, most general ideas, phenomena, and concepts should be presented early in instruction to serve as conceptual "anchorage" for subsequent learning. Following this principle, Maxwell's Equations and inclusive concepts such as electromagnetic force and electromagnetic field were introduced, in the experimental groups, at the beginning of the course in order to serve as basis for subsequent presentation of electric and magnetic phenomena. The control groups followed a traditional content organization found in most textbooks on the subject, which starts with electricity, followed by magnetism, and ends with electromagnetic phenomena and the Maxwell Equations. Traditional achievement measures and concept association tests were used to search for differences, that could arise from the two different organizational approaches, in terms of the student's ability to apply, relate, differentiate and hierarchically organize electromagnetic concepts. No significant differences in achievement were found in terms of traditional measures such as unit-tests, quizzes and exams. However, in terms of concept learning there was evidence that the Ausubelian approach fostered concept differentiation, relatedness and meaningful hierarchical organization to a greater extent than the traditional approach, specially in the self-paced program comparisons. These results are both consitent with and supportive of Ausubel's theory and provide evidence that lhis theory is useful for physics instruction and for research in physics education.

Esta dissertaçãopropõe a aprendizagem de conceitos de termodinâmica e eletromagnetismo a partir do uso de processos e equipamentos culinários no ensino de Física. O trabalho é composto por uma revisão de literatura, relato de experiências de sala de aula envolvendo processos e equipamentosculinários, uma avaliação das práticas e material de apoio ao professor de Física. O referencial teórico no qual nos baseamos é a Teoria dos Campos Conceituais, de Gérard Vergnaud. A proposta foi implementada na disciplina de Física II com alunos3º semestre da Educação de Jovens e Adultos (EJA), do Curso Técnico em Administração do Instituto Federal Sul Rio-Grandense (IFSUL), campus Sapucaia do Sul, RS, Brasil. Foram realizados dez encontros semanais com duração de 90 minutos. A avaliação da proposta é positiva, tanto em termos de aprendizagem como em termos motivacionais. Observou-se uma melhora na qualidade das respostas comparando-se os primeiros questionários com os posteriores e também relato unânime de que a prática na cozinha contribuiu para despertar o interesse por aprender Física. O produto educacional resultante é uma hipermídia de apoio ao professor de Física composto de atividades, que podem ser abordadas independentemente, abrangendo cinco unidades didáticas originadas nos encontros.A hipermídia encontra-se disponível em CDROM no Apêndice B da dissertação. / This dissertation proposes the learning of thermodynamics and electricity concepts from the use of kitchen processes and instruments. The work is composed of a literature review, a description of classroom experiences involving those processes and instruments, an evaluation of these practices, and a support material for physics teachers. The theoretical framework was GérardVergnaud’s Conceptual Fields Theory. The proposal was implemented in the Physics II subject with students of the third semester of Young and Adult Education, in the Administration Technical Course of the Sul Rio-Grandense Federal Institute, Sapucaia do Sul Campus, RS, Brazil. Ten 90 minutes weekly meetings were conducted. The evaluation of the proposal is positive, both in learning and in motivational terms. During the classes happened a visible improvement on the answers comparing the first and the last ones and also the unanimous report that the practice in the kitchen helped to awake an interest for learning physics. The resultant educational product it’s a Support Hypermedia for Physics Teachers composed by activities, that can be used separately, addressing five of the units generated in the meetings. The hypermedia is available in CDROM at the dissertation’s appendix B.

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:36:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_9518_Dissertacao_Marcio_Oliveira_da_Rocha-versão final que foi para a biblioteca central.pdf: 1919681 bytes, checksum: 72257f56701af13353b57c1c15932bae (MD5) Previous issue date: 2015-12-17 / CAPES / Este estudo relata a aplicação de uma Unidade de Ensino Potencialmente Significativa para o ensino do conceito de Campo no Eletromagnetismo em uma escola publica estadual. Esta Unidade de Ensino foi elaborada com base nos pressupostos da Teoria da Aprendizagem Significativa e aplicada em uma turma da terceira série no primeiro trimestre de 2015. Os instrumentos utilizados para a coleta de dados foram: as atividades realizadas pelos estudantes, os questionários de identificação de conhecimentos prévios e de avaliação da aprendizagem e o questionário de avaliação dos recursos instrucionais. Para a análise dos dados, adotou-se um enfoque qualitativo e foi utilizado como referencial metodológico a Análise de Conteúdo de Bardin (1977). A análise qualitativa das atividades e do questionário de avaliação de aprendizagem mostraram que os estudantes se apropriaram, gradualmente, dos conceitos trabalhados na Unidade de Ensino e foram capazes de aplicá-los de forma adequada para solucionarem as situações-problema propostas. Os resultados obtidos no questionário de avaliação dos recursos instrucionais indicaram que o uso dos experimentos, dos vídeos e das simulações computacionais contribuíram para despertar o interesse dos estudantes para o conteúdo abordado na Unidade de Ensino. Dessa forma, os resultados indicaram que a Unidade de Ensino Potencialmente Significativa elaborada com base nos pressupostos da Teoria da Aprendizagem Significativa para introduzir os conceitos de campo elétrico e magnético foi exitosa. / This study reports the application of a Potentially Meaningful Teaching Unit for teaching the concept of field in the electromagnetism in a public school state. This teaching unit was elaborated based on the assumptions of the Meaningful Learning Theory and applied in a class of third grade the first quarter of 2015. The instruments used for data collection were: The activities of the students, the identification of questionnaires prior knowledge and assessment of learning and questionnaire evaluation of instructional resources. For data analysis, we adopted a qualitative approach and used as a methodological reference the Content Analysis of Bardin (1977).The qualitative analysis of activities and learning evaluation’s questionnaire showed that students have appropriated, gradually, the tackled concepts in teaching unit and they were able to apply them to solve the proposed problematical situations. The results of the questionnaire evaluation of instructional resources indicated that use of experiments, videos and computer simulations contributed to raise the interest of students for the content addressed in teaching unit. Thus, the results indicated that the Potentially Meaningful Teaching Unit, elaborated based on the assumptions of the Meaningful Learning Theory to introduce the concepts of electric and magnetic field has achieved the goals of this work.

Orientador: Prof. Dr. Marcelo Bender Perotoni / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, 2017. / Nos últimos anos, estudos e pesquisas relacionados à substituição de armas convencionais que tem como princípio de funcionamento a combustão da pólvora ou de outros produtos químicos explosivos vem se tornando mais frequente. Nesse contexto as armas eletromagnéticas ganham destaque, visto que se utilizam da eletricidade como fonte de energia e o eletromagnetismo como princípio para lançamento de projéteis em velocidades muito mais elevadas do que aquelas alcançadas normalmente via explosivos. Este trabalho descreve a teoria, a construção e modelagem de um protótipo de pequenas dimensões de um coilgun ¿ propulsor eletromagnético que dispara um projétil metálico ferromagnético, cuja operação se assemelha aos motores elétricos lineares, que acionam fechaduras magnéticas e atuadores. O projeto apresenta baixo custo, envolve construção com elementos que podem ser facilmente encontrados, contudo, envolve conceitos relativamente sofisticados de eletromagnetismo. São discutidos os modelos de circuito do coilgun, análise da força magnética exercida no projétil e representações gráficas dos campos produzidos a partir de um simulador eletromagnético via software. A instrumentação usada para medida da velocidade do projétil também é apresentada, com dados de medições. Por fim, como principal objetivo do trabalho, é proposta uma solução inovadora ao problema da desaceleração do projétil no interior do coilgun, sendo implementado um circuito eletrônico com corte do pulso de corrente, o qual permite melhores índices de eficiência. / Recent investigations have been focused on the substitution of conventional powder-based weapons. In this context electromagnetic weapons get prominence, which use electricity as the energy source and electromagnetism as launching principle for projectiles at much higher speeds than those normally achieved via explosives, resulting, among other benefits in a much lower explosion risks. This work describes the theory and prototyping of a small-size coilgun ¿ an electromagnetic propellant device that shots a metal projectile whose operation is similar to the linear electric motors that usually drive magnetic locks and actuators. This project has low cost, it is based on easily available parts, nevertheless, relies on sophisticated concepts of electromagnetism. In this work, proper coilgun circuit models are presented, as well as the analysis of the exerted magnetic force on the projectile with images of the electromagnetic fields provided by an electromagnetic simulator via software. Instrumentation for the muzzle velocity is also presented, along with all the measurement data. Lastly, as the main objective of this work, it is proposed a novel solution to the coilgun velocity optimization by switching off the current, which allows improved efficiency levels of the device.

Orientador: Prof. Dr. Francisco Eugenio Mendonça da Silveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Física, 2017.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T04:26:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 197324.pdf: 1722331 bytes, checksum: 1682fc57407fb9bfd38761760801bcc1 (MD5) / A regulamentação nacional e internacional sobre limitação da exposição à radiação eletromagnética não resolve a polêmica sobre efeito biológico da radiação de radiofreqüência, por outro lado tem havido muita discussão, pesquisa e indicativos de que mesmo em níveis abaixo dos limites estabelecidos nas normas existe risco biológico dessa radiação. Muitas cidades brasileiras têm legislado sobre limitação a campos eletromagnéticos, muitas vezes sem justificativa plausível. Em 02 de Julho de 2002, o Conselho Diretor da Agência Nacional de Telecomunicações, ANATEL, aprovou a Resolução no 303, sobre a limitação da exposição à radiação eletromagnética, o que começa a resolver parte da discussão. Como contribuição ao equacionamento da polêmica, o presente estudo revisa a literatura e pesquisas sobre os efeitos biológicos da radiação eletromagnética, analisa a elaboração das normas e as definições de seus limites, bem como realiza medição do campo eletromagnético em um ambiente urbano típico brasileiro, uma cidade de médio porte - Florianópolis; contribuindo, não para a solução do problema, mas para seu sensato encaminhamento. Por fim, conclui ser necessária a observância aos limites das regulamentações, pela avaliação in loco dos níveis de campo eletromagnético, através do permanente monitoramento, bem como que a continuidade da pesquisa sobre efeitos biológicos, deixe o plano das especulações, para definições mais precisas e viáveis para a sociedade tecnológica.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-07Bitstream added on 2014-06-13T19:12:17Z : No. of bitstreams: 1 pereira_fp_me_ift.pdf: 702867 bytes, checksum: f7fc9729ffd27469017f6b87c0acb9f9 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O píon e o káon, como estados ligados quark-antiquark, são sistemas apropriados para o estudo de aspectos da QCD em regiões de energias baixas e intermediárias. Estes mésons vêm recebendo muita atenção, quando se usa o modelo de quark constituinte no formalismo do cone de luz para testar o regime não-perturbativo da QCD. O fator de forma eletromagnético do píon e do káon é calculado em um modelo teórico de campo pseudo-escalar com quarks constituintes, e sua estrutura é apresentada através da corrente eletromagnética extraída dos diagramas de Feynman triangulares. Utilizando tais diagramas, são obtidas as componentes J IND.'pi'POT.+ e J IND.'pi'POT.-; para o píon, e as componentes J IND.'capa'POT.+ e J IND.'capa'POT.-; para o káon, da corrente eletromagnética no formalismo do cone de luz. Através destas correntes, são obtidos os fatores de forma, levando-se em conta momentos transferidos baixos e intermediários. Por meio da abordagem de Feynman, além do fator de forma eletromagnético, são calculados a constante de decaimento e o raio desses mésons no formalismo do cone de luz. Uma concordância muito boa em relação aos dados experimentais é obtida. Foi mostrado que os termos de pares são essenciais para manter a covariância completa do formalismo. Este trabalho restringiu-se ao estudo dos elementos de matriz da corrente eletromagnética na camada de massa. / The pion and kaon, as quark-antiquark bound states, are appropriate systems to study aspects of QCD at low and intermediate energy regions. The pion and kaon has indeed received much attention, being used the constituent quark model in the light-cone formalism, to check the nonperturbative regime of QCD. The electromagnetic form factor of the pion and kaon is calculated in a pseudoscalar field theoretical model whith constituent quarks, and your structure is present in terms of the eletromagnetic current extracted of the triangle diagrams. Using this diagrams, was obtained the components J IND.'pi'POT.+ e J IND.'pi'POT.-; for the pion, and the J IND.'capa'POT.+ e J IND.'capa'POT.-; for the kaon, of the electromagnetic current in the light-cone formalism. Following, the form factor of these mesons are obtained, considering low and intermediate transfer momenta. By means of the Feynman approach, besides of the light-cone form factor, is obtained the constat decay and charge radius for this mesons in the light-cone formalism. A fairly good agreement with experiment is obtained. It is shown that the quark-antiquark pair terms are essential for retaining full covariance. This work was restricted to the study of on-shell current matrix elements

Este trabalho relata a utilização de tópicos ligados à Astronomia, como motivação educacional, a fim de inserir o estudo das radiações eletromagnéticas com abordagem na Física Moderna e Contemporânea. Em geral, a bibliografia atual disponível trata deste assunto (sob o título “ondas eletromagnéticas”) no capítulo relacionado a “ondas”, dentro da Física Clássica, não abordando assim, conceitos da Física Moderna: dualidade onda partícula, quantização da energia, efeito fotoelétrico, Lei de Planck, etc. O tema foi abordado utilizando atividades práticas: observação do Sol, observação do céu com telescópio, simulação computacional através de applets disponíveis na Internet, atividades de laboratório, sempre partindo de aspectos relacionados à Astronomia. A proposta foi aplicada em uma turma de terceira série de Ensino Médio, do Instituto Estadual de Educação de Sapiranga, cidade do Vale do Rio dos Sinos. Este trabalho foi embasado pela Teoria de Aprendizagem Significativa de Ausubel e de Novak, e pela Teoria de mediação de Vygotsky. A partir dos dados colhidos através de testes comparativos, entrevistas e depoimentos dos alunos, foi possível detectar que eles estiveram motivados para a aprendizagem, sendo que alguns inclusive passaram a interessar-se mais pela disciplina de Física. Ao finalizar a aplicação desta proposta de trabalho, foi criado um CD com textos, simulações e sugestões para aplicações em sala de aula.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia. Departamento de Engenharia Elétrica, 2015. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2015-07-07T17:40:49Z No. of bitstreams: 1 2015_AgostinhoLinharesdeSouzaFilho.pdf: 2502643 bytes, checksum: c67662a249c9e609ce753a7345ca7518 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2015-08-19T13:06:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_AgostinhoLinharesdeSouzaFilho.pdf: 2502643 bytes, checksum: c67662a249c9e609ce753a7345ca7518 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-08-19T13:06:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_AgostinhoLinharesdeSouzaFilho.pdf: 2502643 bytes, checksum: c67662a249c9e609ce753a7345ca7518 (MD5) / A proliferação de estações de radiocomunicação, em especial de estações radiobase, levantou uma preocupação mundial quanto aos possíveis efeitos à saúde associados aos campos eletromagnéticos radiados pelas antenas. Uma estação de radiocomunicação opera em conformidade às normas quando os valores de campos elétrico e magnético observados no ponto de máxima exposição atenderem aos limites estabelecidos. No caso de estação radiobase instalada em área ampla e aberta, esse ponto ocorre na direção de máxima radiação da antena e se localiza, usualmente, entre algumas dezenas a poucas centenas de metros de distância. Em ambientes urbanos que possuem relevante densidade predial, para a determinação do ponto de máxima exposição, é necessário utilizar o modelo que melhor reflita os mecanismos de propagação da onda eletromagnética. Nesse contexto, o objetivo geral deste trabalho é caracterizar o ambiente, do ponto de vista eletromagnético, de tal forma a auxiliar na avaliação da exposição humana a sinais de radiofrequência. A proposta leva em conta as características da antena do sistema radiante, como ângulo de meia-potência e lóbulos laterais; os mecanismos de propagação da onda eletromagnética, como visada direta, multipercurso e difração; e a representação da pessoa exposta. O objetivo específico é apresentar uma metodologia consistente, que identifique o local de máxima exposição, a fim de auxiliar na avaliação da conformidade de uma estação de radiocomunicação em relação aos limites de exposição humana a campos eletromagnéticos. O propósito é definir criteriosamente os pontos de medições em qualquer ambiente, urbano ou não, para que seja realizada a adequada avaliação da conformidade. A precisão da técnica é demonstrada por meio da aplicação da proposta em cenários simulados e reais. Embora o foco do trabalho seja as estações radiobase, a metodologia é geral e pode ser utilizada, por exemplo, na avaliação de sistemas de radiodifusão. O estudo sobre possíveis efeitos adversos à saúde está fora do escopo deste trabalho.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-05-25Bitstream added on 2014-06-13T19:52:37Z : No. of bitstreams: 1 souzafilho_mp_dr_bauru.pdf: 1693823 bytes, checksum: 2fa628ce1854cc10ce117567babf3b80 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O objetivo central deste trabalho é a Tese de que o processo dialético entre o erro e a verdade, entre a razão e a experiência, propicia a formação de novas zonas do perfil epistemolótico e, consequentemente, contribui para a aquisição de um conhecimento mais sistematizado e mais elaborado. O estudo da epistemologia de Bacharel por meio de suas características: histórica, descontinuísta, dialética e racionalista, e também, pelas noções de obstáculos epistemológicos e perfil epistemológico, fornece subsídios que nos ajudam a compreender a importância do erro e da verdade no desenvolvimento e na aquisição de conceitos. Trata-se de uma pesquisa teórica e empírica. Primeiramente, pro meio de uma recorrência histórica regressamos à história do eletromagnetismo. As concepções deste período se enquadram em duas regiões do perfil: a idéia de ação a distância e noção da teoria de campo. Podemos verificar a importância do erro e da verdade para a formação de uma nova zona do perfil. Em seguida, no campo pedagógico, fizemos uma pesquisa de campo. Elaboramos um curso de extensão universitária denominado Fundamentos Históricos do Eletromagnetismo e, aplicamos aos alunos do curso de licenciatura em Física da UNESP/Bauru durante o ano letivo de 2006. Os encontros ocorriam quinzenalmente, nos quais, estudávamos alguns episódios históricos relevantes da temática proposta. A metodologia da análise foi dividida em três etapas do processo de psicanálise propostas por Santos (1998): Na conscientização, aplicamos um questionário logo no primeiro dia de aula. A desestruturação consistiu na gravação dos encontros para análises (gravação, transcrição e interpretação de dados). Esta etapa foi dividida em dois módulos que ocorreram no primeiro e segundo semestres letivos. No primeiro módulo, estudamos o período até a descoberta do eletromagnetismo... / The central goal of this work is the Thesis that the dialectic process between error and truth and, between reason and experience, propitiates the formation of epistemological profiles, new zones, and consequently, it contributes for the acquisition of a better knowledge. The study of the Bachelard's epistemology through its historical, discontinuous, dialectical and relationalist characteristics and, through the notions of epistemological obstacles and profiles supplies subsidies that help us to understand the importance of the error and of the truth in the development and acquisition of news concepts. This is a theorical and empirical research. First, through a historical recurrence we return to the history of the electromagnetism. The conceptions of this period show two zones of the profiles: Action at a Distance and theory of field. We can verify the importance of the error and of the truth for the formation of the epistemological profiles's new zones. In the pedagogical field, we did a research in the classroom with some students. We elaborated a course of extension. It has been called Historical Fundaments of the electromagnetism and, we applied it to the students of the Physical Teaching Course at Unesp/Bauru during the year of 2006. The meeting happened biweekly, in which, we studied some excellent episodes of thematic proposal. The methodology of analysis was divided in three stages of the psychonalysis process proposals by Santos (1998). In the awareness, we applied a questionnaire in the first day of class. The destabilization consisted in the recording of the meeting for analysis (recording, transcription and interpretation of the data). This stage was divided in two modules that had occurred in the first and second semesters of the year. In the first module, we studied the period until the discovery of eletromagnetism and, in the second module, its posterior interpretations... (Complete abstract click electronic access below)