Abordando o conceito de simetria através da definição de vetor
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Dissertação |
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Título da fonte: | Repositório Institucional da UFSCAR |
Texto Completo: | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/14838 |
Resumo: | Symmetry is one of the most fundamental concepts in modern science, dictating the basic laws of physics and defining the fundamental forces of nature. Symmetry controls physics both in the high energy regime, with relativity, and in the microscopic world with quantum mechanics. Despite its importance, this concept is not explored either in textbooks or in high school physics classes. In this work we present how structuring and fundamental concepts of physics, such as symmetry, symmetry transformations, homogeneous and isotropic universe, invariance of a physical property, among others, can be worked both conceptually and analytically through a more complete definition of vector, in which we consider the transformation relationship of its components through the rotation of the coordinate axes. Our goal is to facilitate the introduction of these fundamental concepts as soon as possible in physics classes, so that students can understand the importance of mathematics as one of the essential methodologies for the development of physics. Such concepts can also provide a justification for the way physics is treated mathematically in the classroom. Our educational product consists of a didactic sequence containing potentially significant material in a theoretical physics context. For the application of the product in the classroom, we explore the Subsumption Theory of Ausubel of meaningful learning, using the simplified concept of vector, usually worked at the basic level of education, and a simple physical system, described by a block sliding on an inclined plane, to address a more complete definition of vector and demonstrate analytically the concepts of symmetry, symmetry transformations in a homogeneous and isotropic space, and invariance of a physical property. The educational product was applied to high school students in a state school in the city of Itu, municipality of Sao Paulo, Brazil. The results, obtained from questionnaires related to the subjects of each activity, are promising for the proposed contents to be introduced in the first years of high school to be worked on and explored over it. |
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Barbosa, Geovane LopesSouza, James Alveshttp://lattes.cnpq.br/2212240621620011http://lattes.cnpq.br/44476585414245477a172d1b-f2fd-4699-a8c2-a71e171f8f6f2021-09-02T15:03:39Z2021-09-02T15:03:39Z2021-08-23BARBOSA, Geovane Lopes. Abordando o conceito de simetria através da definição de vetor. 2021. Dissertação (Mestrado em Ensino de Física) – Universidade Federal de São Carlos, Sorocaba, 2021. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/14838.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/14838Symmetry is one of the most fundamental concepts in modern science, dictating the basic laws of physics and defining the fundamental forces of nature. Symmetry controls physics both in the high energy regime, with relativity, and in the microscopic world with quantum mechanics. Despite its importance, this concept is not explored either in textbooks or in high school physics classes. In this work we present how structuring and fundamental concepts of physics, such as symmetry, symmetry transformations, homogeneous and isotropic universe, invariance of a physical property, among others, can be worked both conceptually and analytically through a more complete definition of vector, in which we consider the transformation relationship of its components through the rotation of the coordinate axes. Our goal is to facilitate the introduction of these fundamental concepts as soon as possible in physics classes, so that students can understand the importance of mathematics as one of the essential methodologies for the development of physics. Such concepts can also provide a justification for the way physics is treated mathematically in the classroom. Our educational product consists of a didactic sequence containing potentially significant material in a theoretical physics context. For the application of the product in the classroom, we explore the Subsumption Theory of Ausubel of meaningful learning, using the simplified concept of vector, usually worked at the basic level of education, and a simple physical system, described by a block sliding on an inclined plane, to address a more complete definition of vector and demonstrate analytically the concepts of symmetry, symmetry transformations in a homogeneous and isotropic space, and invariance of a physical property. The educational product was applied to high school students in a state school in the city of Itu, municipality of Sao Paulo, Brazil. The results, obtained from questionnaires related to the subjects of each activity, are promising for the proposed contents to be introduced in the first years of high school to be worked on and explored over it.Simetria é um dos conceitos mais fundamentais da ciência contemporânea, ditando as leis básicas da Física e definindo as forças fundamentais da natureza. Esta controla a Física tanto no regime de altas energias, com a relatividade, quanto no mundo microscópico com a mecânica quântica. Apesar de sua importância, este conceito não é explorado nem nos livros didáticos e nem nas aulas de Física do ensino básico. Neste trabalho apresentamos como conceitos estruturantes e fundamentais da Física, como o de simetria, operações de simetria, universo homogêneo e isotrópico, invariância de uma propriedade física, entre outros, podem ser trabalhados tanto conceitualmente quanto operacionalmente através de uma definição mais precisa de vetor, em que consideramos a relação de transformação de suas componentes através da rotação do sistema de coordenadas. Nosso objetivo é facilitar a introdução destes conceitos fundamentais no ensino de Física já nos anos iniciais, para que os estudantes possam perceber a importância da matemática como uma das metodologias essenciais para o desenvolvimento da Física. Tais conceitos também podem fornecer a base e a justificativa para a forma como a Física é tratada matematicamente em sala de aula. Nosso produto educacional é composto por uma sequência didática contendo um material potencialmente significativo em um contexto de Física teórica. Para a aplicação do produto em sala de aula exploramos a teoria da aprendizagem significativa de Ausubel, utilizando o conceito simplificado de vetor, usualmente trabalhado no nível básico de ensino, e um sistema físico simples, descrito por um bloco deslizando sobre um plano inclinado, como subsunçores para abordar uma definição mais precisa de vetor e demonstrar operacionalmente os conceitos de simetria, operações de simetria em um espaço homogêneo e isotrópico e invariância de uma propriedade física. O produto foi aplicado para alunos dos três anos do ensino médio em uma escola estadual da cidade de Itu, interior de São Paulo. Os resultados, obtidos a partir de questionários relacionados ao tema de cada atividade, mostraram-se para que os conteúdos propostos sejam introduzidos já no 1º ano para serem trabalhados e explorados ao longo dos três anos do ensino médio.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)001porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus SorocabaPrograma de Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física - PROFIS-SoUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessSimetriaVetorEnsino de físicaAprendizagem significativaEnsino médioSymmetryVectorPhysics teachingMeaningful learningHigh schoolCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICAAbordando o conceito de simetria através da definição de vetorAddressing the concept of symmetry through the definition of vectorinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis600600a7e76439-54a1-4b89-84c3-264b6b57a010reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALDissertação_Geovane_PROFIS_So.pdfDissertação_Geovane_PROFIS_So.pdfDissertação de Mestradoapplication/pdf1835134https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/14838/1/Disserta%c3%a7%c3%a3o_Geovane_PROFIS_So.pdfd840d7e64d566c27ba0cfe6e7aa957b6MD51Produto Educacional_Geovane_Profis_So.pdfProduto Educacional_Geovane_Profis_So.pdfProduto Educacionalapplication/pdf1235283https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/14838/2/Produto%20Educacional_Geovane_Profis_So.pdf2fda764a11746de88bd46262cda914d3MD52Carta Comprovante_Geovane.pdfCarta Comprovante_Geovane.pdfCarta Comprovanteapplication/pdf350787https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/14838/3/Carta%20Comprovante_Geovane.pdfff84f83afcac6284c04760630ce4a5c8MD53CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/14838/4/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD54TEXTDissertação_Geovane_PROFIS_So.pdf.txtDissertação_Geovane_PROFIS_So.pdf.txtExtracted texttext/plain231853https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/14838/5/Disserta%c3%a7%c3%a3o_Geovane_PROFIS_So.pdf.txt5c6937a209f8bf3e6cab5064139ed739MD55Produto Educacional_Geovane_Profis_So.pdf.txtProduto Educacional_Geovane_Profis_So.pdf.txtExtracted texttext/plain63546https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/14838/7/Produto%20Educacional_Geovane_Profis_So.pdf.txtee6b1ae89a462b56d34674a7ba5cfab7MD57Carta Comprovante_Geovane.pdf.txtCarta Comprovante_Geovane.pdf.txtExtracted texttext/plain1460https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/14838/9/Carta%20Comprovante_Geovane.pdf.txt96ad224650def7a2d6dc6bbc582e2161MD59THUMBNAILDissertação_Geovane_PROFIS_So.pdf.jpgDissertação_Geovane_PROFIS_So.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg10504https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/14838/6/Disserta%c3%a7%c3%a3o_Geovane_PROFIS_So.pdf.jpgd7b5e16bf71fa4cbbe9603b46bf84b4cMD56Produto Educacional_Geovane_Profis_So.pdf.jpgProduto Educacional_Geovane_Profis_So.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg15694https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/14838/8/Produto%20Educacional_Geovane_Profis_So.pdf.jpg58a2a700bb7040db3435fde8883fb716MD58Carta Comprovante_Geovane.pdf.jpgCarta Comprovante_Geovane.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg14896https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/14838/10/Carta%20Comprovante_Geovane.pdf.jpg1fd3d754263d15943d64d3397a0eb1d8MD510ufscar/148382023-09-18 18:32:14.93oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/14838Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:32:14Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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