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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/40032
ORCID: | http://orcid.org/0000-0001-5021-8217 |
Document type: | Trabalho de Conclusão de Curso |
Access type: | Acesso Aberto |
Title: | Sistemas de Spins Interagentes: uma abordagem pedagógica |
Author: | Poiani, Maísa |
First Advisor: | Vernek, Edson |
First member of the Committee: | Kagimura, Ricardo |
Second member of the Committee: | Santos, Adevailton Bernardo dos |
Summary: | O ensino de física é, por si só, desafiador. Entretanto, com a crescente popularidade da mecânica quântica, a temática é por vezes associada a contextos não científicos, o que torna urgente a necessidade de difundir conhecimentos básicos sobre física de sistemas quânticos ainda na educação básica. Em razão disso, este estudo visa promover uma introdução acessível e descomplicada aos sistemas de spins interagentes, utilizando o modelo de Heisenberg para analisar cadeias de spins. Para isso, construímos uma fundamentação teórica que ampara a diagonalização de matrizes e o estudo de fenômenos quânticos, inclusive abordando o Efeito Kondo. Ademais, a partir da criação e uso de programas computacionais, obtivemos resultados numéricos exatos que nos permitiram interpretar quantidades físicas relevantes, que foram fundamentais para a contextualização dos sistemas interagentes. Tudo isso é contextualizado para os alunos da educação básica utilizando peças de encaixe palpáveis e coloridas para ilustrar conceitos do mundo quântico. Essa abordagem se enquadra à metodologia de gamificação, que torna o aprendizado mais envolvente e acessível aos alunos. Os discentes se tornam protagonistas da construção do saber aproveitando o passatempo clássico de montagem de peças e trabalhando a inclusão. Por fim, percebemos que a gamificação se mostrou uma estratégia eficaz para o docente tornar o aprendizado mais envolvente e acessível, habilitando os alunos a explorarem conceitos mais complexos no campo da mecânica quântica, que são elucidados na construção teórica desse trabalho. |
Abstract: | Teaching Physics is inherently challenging. However, with the growing popularity of quantum mechanics, the topic is sometimes associated with non-scientific contexts, which urges the dissemination of basic knowledge about physics of the quantum realm in elementary education. Therefore, this study aims to promote an accessible and uncomplicated introduction to interacting spin systems, using the Heisenberg model to analyze spin chains. To this end, we built a theoretical foundation that supports the diagonalization of matrices and the study of quantum phenomena, including addressing the Kondo Effect. Furthermore, from the creation and use of computer programs, we obtained exact numerical results that allowed us to interpret relevant physical quantities, which were fundamental for the contextualization of interacting systems. All of this is contextualized for basic education students using tangible and colorful fitting pieces to illustrate concepts from the quantum world. This approach fits into the gamification methodology, which makes learning more engaging and accessible to students. Students become protagonists in the construction of knowledge, taking advantage of the classic pastime of assembling parts and working towards inclusion. Finally, we realized that gamification proved to be an effective strategy for teachers to make learning more engaging and accessible, enabling students to explore more complex concepts in the field of quantum mechanics, which are elucidated in the theoretical construction of this work. |
Keywords: | Física moderna e contemporânea Mecânica quântica Spins Ensino Gamificação |
Area (s) of CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA ATOMICA E MOLECULAR::ESTRUTURA ELETRONICA DE ATOMOS E MOLECULAS TEORIA |
Language: | por |
Country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
Quote: | POIANI, Maísa. Sistemas de Spins Interagentes: uma abordagem pedagógica. 2023. 52 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Física) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023. |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/40032 |
Date of defense: | 1-Dec-2023 |
Appears in Collections: | TCC - Física (Licenciatura) |
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