Resumo Poderia o mundialmente famoso brinquedo fidget spinner ser usado em sala de aula para ilustrar os conceitos de momento de inércia, torque e momento angular? Curiosamente, foram raros os artigos de ensino relacionados ao tema que foram publicados até a presente data. Neste trabalho apresentamos uma situação real composta por duas configurações experimentais extremamente simples de lançamento oblíquo de um spinner com e sem rotação inicial do tipo spin. Definimos por rotação do tipo spin como qualquer rotação em que o spinner gira em torno de um de seus eixos principais de simetria. A técnica escolhida para coleta dos dados foi a videoanálise, usando o software gratuito Tracker. Os principais resultados foram (i) Apresentar um experimento de execução rápida e fácil e que aborde de forma simultânea os conceitos de torque, momento angular orbital e momento angular de spin. (ii) Analisar de forma qualitativa as semelhanças e as diferenças entre as orientações dos momentos angulares orbitais e de spin nos dois tipos de lançamento oblíquo do spinner (iii) Obter uma estimativa quantitativa das magnitudes dos momentos angulares de spin em relação ao respectivo eixo principal de simetria do spinner, em ambos os casos.

Abstract Could the world-famous fidget spinner toy be used in the classroom to illustrate the concepts of moment of inertia, torque and angular momentum? Curiously, there are very few papers related to the topic that have been published so far. In this work, we present a real situation consisting of two extremely simple experimental configurations of oblique launching of a spinner with and without initial spin type rotation. We define spin type rotation as any rotation in which the spinner rotates around one of its main symmetry axes. The technique chosen for data collection was the video analysis, using the free software Tracker. The main results were (i) To present a fast and easy execution experiment that simultaneously approaches the concepts of torque, orbital angular momentum and spin angular momentum. (ii) Analyze in a qualitative way the similarities and differences between the orientations of the orbital and spin angular momenta for two types of oblique launching (iii) Obtain a quantitative estimative of the magnitudes of the spin angular momenta in relation to the respective symmetry axis of the spinner, in both cases.

Resumo Este trabalho apresenta um recurso didático experimental em alternativa aos clássicos experimentos para verificação da lei de Hooke e daqueles que utilizam sensores eletrônicos para o estudo de forças atuantes em estruturas estáticas. Desenvolvemos uma maquete de uma estrutura típica em treliças triangulares simples para pontes, com molas acopladas em cada barra da estrutura. Com essa maquete, é possível explorar as potencialidades para a obtenção de resultados qualitativos e quantitativos sobre as forças que atuam nas barras da estrutura. As molas acopladas às barras da estrutura tem o propósito de nos permitir a visualização do comportamento de compressão ou tração e obter dados por medição direta das forças axiais atuantes em cada barra utilizando a lei de Hooke. Comparamos os valores experimentais das forças axiais de cada barra por medição direta com os resultados obtidos pelo método dos nós. Os resultados qualitativos e quantitativos dessa comparação indicam a viabilidade da utilização da maquete para fins didáticos.

Abstract This work presents an experimental teaching resource as an alternative to the classic experiments to verify Hooke's law and those that use electronic sensors to study forces acting on static structures. We developed a model of a typical structure in simple triangular trusses for bridges, with springs attached to each member of the structure. With this model, it is possible to explore the potential for obtaining qualitative and quantitative results on the forces acting on the members of the structure. The springs coupled to the structure's bars have the purpose of allowing us to visualize the compression or traction behavior and obtain data by direct measurement of the axial forces acting on each member using Hooke's law. We compare the experimental values of the axial forces of each member by direct measurement with the results obtained by the method of joints. The qualitative and quantitative results of this comparison indicate the feasibility of using the model for educational purposes.

Resumo Este trabalho apresenta uma possibilidade de montar um interferômetro similar ao empregado no famoso experimento de Michelson e Morley utilizando materiais de fácil acesso e a um custo muito inferior que os experimentos didáticos disponíveis no mercado. Neste artigo, o principal desafio é o de mover um dos espelhos por poucos milímetros, o que é possível usando um sistema confeccionado para esse fim, similar a uma alavanca. O alinhamento é outro grande desafio da montagem aqui proposta. Aqui se apresenta um dispositivo alternativo que possibilita o alinhamento do feixe com precisão suficiente para medir o comprimento de onda da luz do laser com erro relativo de 4%.

Abstract This work presents a possibility to carry out an interferometer, similar to the one used in the famous Michelson and Morley experiment, using easy access materials and at a much lower cost than the didactic experiments available in the market. The main challenge of this article is to move one of the mirrors by a few millimeters, which is possible using a home-made system similar to a lever. Alignment is another major challenge in this article. Here an alternative device is presented which enables the beam alignment with enough precision to measure the laser wavelength within 4% relative error.

Neste trabalho são discutidos os resultados de uma sequência didática baseada no método Peer Instruction para o ensino de circuitos elétricos, aplicada em sete turmas de ensino médio integrado a cursos técnicos. Os dados obtidos, em dois testes iguais, antes e depois da aplicação do método, foram analisados a partir do ganho normalizado ou ganho de Hake, e comparados a trabalhos na literatura nacional e internacional. Os resultados revelam que seis delas apresentaram ganhos compatíveis com aqueles esperados para turmas submetidas a estratégias de aprendizagem ativa, de acordo com a literatura nacional. Por outro lado, somente os resultados apresentados por três turmas permitiriam classificá-las como turmas em que ocorreu aprendizagem ativa, considerando valores estabelecidos na literatura internacional. Nossos resultados corroboram a ideia de que a sequência didática pode ser utilizada como mediadora da relação ensino-aprendizagem para a discussão de circuitos elétricos.

In this paper the results of a didactic sequence based on the Peer Instruction method for the teaching of electrical circuits are discussed. The didactic sequence was applied in seven classes of integrated technical courses at high school level. The data obtained in two equal tests before and after the application of the method were analyzed from the normalized gain or gain of Hake, and compared with Brazilian and international literature. The results show that six of them had consistent normalized gains with those expected for classes under active learning strategies, according to the Brazilian literature. On the other hand, only the results reported by three groups allow classifying them as classes where there was active learning, considering values established in the international literature. Our results strength the idea that the teaching sequence can be used as a mediator of the teaching-learning for the discussion of electrical circuits.

Neste trabalho propomos e investigamos uma proposta didática para o ensino de espelhos esféricos baseada na associação entre uma metodologia de aprendizagem ativa com a estratégia de analogias ponte e conceitos âncora. A atividade era constituída por dois experimentos sucessivos sobre as características de imagens virtuais conjugadas por um espelho esférico côncavo e a dependência de seu tamanho relativo com a posição do observador (ângulo visual). O público-alvo era composto por quatro turmas distintas de ensino médio de uma escola da rede federal. Todo o procedimento foi acompanhado de um material escrito na forma de questionário. Para analisar qualitativamente os diferentes tipos de resposta e também a evolução dos estudantes foi utilizada a taxonomia de reações de Chinn e Brewer. Os resultados obtidos revelam as seguintes conclusões: (i) Ratifica a crítica presente na literatura que o emprego isolado do conflito cognitivo não conduz a mudanças significativas nos conceitos prévios da grande maioria dos alunos. (ii) A estratégia de associar uma metodologia de aprendizagem ativa que provoque o conflito cognitivo com as analogias ponte foi bem sucedida em viabilizar uma mudança da teoria da maioria dos alunos (iii) A necessidade de pesquisas quantitativas complementares para avaliar ganhos de aprendizagem.

In this paper we propose and investigate a teaching proposal about convergent mirror based on the association between an active learning methodology and method of bridge analogies and anchorings concepts. The activity consisted of two successive experiments on the characteristics of virtual images formed by the concave spherical mirror and dependence on their relative size with the observer position (visual angle) were. Four high school distinct classes of the federal system of education formed the target audience. The whole procedure was accompanied by a written material as worksheets. To evaluate qualitatively their different types of reaction and also the evolution facing the anomalous data from the first experiment, we used the reactions taxonomy created by Chinn and Brewer was used. The results show the following conclusions: (i) it ratifies the present criticism in the literature that the isolated use of cognitive conflict does not lead to significant changes in the previous conceptions of most pupils; (ii) The strategy of associating an discrepant experiment causing cognitive conflict with another bridge experiment, of predictable result that rescue anchoring correlated ideas by analogy, has been successful in achieving a theory change in the most of students; (iii) The need for further quantitative research to evaluate learning gains.

No presente trabalho discutimos a abordagem utilizada por alguns livros didáticos de física de nível médio sobre o fenômeno da refração luminosa. Nos capítulos introdutórios à refração da luz, imagens de objetos parcialmente imersos em recipientes preenchidos com água, apresentam-se “quebradas” e, em alguns casos, “separadas”, quando vistos lateralmente. Além de caracterizar os livros didáticos dentro de um conjunto de critérios estabelecidos, apresentamos também uma proposta experimental com o intuito de aprofundar a discussão acerca do tema. Usando a lei de Snell-Descartes, mostramos medidas relacionadas às posições das imagens formadas a partir de um canudo parcialmente imerso em diferentes níveis de água para dois tipos de recipientes: um de base circular e outro retangular.

In the present work we discuss the approach used by some high school physics textbooks about the phenomenon of light refraction. In the introductory chapters to the refraction of light, images of objects partially immersed in containers filled with water are presented ”broken” and, in some cases, ”separated”, when viewed laterally. Besides characterizing the textbooks within a set of established criteria, we also present an experimental proposal with the intention of deepening the discussion about the theme. Using the Snell-Descartes law, we show measures related to the positions of images formed from a straw partially immersed in different water levels for two types of containers: one of circular base and another rectangular.

Em geral, os artigos na área de ensino sobre propagação de pulsos ou de ondas estacionárias utilizam fios ou arames muito leves, cujos pesos são desprezíveis diante das tensões aplicadas. Essa aproximação simplifica tanto a equação de onda, tornando-a linear, como a relação entre a tensão e a velocidade da onda. Entretanto, esse procedimento restringe os experimentos e exige o uso de sensores e/ou equipamentos mais caros para extrair dados confiáveis. Diferentemente, o objetivo deste trabalho foi criar e analisar um experimento didático barato e eficiente para a obtenção da relação entre a velocidade e a tensão de um pulso e da densidade linear de uma corda, cuja massa não fosse desprezível. Nessa situação, a corda não fica em linha reta, mas pende devido ao seu próprio peso formando uma curva chamada catenária. Para a coleta de dados, foram empregados somente uma câmera de filmagem de um smartphone e um software gratuito de videoanálise. Os diferentes modelos teóricos aplicados na interpretação dos resultados permitiram uma compreensão mais ampla e profunda do experimento. A análise dos resultados revelou uma variação da acurácia e precisão de acordo com os modelos matemáticos adotados. Isso possibilitou uma interessante visualização de que o trabalho experimental não depende somente dos equipamentos empregados, mas é indissociavelmente entrelaçado com as respectivas teorias. Além disso, as diferentes formas de modelar um mesmo fenômeno, com uma gradação de complexidade, proporcionam abordagens ajustadas para os níveis médio e superior, bem como para os diversos cursos de graduação.

In general, the articles in the teaching area on pulses propagation or standing waves use very light wires or whose weights are negligible compared to the applied tensions. This approach both simplifies the wave equation making it linear as the relationship between the tension and the speed of the wave. However, this procedure restricts the experiments and requires the use of sensors and/or more expensive equipments to extract reliable data. In contrast, the aim of this work was to create and analyze a cheap and efficient educational experiment to obtain the relationship between the speed and the tension of a pulse and the linear density of a rope, whose mass was not negligible. In this situation, the rope is not straight, but hangs due to its own weight forming a curve called catenary. For data collection were employed only a camera of a smartphone and a free video analysis software. Different theoretical models applied in interpreting the results enabled a wide and deeper understanding of the experiment. The results showed a variation in the accuracy and precision according to the mathematical models adopted. This provided an interesting view, that is, the experimental work depends not only on the equipment used, but is entangled with the respective theories. Also, the different ways of modeling the same phenomenon, with a gradation of complexity, provide approaches adjusted to the high school and superior levels as well as for the various undergraduate courses.