4) O Carrinho Invertido

Ao Nível de Conhecimento: Definir o que é uma Caixa de Marchar e sua transmissão; 

Ao Nível de Solução de Problemas: Inferir e Debater sobre o funcionamento de engrenagens e transmissões em carros convencionais movidos à combustão; 

Ao Nível de Aplicação: Montar e Operar um Carrinho Engenhoso com seus processos de transmissão; 

Competências da Base Nacional Curricular Comum (BNCC) Utilizadas

Esse projeto pode ser conectado com um Plano de Aula de Ciências sobre “Carros e Energias Alternativas“. Clique-aqui para visualizá-lo.

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

Tempo sugerido: 15 minutos

Orientações: Inicie a aula perguntando para os alunos se eles sabem como um carro de movimenta. Ao responderem “com motor” ou algo similar, complemente a pergunta de “Mas como ele controla a velocidade?”. Leve as respostas em torno das marchas, ou caixa de marchas, que é o nosso objetivo.

Discuta com a turma:

• Por que precisamos de marchas no carro?
• Como funcionam as caixas de marchas?
• Como funciona a ré na caixa de marchas?

Explique superficialmente que uma caixa de marchas de um automóvel serve para dividir a rotação do motor, assim controlamos a “força” do motor e sua velocidade. Ela funciona com uma série de engrenagens muito bem ajustadas. No caso da marcha atrás/ré, ela funciona também usa engrenagens “ao revés” para acionar a marcha ré.

Tempo sugerido:  25 minutos

Orientações: Use as perguntas e respostas anteriores para desenhar no quadro um SQA (O que sabemos? O que queremos saber? Como podemos aprender?), em três quadrantes. Instigue os alunos a lhe ajudarem a definir o que já se sabe sobre caixas de marchas e o que gostaríamos de saber, por exemplo:

O que já sabemos?

• A caixa de marchas ajuda o carro a se movimentar
• A caixa de marchas controla a força e velocidade a se movimentar
• Ou algo mais elementar sobre o assunto

O que queremos saber?

• Como as caixas de marchas funcionam?
• Quando elas foram inventadas?
• Como funciona a ré no carro?
• Quando as caixas automáticas foram inventadas?
• Como as caixas automáticas funcionam?
• Onde mais existem caixas de marchas no mundo?

Como podemos aprender?

• Pesquisando sobre o assunto

Divida os alunos em grupos de 3-4 alunos. A missão de cada grupo será pesquisar e conseguir responder uma das perguntas do “O que queremos saber?”. Diga que eles terão um tempo limitador (por ex.: 15 minutos no máximo) para pesquisar sobre o assunto e responder. Instrua-os a desenhar em uma folha/cartolina, a resposta. Ao final, peça para que cada grupo apresente sua resposta para o restante da turma.

Note que nossa intenção não é que eles consigam explicar detalhadamente o funcionamento da caixa de marchas ou nenhuma das outras questões, mas sim que eles sejam capazes de explicar simplificadamente cada questão. Se possível, eles podem apresentar vídeos de animações (disponíveis no Youtube), para explicar sobre o funcionamento da caixa de marchas e transmissão.

Materiais Necessários: Lápis/caneta, 1 folha ou cartolina (1 por grupo).

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 construir o nosso próprio carrinho com marchas (frente e ré) “O Carrinho Invertido” (e vamos descobrir porque ele é invertido daqui a pouco). Diga que será a oportunidade de colocar a mão na massa, e construir nosso próprio protótipo da tecnologia. Lembre as crianças da importância de se aprender fazendo e construindo projetos.

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 estaria a caixa de marchas do carrinho?
• Como a força do motor está sendo transmitida para as rodas?
• Como acionamos a ré nele?
• Por que a ré é acionada ao mudarmos a engrenagem dele?

Comente que veículos precisam de uma transmissão por causa das rotações do motor. Imagine uma criança brincando de bicicleta. Ao empregar uma determinada força nos pedais a corrente transfere essa força para rodas e assim a bicicleta ganha movimento. Esse é o princípio de funcionamento de uma transmissão de automóvel.

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.

Tempo sugerido: 15 minutos

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

Explique que a transmissão do veículo se divide em três partes basicamente: o motor, a embreagem e o câmbio (caixa de marchas). O motor começa a rodar sua engrenagens assim que o carro é ligado, a embreagem quando é acionada ajuda a “encaixar” as engrenagens do câmbio ao motor. Assim, conseguimos controlar a velocidade e força do motor a serem entregues nas rodas do carro.

Os veículos precisam de uma transmissão por causa das rotações do motor. Essas rotações possuem um limite, representadas por uma faixa de giros em que se atinge o máximo de potência e torque. Se passar desse limite o motor poderia explodir, assim a transmissão permite que as rotações e em conseqüência a velocidade estejam em níveis abaixo desse limite. A transmissão permite que a relação entre o motor e as rodas motrizes mude à medida que a velocidade do carro aumenta ou diminui.

Finalize a aula dizendo que esse processo de transmissão com embreagens, câmbios e etc. é válido somente para carros a combustão. Os veículos elétricos não precisam de caixa de marchas (manuais ou automáticas), pode seu motor tem funcionamento diferente, o qual vamos explorar mais adiante.