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.

Neste trabalho, além de investigarmos o tipo de representação mental (proposições, imagens ou modelos mentais) utilizado por estudantes de Física Geral na área de Mecânica Newtoniana, tentamos identificar possíveis modelos mentais que estes estudantes teriam sobre alguns conceitos físicos. Baseamos nosso estudo na Teoria dos Modelos Mentais de Johnson-Laird. Estudantes de nível universitário foram observados durante dois semestres com o objetivo de determinar o tipo de representação mental que eles teriam utilizado durante o curso, quando resolviam os problemas e as questões propostas nas tarefas instrucionais. Foi realizada uma entrevista no final do curso com a finalidade de encontrar elementos adicionais que nos permitissem inferir modelos mentais sobre conceitos físicos usados pelos estudantes na elaboração de suas respostas. Os resultados desta pesquisa sugerem a importância dos modelos mentais na compreensão e uso dos conceitos físicos. Parece que quanto mais “elaborados” os modelos mentais, mais facilmente os alunos poderiam compreender situações e contextos distintos daqueles trabalhados em aula.

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-11-07T19:11:33Z No. of bitstreams: 1 ELISAMA ERALDENE MARQUES LIMA – DISSERTAÇÃO (PPGFísica) 2014.pdf: 760068 bytes, checksum: 6115401533b8caeb632c4666b961caa1 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-07T19:11:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ELISAMA ERALDENE MARQUES LIMA – DISSERTAÇÃO (PPGFísica) 2014.pdf: 760068 bytes, checksum: 6115401533b8caeb632c4666b961caa1 (MD5) Previous issue date: 2014-09-26 / CNPq / Neste trabalho, estudamos as propriedades termodinâmicas da condensação de Bose-Einstein (CBE) para um gás de bósons relativísticos no contexto da teoria quântica de campos não-comutativa. Tais teorias foram introduzidas como uma generalização da mecânica quântica em um espaço-tempo não-comutativo. Nosso principal objetivo é investigar em que regimes de temperatura e/ou energia a não-comutatividade pode caracterizar algum comportamento distinto nas propriedades de um condensado de Bose-Einsteindes-crito por um gás bosônico relativístico. Usamos uma teoria baseada no conceito de campos não-comutativos, são introduzidos os parâmetros θ e σ que atuam como reguladores para a teoria, ambos desempenham um papel fundamental na modificação das relações de dispersão do campo bosônico não-comutativo em estudo, o que leva a possíveis consequências fenomenológicas. Expressões analíticas para a fração de partículas no condensado, energia interna, pressão e calor específico do sistema são obtidas através de aproximações baseadas em expansões nos parâmetros não-comutativos, cujos resultados são comparados com os obtidos através de cálculos numéricos. Os efeitos da não comutatividade nas propriedades do sistema são discutidos, então é encontrado que as modificações introduzidas nessa teorias e tornam mais relevantes no regime de altas temperaturas. / In this work, we study the thermo dynamic properties of the Bose-Einstein condensation (BEC) for a relativistic Bose gas in the context of the non commutative quantum field theory. Such theories was introduced as a generalization of quantum mechanics on a non commutative space time. Our main goal is to investigate in which temperature and/or energy regimes the non commutativity can characterize some influence in the properties of Bose-Einstein condensation described by a relativistic bosonic gas. We use a non com- mutative bosonic field theory introducing the non commutative parameters θ and σ. Both parameters play a key role in the modified dispersion relations of the non commutative bosonic field, leading to possibles triking consequences for phenomenology. Analytical expressions for the condensate fraction, internal energy, pressure and specifiche at of the system are obtained by expanding in a power series of the non commutative parameters. These results are compared with that one get by numerical methods. The non commuta- tive effects in the thermo dynamic properties of the system are discussed, then is found that the non commutativity exhibit caracteristics important at high temperature.

SOUSA, Danila Fernandes Tavares de. Dissipação no Modelo Fermi-Ulam. 2012. 131 f. Tese (Doutorado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-10-20T18:36:54Z No. of bitstreams: 1 2012_tese_dftsousa.pdf: 14704159 bytes, checksum: bf2d7f19ae743de453cdf3921e42e4fb (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-10-20T20:56:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_tese_dftsousa.pdf: 14704159 bytes, checksum: bf2d7f19ae743de453cdf3921e42e4fb (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-20T20:56:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_tese_dftsousa.pdf: 14704159 bytes, checksum: bf2d7f19ae743de453cdf3921e42e4fb (MD5) Previous issue date: 2012 / Neste trabalho, revisitamos o modelo do acelerador de Fermi, também conhecido como modelo Fermi-Ulam. Este modelo consiste de uma partícula clássica de massa unitária que está confinada e colidindo elasticamente entre duas paredes rígidas, uma delas sendo fixa e a outra dependente do tempo. A descrição da dinâmica é feita todas as vezes que a partícula colide com a parede móvel, de modo que o conhecimento dos valores da velocidade da partícula e do tempo no instante da colisão descrevem toda a dinâmica. Duas versões para este modelo são estudadas: a versão completa e a versão simplificada. Na versão simplificada, as duas paredes do modelo são assumidas como sendo fixas. O modelo Fermi-Ulam é um modelo conservativo, pois preserva medida do espaço de fases. Nossos resultados analíticos e numéricos para este modelo conservativo são apresentados e discutidos. Algumas propriedades dinâmicas para uma partícula sofrendo a ação de uma força de arrasto são obtidas para um modelo Fermi-Ulam dissipativo. A dissipação é introduzida via uma força de arrasto viscoso, como um gás, que é assumida como sendo proporcional `a velocidade elevada a um expoente γ, F = −ηV^{ γ}. As dinâmicas dos modelos são descritas por mapeamentos bidimensionais não-lineares obtidos via solucões da segunda lei de Newton. Nós provamos, analiticamente, que o decaimento para altas energias é dado por uma fração continuada que recupera as seguintes expressões: (i) linear para γ = 1; (ii) exponencial para γ = 2 e (iii) um polinômio de segundo grau para γ = 1.5. Os resultados numéricos mostram um comportamento polinomial para o decaimento da velocidade. Nossos resultados são discutidos para as versões completa e simplificada dos modelos. Os espaços de fases e as bacias de atração para alguns valores de γ são obtidos. Complementando nossos estudos sobre esta versão dissipativa do modelo Fermi-Ulam, um modelo misto também é proposto. Neste modelo, a partícula viaja através de dois meios distintos. Sua dinâmica é iniciada em um meio sem dissipação, digamos, um vácuo e em algum ponto ela entra em uma região dissipativa. A dissipação também é introduzida por uma força de arrasto viscoso, tal que F = −ηV^{γ}. Em particular, para o estudo do modelo misto utilizamos γ = 1 e γ = 2. O sistema é caracterizado pela relação de dois meios de comprimento λ. Nós mostramos que existe uma transição suave do regime de velocidade conforme λ é variado. Construímos os espaços de fases para as versões completa e simplificada dos modelos. Para os casos limites, λ=0 ou λ=1, o sistema comporta-se como um único meio.

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.

Neste trabalho, além de investigarmos o tipo de representação mental (proposições, imagens ou modelos mentais) utilizado por estudantes de Física Geral na área de Mecânica Newtoniana, tentamos identificar possíveis modelos mentais que estes estudantes teriam sobre alguns conceitos físicos. Baseamos nosso estudo na Teoria dos Modelos Mentais de Johnson-Laird. Estudantes de nível universitário foram observados durante dois semestres com o objetivo de determinar o tipo de representação mental que eles teriam utilizado durante o curso, quando resolviam os problemas e as questões propostas nas tarefas instrucionais. Foi realizada uma entrevista no final do curso com a finalidade de encontrar elementos adicionais que nos permitissem inferir modelos mentais sobre conceitos físicos usados pelos estudantes na elaboração de suas respostas. Os resultados desta pesquisa sugerem a importância dos modelos mentais na compreensão e uso dos conceitos físicos. Parece que quanto mais “elaborados” os modelos mentais, mais facilmente os alunos poderiam compreender situações e contextos distintos daqueles trabalhados em aula.

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.

Neste trabalho, além de investigarmos o tipo de representação mental (proposições, imagens ou modelos mentais) utilizado por estudantes de Física Geral na área de Mecânica Newtoniana, tentamos identificar possíveis modelos mentais que estes estudantes teriam sobre alguns conceitos físicos. Baseamos nosso estudo na Teoria dos Modelos Mentais de Johnson-Laird. Estudantes de nível universitário foram observados durante dois semestres com o objetivo de determinar o tipo de representação mental que eles teriam utilizado durante o curso, quando resolviam os problemas e as questões propostas nas tarefas instrucionais. Foi realizada uma entrevista no final do curso com a finalidade de encontrar elementos adicionais que nos permitissem inferir modelos mentais sobre conceitos físicos usados pelos estudantes na elaboração de suas respostas. Os resultados desta pesquisa sugerem a importância dos modelos mentais na compreensão e uso dos conceitos físicos. Parece que quanto mais “elaborados” os modelos mentais, mais facilmente os alunos poderiam compreender situações e contextos distintos daqueles trabalhados em aula.

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-11-05T20:45:40Z No. of bitstreams: 1 WAGNER OLIVEIRA DOS SANTOS – DISSERTAÇÃO (PPGFísica) 2017.pdf: 707943 bytes, checksum: f2f7e6d2f28889fe9d5b1bf8b99fbbcd (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-05T20:45:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 WAGNER OLIVEIRA DOS SANTOS – DISSERTAÇÃO (PPGFísica) 2017.pdf: 707943 bytes, checksum: f2f7e6d2f28889fe9d5b1bf8b99fbbcd (MD5) Previous issue date: 2017-08-09 / Capes / Nesta dissertação consideramos a proposta de modificação dos setores do fóton e do férmion via à teoria de campos efetiva de Myers-Pospelov. Esta abordagem tem como principal característica a violação da simetria de Lorentz através da introdução de operadores de altas ordens derivativas de dimensão-5 e campos constantes. Consequentemente,a quebra desta importante simetria conduz a relações de dispersão que sondam efeitos na escala de energia de Planck, onde efeitos da gravidade quântica devem ser relevantes. Isso nos motiva a estudar as possíveis consequências destas relações de dispersão modificadas no comportamento termodinâmico de gases compostos por fótons ou férmions. Será mostrado que a violação da simetria de Lorentz pode ser interpretada como uma pseudo-interação repulsiva ou atrativa entre as partículas. Mostraremos também, por exemplo, que a relação de dispersão modificada do fóton, implica em um aumento da entropia do sistema, isto é, a quebra da simetria de Lorentz pode conduzir a um aumento no número de estados acessíveis do sistema. Além disso, aplicamos as propriedades destes gases a radiação de corpo negro e a dinâmica estelar de anãs brancas no modelo de Chandrasekhar. / In this dissertation, we consider a proposal which modifies the gauge and fermion sectors via Myers-Pospelov effective field theory. The main feature of this approach is the Lorentz symmetry violation through the introduction of higher-derivatives operators of dimension-5 and constant fields. Hence, breaking this important symmetry leads to dispersion relations probing effects in the Planck energy scale, that in turn, sets the limit for which the quantum description of space-time becomes to be relevant. It motivate us to study the possible implications of these modified dispersion relations on thermodynamic behavior of photons and fermions gases. It will be shown that the breakdown of Lorentz invariance can be interpreted as a repulsive or attractive pseudo-interaction among the particles. Additionally, for instance, it will be shown that the presence of a deformed dispersion relation for photons entails an increase in the entropy of the system, e.g., the Lorentz symmetry violation may lead to an increase in the number of microstates available to the system. In addition, we apply the properties of these gases to black body radiation and stellar dynamics of white dwarfs in the Chandrasekhar model.