In the present work we aimed to investigate how Isaac Newton’s theory of gravitation, present in Book III of Principia – System of World – was approached during the 19th century, when non-Euclidean geometries were being used in the study of mechanics on surfaces with curvature other than zero. For this, we carried out a study of the main aspects of Book III and the geometry used by Newton; we present the principles of non-euclidean geometry under discussion in the 19th century and we carried out a bibliographic search in the Royal Society’s database in search of works that related these two themes. As a result, we find only one work during the 19th century in which some Newtonian concepts of motion are discussed under Riemannian ideas of metric, in which the curvature of the adopted space does not influence the equations of motion. We therefore conclude that there was no differentiation, in terms of the movement of celestial bodies, in Newton’s absolute space even when non-Euclidean geometry brought new interpretations and possibilities.

No presente trabalho tivemos como objetivo investigar como a teoria de gravitação de Isaac Newton, presente no Livro III dos Principia – Sistema de Mundo – foi abordada durante o século XIX, quando as geometrias não-euclidianas estavam sendo empregadas no estudo da mecânica em superfícies com curvatura diferente de zero. Para isso, realizamos um estudo dos principais aspectos do Livro III e da geometria utilizada por Newton; apresentamos os princípios da geometria não-euclidiana em discussão no século XIX e realizamos uma busca bibliográfica na Royal Society em busca de trabalhos que relacionassem esses dois temas. Como resultado, encontramos apenas um trabalho durante o século XIX em que alguns conceitos newtonianos de movimento são discutidos sob as ideias riemannianas de métrica, em que a curvatura do espaço adotado não influencia as equações de movimento. Concluímos assim que não houve uma diferenciação, em termos dos movimentos dos corpos celestes, no espaço absoluto de Newton mesmo quando a geometria não euclidiana trazia novas interpretações e possibilidades.

Resumo No ensino de ciências, os relatos acerca de contribuições de personagens importantes da história da física são, por vezes, simplistas, focando apenas em experimentos ditos cruciais ou descobertas pontuais, sem levar em consideração aspectos do contexto em que o pesquisador estava imerso. Esse é o caso da figura de Thomas Young que, em relação à teoria ondulatória da luz, costuma ser associado ao experimento de dupla fenda, na maioria das vezes. Neste trabalho, propomos apresentar, de maneira detalhada, a contribuição dada por Thomas Young para o desenvolvimento da teoria ondulatória da luz dentro do contexto geral da época, com ênfase nos aspectos conceituais e epistemológicos, visando contribuir para a discussão de aspectos da Natureza da Ciência (NDC) no ensino de ciências.

Abstract In science teaching, reports concerning contributions from important characters in the History of Physics are, most of time, simplistic, focusing only on crucial experiments or specific findings, without considering the aspects of the context in which the researcher was immersed. This is the case of the figure of Thomas Young, who – regarding the wave theory of light – is often associated with the double-slit experiment. In this paper, we present, in a detailed way, the contribution given by Thomas Young for the development of the wave theory of light. Considering the general context of the time, we emphasize the conceptual and epistemological aspects, aiming to contribute for the discussion on Nature of Science (NoS) aspects in science teaching.

Resumo Distorções históricas podem levar a uma compreensão errada da ciência e trazer consequências indesejadas para o ensino de ciências. Neste trabalho trazemos um estudo de caso histórico em que uma modificação, por conveniência, na descrição de uma pesquisa acabou ocasionando uma distorção conceitual e procedimental que perdura na história. Trata-se de um exemplo de que atribuir fatos, conceitos e fórmulas a um personagem da história tem implicações maiores do uma simples ilustração.

Abstract Historical distortions can promote a misunderstanding on science and to bring undesirable consequences to science teaching. In this work, we discuss a historical case study in which the description of a research was conveniently altered during their dissemination. As consequence, a distortion of concepts and procedures persists in history of science. This historical case is an example that to attribute facts, concepts and equations to a historical character implies more than a simple illustration.

Resumo Os fenômenos envolvendo eletromagnetismo e conservação da energia durante o século XIX não se enquadravam no paradigma newtoniano vigente. Havia entre os estudiosos a necessidade de explicar tais fatos considerando-se "algo mais", não expresso até então. É nessa explicação que a Naturphilosophie, programa filosófico associado ao movimento romântico alemão do século XIX, parece oferecer novos caminhos para entender as ciências. Neste artigo, trazemos os principais aspectos da obra de Schelling, principal expoente da Naturphilosophie, e como seus pressupostos foram inseridos nas ciências físicas para explicar o eletromagnetismo e a conservação da energia.

Abstract Phenomena involving electromagnetism and conservation of energy during the nineteenth century did not fit the reigning Newtonian paradigm. Among scholars, there was the need to explain such facts considering "something more" that had not yet been expressed. Through this explanation, Naturphilosophie, the philosophical branch associated with the German romantic movement of the nineteenth century, seems to offer new ways of understanding the sciences. In this article, we present main aspects of the work of Schelling, the main exponent of Naturphilosophie, and how his assumptions were inserted into the physical sciences to explain electromagnetism and conservation of energy.

Resumo: Atualmente, educação científica e alfabetização científica estão estritamente relacionadas. Mesmo não sendo expressões sinônimas, nem mutuamente exclusivas, a correlação é enfatizada ao tratar-se do ensino de ciências. Assim, supõe-se que uma educação científica ideal pode promover a alfabetização científica. Entretanto, uma análise das principais referências da área mostra que tais conceitos não estão suficientemente claros quando é considerada a prática do professor. Neste artigo, apresentamos um estudo da literatura e mostramos que há uma lacuna entre propostas teóricas sobre alfabetização científica e ações reais do professor em aulas de ciências. Observamos ainda que não há consenso para afirmar quando um estudante pode ser considerado “cientificamente alfabetizado”.

Abstract: Nowadays, scientific education and scientific literacy are closely related, in spite of the fact that these expressions are not interchangeable or mutually exclusive. The correlation between these expressions lies on the fact that both deal with science teaching. Thus, it is the general belief that an ideal science education promotes scientific literacy. However, from the perspective of the educator’s practice, an analysis of the main references in the field show that such concepts are not properly defined. This paper presents a study of the literature and demonstrates that there is a gap between theoretical propositions on scientific literacy and educators’ real-life actions in class. This study also demonstrates that there is no consensus in establishing when a student may be qualified as ‘scientific literate’.

Aplicações da radiação infravermelha estão presentes em várias tecnologias modernas, usadas em áreas como medicina veterinária, na geologia, no monitoramento ambiental, no diagnóstico de doenças, bem como em aplicações militares. Entretanto, o histórico envolvendo as investigações que levaram ao seu descobrimento não aparece de modo aprofundado, perdendo-se uma excelente oportunidade de explorar aspectos conceituais e metodológicos presentes no episódio. Neste trabalho, analisamos o experimento de William Herschel (1800), considerado o descobridor da radiação infravermelha. Tanto o trabalho original de Herschel como as fontes secundárias que o analisam mostram que tal descoberta foi realizada num contexto que envolve vários problemas.

Infrared radiation applications are present in many current technologies used in areas like veterinary medicine, geology, environmental monitoring, disease diagnoses and also military applications. However, the history about infrared discovery is not deeply analyzed and an opportunity is lost to explore conceptual and methodological aspects from the episode. In this research, we analyze the experiments of William Herschel (1800), who is considered the discoverer of infrared radiation. Herschel's original paper and the secondary sources about it seem to demonstrate that this finding includes a complex context with many inquiry problems.

Apesar das várias controvérsias, o experimento das pás de Joule é considerado um experimento crucial para demonstrar a conservação da energia em sala de aula. Entretanto, na apresentação do experimento, muito da sua complexidade à época da sua execução é negligenciada e apresenta-se apenas o resultado final, desperdiçando um momento excelente para discutir com os estudantes todas as hipóteses e sutilezas envolvidas. Neste trabalho apresentamos o processo de reprodução utilizando materiais atuais de um experimento similar ao de Joule de 1850 em busca do equivalente mecânico do calor. As hipóteses levantadas na replicação do experimento bem como a análise dos dados obtidos mostram a complexidade da ciência, o papel da experimentação na validação de teorias e um aspecto conceitual muito importante como a dificuldade para estabelecer um valor exato do equivalente mecânico do calor. Nossa intenção é mostrar como experimentos históricos podem colaborar para transformar a atividade experimental em sala de aula num ambiente rico para a argumentação e problematização.

Despite many controversies, Joule's paddle-wheel experiment is considered crucial to demonstrate the conservation of energy in the classroom. However, the complexity of the experiment in its epoch is neglected and only the final result is presented, wasting an excellent moment to discuss with students all the hypotheses and subtleties involved in it. In this work we present the process of replication of Joule's 1850 experiment on the mechanical equivalent of heat. We used present-day devices. The hypotheses elaborated during the experiment as well as the data analysis demonstrate the complexity of science and the role of the experiment to validate theories. Also, this replication explores the difficulties in reaching an exact value for the mechanical equivalent of heat. Our intention is to show how historical experiments can collaborate to transform the experimental activity in the classroom into a rich environment to argumentation and inquiry-based teaching.

Heron de Alexandria utilizou o princípio do caminho mínimo para explicar a reflexão em espelhos planos e curvos. No caso dos curvos, o princípio apenas é válido para espelhos convexos. Este artigo apresenta um histórico do princípio de Heron e de suas críticas no período moderno, discutindo os limites de validade desse princípio.

Hero of Alexandria used the principle of minimum path to explain reflection in plane and curved mirrors. In the case of curved ones, the principle is valid only for convex mirrors. This paper presents a history of Hero's principle and of its criticism during the early modern period, discussing the limits of legitimacy of the principle.

A figura de Arthur Holly Compton geralmente é concebida como um dos pais fundadores da teoria quântica devido à sua formulação quântica para explicar o processo de interação entre a radiação de alta frequência e a materia. Todavia, a historia de Compton evidencia-nos um personagem que destoa da imagem de um físico interessado no desenvolvimento da teoria quântica. De fato, o seu interesse e a sua motivação, de 1916 a 1922, estavam relacionados com o uso da física clássica para o estudo do espalhamento dos raios X e γ pela materia. A descoberta do efeito Compton foi o resultado obtido por um físico clássico que relutava em aceitar o quantum de radiação. O objetivo deste artigo e, portanto, destacar a imagem de um físico clássico que estava inserido em um programa de pesquisa bem definido, a física dos raios X e γ, a partir do qual ele contribuiu tanto para o desenvolvimento dessa área de pesquisa quanto para a da construção da teoria quântica. Para isto, apresentaremos o modelo do grande elétron utilizado por Compton para explicar o processo de espalhamento dos raios X pela matéria.

Arthur Holly Compton's persona is usually conceived as one of the founder fathers of the quantum mechanics due to his quantum formulation to explain the process of interaction between the high-frequency radiation and matter. Nevertheless, the Compton's history revealed a character that disagrees of the physicist's image interested in the development of the quantum mechanics. In fact, his interest and motivation, from 1916 to 1922, were associated with the use of classical physics to deal with X andγ rays. The discovery of the Compton Effect was the result obtained by a classical physicist who was loath in accepting the quantum of radiation. Our objective is therefore emphasizing the image of a classical physicist who was inserted in a research program well definite, X and γ rays physics, from which he contributed both to the development of this research area and to the construction of the quantum mechanics. We will present the model of the large electron used by Compton to explain the X and γ radiation scattering processes.

Em seu artigo de 1746 Maupertuis apresentou o princípio de ação mínima como um princípio geral e universal que não só explicaria as leis dos movimentos como também a existência de Deus. Ele aplicou o princípio no caso de colisões entre corpos (elásticos e inelásticos) e no equilíbrio da alavanca, encontrando resultados corretos. Neste artigo analisamos em detalhe as demonstrações de Maupertuis e mostramos que havia diversos problemas graves nas mesmas. Suas falhas foram objeto de crítica de d'Alembert e d'Arcy logo após a publicação do artigo.

In a paper presented in 1746 Maupertuis communicated the principle of least action as a general and universal principle. He claimed that it could not only explain the laws of motion but also prove the existence of God. He applied the principle to the study of the collision between elastic and inelastic bodies and to the equilibrium of a lever, finding correct results. In this article we present a detailed analysis of Maupertuis' demonstrations and we show that they had serious problems. His mistakes were criticized by d'Alembert and d'Arcy shortly after the publication of his work.

Maupertuis propôs, em 1744, o ''princípio da ação mínima'', aplicando-o à refração da luz. Este artigo discute a fundamentação deste trabalho de Maupertuis, bem como as críticas que recebeu por parte de d'Alembert e d'Arcy. A presente análise mostra que não havia uma boa fundamentação para a proposta do princípio de ação mínima, já que a reflexão e a refração da luz não obedecem a um princípio geral de mínimo.

Maupertuis proposed in 1744 the ''principle of least action'', applying it to the refraction of light. This paper discusses the foundation of Maupertuis' work and the criticism it received from d'Alembert and d'Arcy. This analysis shows that the principle of least action was not well grounded, since the reflection and refraction of light do not obey a general principle of minimum.