5) A Máquina do Universo - Aprender

Ao Nível de Conhecimento: Definir o que é engrenagens e suas subdivisões;

Ao Nível de Solução de Problemas: Formular e Debater conceitos dos vários tipos de engrenagens e suas utilizações e características;

Ao Nível de Aplicação: Montar e Operar uma engrenagem planetária;

Competências da Base Nacional Curricular Comum (BNCC) Utilizadas

Esse projeto pode ser conectado com um Plano de Aula de Ciências sobre “Sistema Sol, Terra e Lua”. Clique-aqui para visualizá-lo.

Esta aula compõe os pilares de Letramento Tecnológico e Letramento Científico da metodologia Flylab da Barco Voador.

Contexto

Tempo sugerido: 15 minutos

Orientações: Inicie a aula perguntando (e mostrando a imagem acima, se possível) para os alunos se todos já viram alguma vez um motor de carro funcionando. Lembre o funcionamento do motor a combustão: ele mistura o ar com o combustível, queima, e pode girar alguma coisa com essa força produzida pela queima. Mas como podemos levar essa “força” produzida pelo motor até as rodas? Pois se ele ficar só girando lá sozinho, não faria sentido, certo?

Discuta com a turma:

Como podemos levar a força do motor às rodas?
Será que perdemos alguma força nessa transmissão?
Como deve funcionar essa transmissão?
Do que ela deve ser feita?

Explique que a transmissão de energia e movimento só é possível pois nós inventamos as “Engrenagens“. Elas nos permitem transmitir movimentos, e o melhor, transformar eles de acordo com a nossa necessidade (vamos ver isso mais adiante). As Engrenagens estão em todos os lugares, mencione alguns para os alunos:

-o cambio do carro que você anda tem engrenagens
-o portão eletrônico da sua casa tem engrenagens
-o liquidificador e movido por engrenagens
-a impressora usa varias engrenagens
-o ventilador que tem a cabeça giratória tem engrenagens
-o ar condicionado que fica jogando ar pra cima e pra baixo tem engrenagens
-dentro da rodinha entre os botões do mouse que você está usando tem engrenagens
-dentro da maquina digital que tem a lente que se movimenta tem engrenagens
-dentro da maquina de café expresso que você toma no dia a dia tem engrenagens
-dentro do leitor de CD / DVD do seu computador tem engrenagens para abir a gaveta

Exemplo de Engrenagens em transmissão de Veículo

Exemplo de Engrenagens em transmissão de Ventilador

Desafio

Tempo sugerido: 25 minutos

Orientações: Explique para os alunos que agora vamos conhecer os diferentes tipos de engrenagens e para o quê pode servir cada uma. Mostre a imagem acima e peça para que algum aluno leia o nome da cada uma das engrenagens, pergunte se eles já tinham notado que existem diferentes tipos de engrenagens para diferentes objetivos. A engrenagem reta, por exemplo é a mais comum que se encontra para transmissão simples de movimento, pois é barata, mas emite bastante ruído. Já a “Cremalheira” é uma barra de dentes destinada a engrenagens. Assim pode se transformar um movimento de rotação em movimento retilíneo ou vice-versa. Ela é utilizada por exemplo em portão automáticos de garagem.

Divida os alunos em grupos de 5 grupos. Distribua as Fichas de Informações para cada grupo (1 engrenagem para cada grupo), e as Fichas de Mapas Conceituais (veja aqui como montar mapas conceituais). Cada grupo (5 grupos) irá ficar com um tipo de engrenagem, ler o texto informativo sobre ela, e montar um mapa conceitual sobre aquele tipo de engrenagem. Eles deverão extrair 4 conceitos sobre a engrenagem e descrevê-los no Mapa Conceitual. Exemplo de conceitos (ou características): Engrenagens retas são baratas, porém barulhentas. Engrenagens helicoidais são silenciosas. Engrenagens de parafuso sem fim são geralmente utilizadas para esse ou outro fim, e etc.

Ao final, cada grupo irá apresentar seu mapa conceitual para o restante da classe.

Note que nossa intenção não é que eles consigam explicar detalhadamente o funcionamento das engrenagens, mas sim que eles sejam capazes de entender superficialmente suas diferentes (e que elas existem!).

Finalize a aula contanto que na próxima oportunidade nós vamos colocar nossos conhecimentos sobre engrenagens em prática.

Materiais Necessários: Lápis/caneta, 1 Ficha de Informações sobre Engrenagens (1 por grupo), 1 Ficha de Mapa Conceitual (1 por grupo).

Mão na Massa

Tempo sugerido: 50 a 100 minutos

Orientações:

Antes da aula, reveja o vídeo acima de montagem, e as instruções impressas também junto aos projetos. É importante ter todos os passos memorizados, e já se antecipar a possíveis dificuldades que os grupos terão ao decorrer da montagem.

Comente com os alunos que hoje iremos nossa engrenagem planetária chamada “A Máquina do Universo“. Diga que o universo, como muitas outras coisas, obedecem às leis da natureza e seguem regras de movimentações. Dessa forma, conseguimos simular a movimentação da terra, lua e sol com engrenagens, pois esses movimentos são “previsíveis” assim como os movimentos das engrenagens.

Divida as crianças em grupos de 3 ou 4 alunos. Peça para que tirem todos os itens das caixinhas, e coloque sobre a mesa de trabalho. Aproveite este momento para estimular a curiosidade das crianças, passando peça por peça, e perguntando a eles se têm ideia o que cada uma é, e onde irá se encaixar no projeto. Após analisar todas as peças, peça para eles tentarem montar, da própria cabeça, como ficaria a máquina.

Você irá reparar que eles terão dificuldade, em sua maioria, para imaginar como seria a máquina, sem a instruções. Aproveite para comentar como é importante a gente sempre seguir instruções precisamente, e é assim que robôs e computadores “pensam”, eles seguem muito bem instruções. Neste momento oriente-os a abrirem o manual de instruções, e começarem a seguir o passo a passo até completarem.

Discuta com a turma:

Onde estão as engrenagens no projeto?
Qual tipo de engrenagens que utilizamos?
Quais problemas encontramos no funcionamento?
O que poderia melhorar no projeto?

Dicas: Evite passar o vídeo instrucional, ele é para uso do professor. A ideia é estimular os alunos, em grupo, acharem a solução de montagem sozinhos e com o passo a passo. No momento da montagem passe de mesa em mesa, tirando dúvidas. Abuse de feedbacks positivos a cada parte do projeto montado, para estimular os alunos. Caso tenha problemas de relacionamentos em algum grupo, oriente que cada um no grupo pode ter uma função específica (por exemplo: ler as instruções, pegar as peças, montar, parafusar, colorir..)

Materiais Necessários: Chaves de fenda, lápis de cor, canetinhas, tintas e etc.

Sistematização

Tempo sugerido: 15 minutos

Orientações: Permita que compartilhem seus aprendizados e dificuldades em montarem o projeto em grupo.

Mostre a imagem acima e explique que ela é a animação aproximada da movimentação que criamos com as engrenagens. Lembre-os de que a roda dentada é usada em inúmeros dispositivos mecânicos, realizando vários trabalhos importantes, em especial em equipamentos motorizados, no câmbio de marchas do carro comum. Um motor girando muito rápido pode fornecer energia suficiente para o conjunto, mas não torque suficiente. Com uma modificação ou redução da engrenagem, a velocidade pode ser regulada. Frequentemente várias engrenagens são utilizadas ao mesmo tempo para criar reduções de transmissão maiores.

Pergunte aos alunos se eles repararam que os “dentes” da engrenagens não são totalmente retos, será por que?

Comente que isso acontece pois tentamos suavizar ao máximo o atrito entre os dentes, assim perdemos menos energia quando estamos transmitindo movimento.

Finalize a aula dizendo que graças à tecnologia das engrenagens o mundo mudou muito, e hoje podemos construir coisas e máquinas que não seriam possíveis nem de imaginar sem tantos tipos de engrenagens!

Referências Bibliográficas:

CASTELAN, J.; BARD, R. D. Implementação das metodologias ativas de
aprendizagem nos cursos presenciais de graduação. Revista Vincci, v. 3, n. 1,
p. 2-22, 2018.

MATTAR, J. Metodologias Ativas para a educação presencial blended e a
distância. São Paulo: Artesanato Educacional, 2017.

ZWICKER, M. R. G. A aprendizagem ativa e o cérebro: contribuições da
neurociência para uma nova forma de educar. In: SANTOS, C. M. R. G.;

Websites:

https://www.infoescola.com/tecnologia/roda-dentada/

https://fluxoconsultoria.poli.ufrj.br/blog/projetos-mecanicos/9-tipos-de-engrenagens/