Obstáculos superados pelos matemáticos no passado e vivenciados pelos alunos na atualidade : a polêmica multiplicação de números inteiros

In Mathematics literature some records highlight the difficulties encountered in the teaching-learning process of integers. In the past, and for a long time, many mathematicians have experienced and overcome such difficulties, which become epistemological obstacles imposed on the students and teachers nowadays. The present work comprises the results of a research conducted in the city of Natal, Brazil, in the first half of 2010, at a state school and at a federal university. It involved a total of 45 students: 20 middle high, 9 high school and 16 university students. The central aim of this study was to identify, on the one hand, which approach used for the justification of the multiplication between integers is better understood by the students and, on the other hand, the elements present in the justifications which contribute to surmount the epistemological obstacles in the processes of teaching and learning of integers. To that end, we tried to detect to which extent the epistemological obstacles faced by the students in the learning of integers get closer to the difficulties experienced by mathematicians throughout human history. Given the nature of our object of study, we have based the theoretical foundation of our research on works related to the daily life of Mathematics teaching, as well as on theorists who analyze the process of knowledge building. We conceived two research tools with the purpose of apprehending the following information about our subjects: school life; the diagnosis on the knowledge of integers and their operations, particularly the multiplication of two negative integers; the understanding of four different justifications, as elaborated by mathematicians, for the rule of signs in multiplication. Regarding the types of approach used to explain the rule of signs arithmetic, geometric, algebraic and axiomatic , we have identified in the fieldwork that, when multiplying two negative numbers, the students could better understand the arithmetic approach. Our findings indicate that the approach of the rule of signs which is considered by the majority of students to be the easiest one can be used to help understand the notion of unification of the number line, an obstacle widely known nowadays in the process of teaching-learning

Questões objetivas sobre funções das provas de matemática do vestibular da UFRN dos anos de (2001 a 2008): um diagnóstico sobre os erros que os candidatos cometem

La dificultad que los alumnos encuentran en el aprendizaje de matemática viene siendo objeto de investigación por estudiosos en educación matemática, tanto en Brasil como en el exterior. El objetivo de este estudio consiste em investigar las dificuldades en el aprendizado sobre funciones matemáticas y la influencia de las concepciones alternativas a partir de los errores que los candidatos acerca de las cuestiones sobre funciones en la prueba objetiva de matemática del acceso a la universidad de los años de 2001 a 2008. Teniendo como cuestiones de estudio para alcanzar el objetivo propuesto: identificar la relevancia del tema funciones que son contemplados en las pruebas de acceso a la Universidad; asi como cuáles han sido los tipos de funciones más privilegiados y menos privilegiados; analizar si la contextualización de la pregunta y la presencia de elementos no textuales han influenciado en el aumento de tal dificultad; analizar si la representación semiótica agrega mayor exigencia a la pregunta; analizar respecto a la exigencia matemática de la pregunta; analizar lo que se refiere al desempeño de los candidatos para verificar cuál pregunta tuvo mejor desempeño y cuál el peor e identificar los errores más frecuentemente cometidos por los candidatos en esas pruebas. Las reflexiones de los estudiosos como: Radatz (1980), Cury (1994), Socas (1997), Borasi (1997), Franchi e Rincón (2004), Pochulu (2004) presentan las dificultades en el aprendizaje matemático, que aparecen a partir de los errores cometidos por los alumnos, quando estos errores reciben la influencia de las concepciones alternativas. El estudio que se presenta en esta disertación configura un análisis de los errores que los candidatos han cometido en las preguntas objetivas sobre el tema funciones de las pruebas de acceso a la Universidad de los años de 2001 a 2008, a partir de los relatorios de la Comissão Permanente do Vestibular COMPERVE/UFRN. Con la intención de alcanzar los objetivos propuestos para este estudio, fueran sido construidas categorías de análisis. Los resultados encontrados han sido: El tema funciones es el más frecuente entre los demás con (28,1%); el tipo de función priorizada durante esos años ha sido la función logarítmica con (24%); la contextualización de las preguntas exige una mayor comprensión por parte del candidato de lo que las situaciones directas; la caracterización semiótica posee elementos que estructuran esas preguntas que el educando debe saber asociar al texto; la exigencia matemática posibilitó analizar que el procedimiento medio ha sido el más requisitado; el desempeño de los candidatos ha sido en la mayoría bajo (50%); y los principales errores que ellos han cometido han sido de realizar traducciones incorrectas de las expresiones que aparecen en las situaciones-problema; utilizar todos los datos que aparezcan en el problema sin tomar en cuenta si el cálculo realizado responde a la pregunta solicitada; no interpretar coherentemente las informaciones del gráfico; decodificar incorrectamente los valores representados por literales en una recta numérica. Los resultados señalizan la necesidad de una revisión didáctico-metodológicas de la enseñanza de funciones a raíz de las cuales las dificultades en el aprendizaje se han presentado

Representações dos números racionais e a medição de segmentos: possibilidades com tecnologias informáticas

Pós-graduação em Educação Matemática - IGCE

Caracterización numérica de germoplasma de Guanabana (Annona muricata L.) Muestreado in situ en el pacífico y norte de Nicaragua

El estudio se realizó para determinar variación in situ en chayote o pataste [ Sechium edule (Jacq.) Swartz] en la comunidad El Castillito, Las Sabanas, Madriz. Se muestrearon 35 accesiones de chayote, y se midieron 34 variables cuantitativas y cualitativas como tamaño de fruto y semilla, forma y color del fruto, presencia de espinas y cantidad de fibra, entre otras. Análisis descriptivo, componentes principales y conglomerados se aplicaron a dicha variables. Los frutos fueron de coloración crema hasta verde oscuro; redondos, ovoides y alargados; y con presencia de espinas. Los tres primeros componentes principales aislaron el 60 % de la variación total. El análisis de conglomerado (método Ward y Gower) agrupó a las accesiones en 6 grupos. Los materiales muestreados presentaron variación considerable en muchas características.

Caracterización numérica in situ de germoplasma de chayote (Sechium edule (Jacq.) Swartz), Comunidad El Castillito, Las Sabanas, Madriz

El estudio se realizó para determinar variación in situ en chayote o pataste [Sechium edule (Jacq.) Swartz] en la comunidad El Castillito, Las Sabanas, Madriz. Se muestrearon 35 accesiones de chayote, y se midieron 34 variables cuantitativas y cualitativas como tamaño de fruto y semilla, forma y color del fruto, presencia de espinas y cantidad de fibra, entre otras. Análisis descriptivo, componentes principales y conglomerados se aplicaron a dicha variables. Los frutos fueron de coloración crema hasta verde oscuro; redondos, ovoides y alargados; y con presencia de espinas. Los tres primeros componentes principales aislaron el 60 % de la variación total. El análisis de conglomerado (método Ward y Gower) agrupó a las accesiones en 6 grupos. Los materiales muestreados presentaron variación considerable en muchas características.

Resolução numérica de escoamentos compressíveis empregando um método de partículas livre de malhas e o processamento em paralelo (CUDA)

Os métodos numéricos convencionais, baseados em malhas, têm sido amplamente aplicados na resolução de problemas da Dinâmica dos Fluidos Computacional. Entretanto, em problemas de escoamento de fluidos que envolvem superfícies livres, grandes explosões, grandes deformações, descontinuidades, ondas de choque etc., estes métodos podem apresentar algumas dificuldades práticas quando da resolução destes problemas. Como uma alternativa viável, existem os métodos de partículas livre de malhas. Neste trabalho é feita uma introdução ao método Lagrangeano de partículas, livre de malhas, Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) voltado para a simulação numérica de escoamentos de fluidos newtonianos compressíveis e quase-incompressíveis. Dois códigos numéricos foram desenvolvidos, uma versão serial e outra em paralelo, empregando a linguagem de programação C/C++ e a Compute Unified Device Architecture (CUDA), que possibilita o processamento em paralelo empregando os núcleos das Graphics Processing Units (GPUs) das placas de vídeo da NVIDIA Corporation. Os resultados numéricos foram validados e a eficiência computacional avaliada considerandose a resolução dos problemas unidimensionais Shock Tube e Blast Wave e bidimensional da Cavidade (Shear Driven Cavity Problem).

Avaliação numérica de estabilidade lateral de vigas casteladas

Restrições de espaço e altura são frequentemente impostas às edificações residenciais, comerciais, industriais, depósitos e galpões com um ou diversos pavimentos em função de aspectos de regulamentos regionais, técnicos, econômicos ou ainda de natureza estética. A fim de proporcionar a passagem de tubulações e dutos de grande diâmetro sob vigas de aço, grandes alturas são normalmente requeridas, demandando por vezes, magnitudes de altura inviáveis entre pavimentos de edificações. Diversas soluções estruturais podem ser utilizadas para equacionar tais obstáculos, onde dentre outras, pode-se citar as vigas com inércia variável, stub-girders, treliças mistas, vigas misuladas e vigas com uma ou múltiplas aberturas na alma com geometrias variadas. No que tange às vigas casteladas, solução estrutural pautada neste estudo, a estabilidade é sempre um motivo de preocupação tipicamente durante a construção quando os contraventamentos laterais ainda não estão instalados. De qualquer forma, o comprimento destravado em geral alcançado pelos vãos destas vigas, são longos o suficiente para que a instabilidade ocorra. Todavia, o acréscimo substancial da resistência à flexão de tais membros devido ao aumento da altura oriundo de seu processo fabril em relação ao perfil matriz, aliada a economia de material e utilidade fim de serviço, garante a atratividade no aproveitamento destas, para grandes vãos junto aos projetistas. Não obstante, este aumento proporcional no comprimento dos vãos faz com que a instabilidade lateral ganhe importância especial. Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo desenvolver um modelo numérico que permita a realização de uma avaliação paramétrica a partir da calibração do modelo com resultados experimentais, efetuar a análise do comportamento de vigas casteladas e verificar seus mecanismos de falha, considerando comportamento elasto-plástico, além das não-linearidades geométricas. Também é objetivo deste trabalho, avaliar, quantificar e determinar a influência das diferenças geométricas características das vigas casteladas em relação às vigas maciças com as mesmas dimensões, analisando e descrevendo o comportamento estrutural destas vigas de aço para diversos comprimentos de vãos. A metodologia empregada para tal estudo baseou-se em uma análise paramétrica com o auxílio do método numérico dos elementos finitos.

Estudo do efeito das cargas de nutrientes no reservatório APM-Manso: uma abordagem através da modelagem numérica tridimensional.

Os gestores de recursos hídricos estão encarregados da gestão de longo prazo, a regulação e a proteção dos recursos hídricos. No entanto, reconhece-se que a estes gestores devem levar em conta a multiplicidade de usos dos recursos hídricos que são apresentadas pelas partes interessadas, tais como agricultores, fornecedores de água e grupos de ambientalistas. Dada a complexidade do sistema hidrológico, o desenvolvimento e a utilização de modelos matemáticos são muitas das vezes necessários. Neste contexto a modelagem ambiental é frequentemente realizada para avaliar os impactos da degradação do ecossistema devido à ação humana. Essa aplicação orientada a investigações proporciona um importante meio pelo qual os cientistas podem interagir e influenciar nas políticas a nível local, regional, nacional e internacional. No Mato Grosso, durante a implantação da hidroelétrica de Aproveitamento Múltiplo de Manso foram adotadas medidas de mitigação dos impactos socioeconômicos causados. Essas medidas geram uma tendência de aumento populacional associado a uma mudança das características sócio-econômicas, para toda a região do entorno do Reservatório, o que agrava o problema de poluição por nutrientes e denota que existe uma necessidade proeminente de estudos do impacto que estas cargas causariam no ecossistema do reservatório. Utilizando o modelo hidrodinâmico e termodinâmico tridimensional ELCOM, associado ao modelo biogeoquímico Caedym, este trabalho tem a finalidade de criar uma modelagem representativa das cargas dos principais nutrientes causadores da eutrofização cultural, sendo eles: a amônia (NH4), o nitrato (NO3) e o Ortofosfato (PO4), com a finalidade de estudar os efeitos das dinâmicas espaciais e temporais destas cargas no estado trófico deste reservatório no em torno dos pontos de lançamento de esgoto e na sua totalidade.

Modelagem numérica de elementos tracionados em aço inoxidável com parafusos defasados

Atualmente, a utilização do aço inoxidável em elementos estruturais é considerada uma solução cara para os problemas da engenharia estrutural. Todavia, mudanças de atitudes dentro da construção civil, uma transição global para um desenvolvimento sustentável e redução em impactos ambientais têm seguramente provocado um aumento na utilização do aço inoxidável. As normas de projeto de aço inoxidável atuais são, em grande parte, baseadas em analogias assumidas com o comportamento de estruturas desenvolvidas com aço carbono. Todavia, o aço inoxidável apresenta quatro curvas não-lineares tensão versus deformação (tensão e compressão, paralela e perpendicular a laminação do material), sem patamar de escoamento e região de encruamento claramente definidos, modificando assim, o comportamento global das estruturas que o utilizam. Em elementos estruturais submetidos a forças axiais de tração, a ruptura da seção líquida representa um dos estados limites últimos a serem verificados. Com o objetivo de se avaliar a resistência a tração de elementos estruturais aparafusados em aço inoxidável S304, este trabalho apresenta um modelo numérico baseado no método dos elementos finitos através do programa Ansys (versão 11). A não-linearidade do material foi considerada através do critério de plastificação de Von Mises e curvas tensão versus deformação verdadeira. A não-linearidade geométrica foi introduzida no modelo através da Formulação de Lagrange atualizado. O modelo numérico foi calibrado com resultados experimentais obtidos em ensaios de laboratório, a partir de ligações aparafusadas alternadas rígidas, onde não se ocorre nenhuma rotação entre os membros, transferindo nenhum momento fletor, apenas esforço normal e cisalhante.

Avaliação teórica, numérica e probabilística de fundações tracionadas.

A geotecnia constitui uma disciplina relativamente recente na área da engenharia civil, e dessa disciplina faz parte um capítulo ainda menos estudado que trata de fundações submetidas a esforços de tração. O presente trabalho deriva do conjunto de provas de cargas realizado para um importante projeto de linhas de transmissão que permitiu a aferição da teoria de capacidade de carga à tração da Universidade de Grenobel, cujos estudos comparativos mostram bons resultados para fins de aplicações práticas. De posse da extensa documentação técnica produzida e documentada por esse estudo foi possível comparar os resultados obtidos pelas provas de cargas e os resultados teóricos com os resultados das modelagens 2D axisimetricas por elementos finitos. Além dessas análises, foi possível verificar a variação da resistência à tração através de análises paramétricas realizadas a partir da variação da coesão e do ângulo de atrito. Os estudos apresentados reafirmam a confiabilidade das teorias da Universidade de Grenoble, que contemplam a simplicidade desejada às aplicações de cunho prático, com resultados satisfatórios em relação àqueles obtidos nos ensaios de tração. Por outro lado, as análises paramétricas realizadas indicaram a tendência de comportamento que a resistência à tração deve apresentar para diferentes parâmetros do solo. O conhecimento dessas tendências permite ao projetista avaliar os fatores de segurança sob ponto de vista probabilístico, ou seja, permite o emprego de fatores de segurança com o conhecimento da probabilidade de ruína associada. As análises probabilísticas foram traçadas a partir do emprego de funções genéricas de várias variáveis no formato FOSM (First Order Second Moment) que fornecem soluções aproximadas para o cálculo de desvio padrão quando não existe uma amostragem representativa. Ao término das análises, obteve-se como resultado, o mapa comparativo da probabilidade de ruína para os mesmos fatores de segurança empregados com base em resistências estimadas através de diferentes métodos de cálculos (Universidade de Grenoble e modelagem computacional).

"A lição da mocidade reta": um olhar sobre biografias de Getúlio Vargas para crianças e jovens (1937-1945)

O presente trabalho destina-se à reflexão acerca de algumas das dimensões do projeto político e educacional posto em prática no período do Estado Novo (1937-1945), buscando focalizar estratégias encaminhadas no sentido da formação da população infanto-juvenil, com base em valores morais e sociais afinados com a ideologia do regime. No âmbito das estratégias voltadas para fortalecimento e legitimação do regime, que procurava construir uma identificação com a nação, houve a preocupação com a produção de uma imagem idealizada do próprio Estado Novo, da figura de Vargas diante do povo e de sua relação com este, em especial, com os trabalhadores e a juventude. Para isso, o governo lançou mão de estratégias diversas para popularização da figura do presidente diante dos jovens e produziu todo um conjunto de representações acerca de valores como família, educação, trabalho e nação. Tais estratégias compreenderam uma vasta produção de materiais impressos e, entre estes,biografias de Getúlio Vargas, voltadas para o público infanto-juvenil. Assim, a intenção deste estudo é refletir sobre a produção destes impressos no âmbito do projeto político e educacional do regime, buscando apreender de que forma estas publicações, que têm como pano de fundo a trajetória de vida do presidente, forneceram aos jovens modelos de comportamento e parâmetros de conduta valorizados socialmente e, em que medida, se configuraram, elas próprias, produtoras daquela realidade.

Métodos espectrais aplicados à relatividade numérica: determinação dos dados iniciais

Neste trabalho aplicamos métodos espectrais para a determinação da configuração inicial de três espaços-tempos contendo buracos negros. Para isto apresentamos primeiro a foliação do espaço-tempo em hipersuperfícies tridimensionais espaciais parametrizadas pela função temporal t. Este processo é chamado de decomposição 3+1 [2] [5]. O resultado deste processo são dois conjuntos de equações classificadas em equações de vínculo e evolução [4]. As equações de vínculo podem ser divididas em vínculos Hamiltoniano e dos momentos. Para a obtenção dos dados iniciais dos problemas estudados aqui, apenas a equação de vínculo Hamiltoniano será resolvida numericamente, pois as equações de vínculo dos momentos possuem solução analítica nestes casos. Uma pequena descrição dos métodos espectrais é apresentada, destacando-se os método de Galerkin, método pseudoespectral ou de colocação e método de Tau, que são empregados na resolução das equações de vínculo Hamiltoniano dos problemas estudados. Verificamos que os resultados obtidos neste trabalho superam aqueles produzidos por Kidder e Finn [15], devido a uma escolha diferente das funções de base, que aqui satisfazem uma das condições de contorno.

Simulador para el RETA 2014

Se trata de un simulador para el RETA, donde estudiaremos la pensión de jubilación.

Análise numérica de escorregamento em encostas

O perfeito entendimento de deslizamentos de terra tem sido objeto de grande interesse na engenharia geotécnica há muitos anos. Encostas naturais representam um desafio constante para os engenheiros, mais do que os taludes artificiais. Não é incomum que os escorregamentos causam perdas de vidas humanas e também danos materiais. As informações obtidas a partir de retro-análise de casos históricos, têm servido como uma ferramenta valiosa para a compreensão da estabilidade de taludes. Vale a pena notar que o primeiro método de cálculo de estabilidade de taludes, usando divisão de fatia, foi desenvolvido após um acidente na Noruega. Métodos de estabilidade por Equilíbrio Limite, desenvolvidos no século passado são atualmente utilizados na prática da engenharia. Apesar de suas deficiências, eles provaram ser confiáveis na determinação do Fator de Segurança. A geometria 2D e a abordagem completa da condição saturada são provavelmente as questões mais relevantes dos métodos atuais. A condição do solo não saturado está geralmente presente em taludes naturais e os métodos ignoram a influência da sucção do solo sobre a estabilidade do talude. O desenvolvimento de computadores no meio do século passado, tornaram os cálculos Equilíbrio Limite fáceis de serem executados. Por outro lado, eles não podem explicar a natureza do problema ou prever o comportamento do solo antes da ruptura. A década de 1960 marcou o início do desenvolvimento de programas de computador baseados em métodos numéricos que, entre outros, destaca-se, em geotecnia, a aplicação dos métodos de Elementos Finitos (FEM). Este método é ideal para muitos fins, uma vez que permite a simulação da sequência de construção e também a incorporação de diferentes modelos constitutivos. Este trabalho mostra a influência da sucção sobre a estabilidade de encostas naturais. Uma retroanálise de um escorregamento no Morro dos Cabritos, no Rio de Janeiro, foi feita através de um programa de análise de tensão (Plaxis 2D). Os resultados foram comparados com o FS obtido por programa de Equilíbrio Limite (Slide v5). O efeito de sucção do solo foi incorporada nas análises, através de sua influência sobre os parâmetros de resistência do solo e por diferentes possibilidades de infiltração de água na encosta. Este caso histórico foi estudado anteriormente por Gerscovich (1994), que na época, fez analise de fluxo e estabilidade utilizando um abordagem de Equilíbrio Limite 3D. Os resultados mostraram boa concordância entre a análise de Elementos Finitos e a simulação de Equilíbrio Limite, sem a presença de nível de água. Os resultados confirmaram que foi necessário haver pressões positivas para explicar a ruptura do talude.

Análise numérica do comportamento de juntas entre aduelas de vigas protendidas.

Diversos pesquisadores têm estudado o comportamento e o emprego de aduelas de concreto, que constituem as vigas segmentadas em sistemas estruturais, de maneira especial pontes e viadutos. Por esta razão, inúmeros trabalhos têm sido publicados nos últimos anos respaldados por testes experimentais e análises numéricas. O comportamento destas vigas contrasta com as clássicas vigas monolíticas em diversos aspectos, pois, a estrutura é composta de partes de elementos de concreto pré-moldado que, após serem posicionados no local definitivo, são protendidos. A protensão pode ser aderente ou não aderente. A principal vantagem deste sistema de construção é a rapidez e o alto controle de qualidade, por isso é largamente utilizado, havendo uma demanda de estudo de previsão do seu real comportamento No presente trabalho apresenta-se uma modelagem numérica via elementos finitos, para simular o comportamento de vigas compostas por aduelas justapostas sem material ligante entre as juntas. A protensão aplicada é aderente e a análise considera a não linearidade da região da junta. Assim sendo, o objetivo desta investigação é dar uma contribuição ao estudo do comportamento estrutural estático de vigas segmentadas, atentando para o comportamento das juntas, utilizando um programa comercial. Para o modelo são empregadas técnicas usuais de discretização, via método dos elementos finitos (MEF), por meio do programa de elementos finitos SAP2000[93]. O modelo proposto é constituído de elementos de placa próprios para concreto para representar a viga, a protensão é introduzida por meio de barras bidimensionais que transferem as tensões ao longo de seu comprimento e as juntas são implementadas utilizando elementos de contato. A analise é bidimensional e considera os efeitos das perdas de protensão. Este trabalho de pesquisa objetiva também o estudo de elementos de contato especialmente as características de deformação para esta ferramenta computacional. A definição dos parâmetros para o modelo foi feita com base em dados experimentais disponíveis na literatura. O modelo numérico foi calibrado e confrontado com resultados experimentais obtidos em ensaios de laboratório.