6) O RobôDino
Objetivos de AprendizagemAo Nível de Conhecimento: Associar equilíbrio do nosso corpo com o centro de gravidade de outros corpos e objetos;
Ao Nível de Solução de Problemas: Construir um protótipo de Robô Dinossauro, além de Inferir onde seria o seu centro de massa;
Ao Nível de Aplicação: Concluir nosso equilíbrio é baseado em um centro de massa;
Competências Gerais da Base Nacional Curricular Comum (BNCC) Utilizadas
Esse projeto pode ser conectado com um Plano de Aula de Ciências sobre “Cadeias Alimentadores e Extinção”. Clique-aqui para visualizá-lo.
Esta aula compõe os pilares de Letramento Tecnológico e Letramento Científico da metodologia Flylab da Barco Voador.
ContextoTempo sugerido: 15 minutos
Orientações: Inicie a aula passando o vídeo sobre os robôs “Spot” da empresa norte-americana Boston Dynamics. Para passar o vídeo, é preciso dar contexto aos alunos sobre qual é essa empresa e qual é a finalidade desses robôs. A Boston Dynamics é uma empresa estado-unidense de engenharia robótica que ficou famosa pela construção de robôs avançados, os quais possuem comportamentos notáveis como: mobilidade, agilidade, destreza e velocidade. São robôs construídos com finalidade militar e logística.
Discuta com a turma:
- Por que estão tentando derrubar esses robôs?
- Para qual fim será que eles construíram esses robôs?
- Onde eles estão?
Não se preocupe com a precisão das respostas no momento. A intenção é provocar os alunos em torno do nosso assunto. As respostas em geral devem ir em direção ao “Equilíbrio” dos robôs, ou seja, eles estão testando a capacidade dos robôs de se manterem “de pé” em situações adversas, e isso é muito importante no desenvolvimento de máquinas e robôs que poderão estar em situação e lugares diversos.
Desafio
Tempo sugerido: 35 minutos
Orientações: Peça a uma criança para ler a questão disparadora, e pergunte se alguém tem sugestões do que seria “Equilíbrio”. Provavelmente as respostas irão vir em torno da habilidade de “se manter de pé algum objeto ou pessoa”.
Discuta com a Turma:
- Como nos mantemos em equilíbrio?
- Onde visualizamos equilíbrio na rua? (Carros,Bicicletas..) Se tirar uma roda de um carro ele se mantém em equilíbrio? E da bicicleta?
- Onde mais tem equilíbrio? (Circo, com o equilibrista..)
- Quando você está em movimento, por exemplo correndo, já notou como é difícil frear? Por que será?
A intenção aqui não é ter respostas precisas, mas apenas direcionar para a próximo dinâmica que usaremos como catalizadora das respostas.
Dinâmica de Equilíbrio:
Agora, a turma vai trabalhar em uma dinâmica investigativa sobre o equilíbrio. Nós vamos precisar de uma sala ou ambiente um pouco mais espaçoso, ou que, pelo menos os alunos tenham acesso a uma parede para realizar as experiência com o próprio corpo. Diga que agora nós vamos comprovar se temos ou não equilíbrio mesmo em nossos corpos.
O ideal é que todos os alunos possam realizar a dinâmica na parede, se não for possível, escolha um ou mais alunos e utilize-o como exemplo na frente da sala. Caso não seja possível também, utilize um professor auxiliar para realizar cada uma das posições.
Passe aos alunos, uma instrução por vez. Primeiro peça que tentem ficar em equilíbrio na posição onde nós sabemos que haverá equilíbrio (por ex, na dinâmica 1, levar o calcanhar normalmente – depois tentar fazer o mesmo encostado na parede). Caso queira mais referências, assista esse vídeo de dinâmicas parecidas.
1) Fique de pé bem junto a uma parede, tente levantar os calcanhares e se manter desse jeito. Você vai ver que não consegue.
2)Encoste o ombro em uma parede, tente levantar a perna mais afastada e se manter nessa posição!. Essa experiência, como a anterior, mostra que o equilíbrio exige um deslocamento do corpo que mantenha a vertical passando pelo centro de gravidade e pela base de apoio do corpo.
3)Tocar os pés com as mãos sem dobrar os joelhos é fácil para quem está em forma. Mas tente fazer isso com o corpo junto a uma parede..
Finalize a experiência explicando que nós perdemos o “equilíbrio” quando mudamos de posição por que nós modificamos nosso centro de gravidade. Nós temos algo chamado de “Centro de Massa” e quando ele é modificado, acabamos perdendo o equilíbrio. Diga (com ar de mistério) que na próxima aula nós vamos construir nosso próprio robô com o centro de gravidade perfeito e que ele vai ter uma “carinha” muito mais divertida do que aquela que vimos no vídeo.
Para saber mais:
O equilíbrio dos corpos é mais comum no nosso cotidiano do que podemos imaginar. Os móveis do seu quarto, as edificações e você mesmo, agora, lendo esse texto, estão submetidos a um conjunto de forças que estão se cancelando e contribuindo para o estado de equilíbrio.
A mecânica é um ramo da Física que estuda o repouso ou movimento dos objetos. Para iniciarmos o raciocínio, repare agora, de onde você está, que seu corpo busca a estabilidade. Se você se desequilibra, busca o eixo imediatamente. A estática é a área da mecânica que estuda o equilíbrio dos corpos e pode ser dividida em duas partes: a estática do ponto material e a estática do corpo rígido.
Mão na MassaTempo 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.
Pergunte aos alunos se eles lembram-se da última aula, e quais conceitos foram apresentados (Equilíbrio, Centro de Gravidade). Apresente aos alunos o projeto que será construído “O RobôDino“. Diga que será a oportunidade de colocar a mão na massa, e construir nosso próprio Robô Dinossauro com o centro de gravidade suficiente para se manter de pé, e isso é o mais importante.
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 o RobôDino.
Você irá reparar que eles terão dificuldade, em sua maioria, para imaginar como seria a catapulta, 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.
Durante o período de montagem, deixe que os alunos compartilhem suas opiniões sobre o tema e provoque as crianças com hipóteses como: “Como será que ele vai ficar de pé”, ou “Onde será que é o centro de gravidade dele?”.
Materiais Necessários: Chaves de fenda.
Sistematização
Tempo sugerido: 15 minutos
Orientações: Permita que compartilhem seus aprendizados e dificuldades em montarem o projeto em grupo. Mostre a imagem acima peça para os alunos completarem a frase. Explique que conceitualmente “Equilíbrio é o nome dado ao estado de um corpo qualquer em que a força resultante sobre ele é nula.”
Temos o equilíbrio estático, que trata de corpos em repouso, ou seja, parados, e temos o equilíbrio dinâmico, com o estudo dos objetos em movimento. O robô Dino precisou de equilíbrio para garantir o movimento.
Comente que uma forma de dotar os objetos de condições melhores de equilíbrio é baixar o centro de gravidade. O melhor exemplo dessa busca de equilíbrio são os carros de corrida. Eles são rebaixados de forma que o piloto corra sentado muito próximo do chão. Assim, eles podem ser inclinados de ângulos relativamente grandes sem perderem o equilíbrio. A carga colocada num trem, se rebaixada, terá maior equilíbrio.
Curiosidade a ser comentada:
Pesquisadores britânicos concluíram que postura agachada das aves foi provocada pela evolução e, embora difícil de sustentar, é necessária para manter o equilíbrio.
A postura esquisita das aves, digna de um praticante de ioga, um tanto agachada e com as pernas em “ziguezague”, agora tem uma explicação científica. Pesquisadores britânicos analisaram modelos em 3D de esqueleto de dinossauros, répteis e aves e concluíram que o agachamento das aves, necessário para a estabilização do corpo, foi o preço pago pela capacidade de voar.
Ao comparar modelos computadorizados, a equipe de pesquisadores da Universidade de Londres descobriu que o centro de gravidade dos pássaros variou ao longo da evolução por causa do alongamento das patas dianteiras, fazendo com que dobrar as patas fosse necessário para manter o equilíbrio. Outro fator que influenciou a postura acocorada foi o fato de a cauda, uma espécie de contrapeso, ter sido reduzida ao longo dos anos.
Fonte: Último Segundo – iG @ https://ultimosegundo.ig.com.br/ciencia/2013-04-24/cientistas-buscam-em-dinossauros-as-origens-da-postura-das-aves.html
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.
R.C. Hibbeler, Mecânica – Estática, Oitava Edição, Livros Técnicos e Científicos Editora, Rio de Janeiro, 1999.
SILVA, Domiciano Correa Marques da. “Equilíbrio do corpo extenso”; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/equilibrio-corpo-extenso.htm. Acesso em 21 de maio de 2020.
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://educador.brasilescola.uol.com.br/estrategias-ensino/centro-gravidade-equilibrio-corpo-humano.htm
http://efisica.if.usp.br/mecanica/basico/centro_gravidade/equilibrio/
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/centro-gravidade-cg.htm
https://seara.ufc.br/sugestoes-para-feira-de-ciencias/sugestoes-de-fisica/mecanica-2/centro-de-gravidade-e-equilibrio/
https://ultimosegundo.ig.com.br/ciencia/2013-04-24/cientistas-buscam-em-dinossauros-as-origens-da-postura-das-aves.html