Conjunto Principal MINDSTORMS EV3

Trocando de engrenagens

Construa um veículo com engrenagens para investigar o impacto de usar diferentes trens de engrenagens.

45-90 min.
Intermediário
6º ao 8º ano
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Plano de aula

1. Preparar

  • Leia o material do aluno no Aplicativo EV3 Classroom.
  • Colete algumas informações sobre as transmissões das engrenagens que ajudarão seus alunos a entender conceitos como ampliação e redução.

2. Envolver (5 Min.)

  • Utilize as ideias da seção Iniciar uma Discussão abaixo para envolver seus alunos em uma discussão relacionada a esta aula.
  • Divida sua classe em pares.

3. Explorar (20 min.)

  • Faça com que os pares de alunos construam o Veículo de engrenagem.
  • Dê a eles algum tempo para fazer um teste de execução para garantir que o modelo foi construído corretamente e funciona como esperado.

4. Explicar (10 min.)

  • Faça com que cada equipe realize o experimento pelo menos três vezes para cada um dos trens de engrenagens sugeridos e registre seus resultados.
  • Certifique-se de que eles podem criar suas próprias tabelas de testes.

5. Elaborar (10 min.)

  • Faça seus alunos analisarem como a relação de transmissão se relaciona com a distância percorrida e com a velocidade do veículo
  • Peça que cada equipe resuma brevemente os resultados dos seus experimentos.
  • Não se esqueça de dar a eles algum tempo para limpeza.

6. Avaliar

  • Dê um retorno quanto ao desempenho de cada aluno.
  • Você pode usar as rubricas de avaliação fornecidas para simplificar o processo.

Iniciar uma Discussão

É difícil subir uma colina ou pedalar contra o vento em uma bicicleta. Um bom sistema de engrenagens é útil ao ajustar a potência necessária para continuar se movendo. Ao se deslocar por terreno nivelado, você começa em engrenagem baixa e então troca para engrenagens mais altas a velocidades mais altas.

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Inicie uma discussão sobre mudança de engrenagens fazendo perguntas relevantes:

  • A que os termos transmissão e redução de engrenagem se referem?
  • Por que as engrenagens ficam frequentemente enclausuradas?
  • Qual é a relação entre a relação de transmissão e a distância de deslocamento?
  • Em que situações a redução de engrenagens é desejável? Em que situações isso não é desejável?

Ideias de Montagem

Instruções de construção

Usando o Modelo
Posicione o veículo a pelo menos 10 cm de uma parede com o sensor ultrassônico posicionado perpendicularmente à parede. Execute o programa e espere até que o ícone EV3 seja mostrado na tela. Pressione o botão central no bloco EV3 para iniciar o teste de execução. A distância inicial da parede é medida usando o sensor ultrassônico e o tempo é redefinido. O veículo vai se mover para longe do muro quando o motor grande funcionar durante uma rotação. A distância à parede é medida novamente e o tempo decorrido é medido para calcular a distância de deslocamento, velocidade e velocidade de rotação. Os valores calculados são mostrados na tela até que o botão central seja pressionado novamente para preparar para outro teste.

Usando o sensor ultrassônico
O sensor ultrassônico gera pulsos de som, que formam um cone sonoro com o qual objetos podem ser detectados. Quando iniciar o experimento, não fique parado próximo ao veículo ou dentro do cone de sensibilidade do sensor ultrassônico. O melhor lugar é atrás do sensor ultrassônico.

Executando o experimento
Enquanto seus alunos estiverem executando seus experimentos, lembre-os do seguinte:

  • A distância deslocada (em cm), velocidade (em m/s) e a velocidade de rotação (em rotações por segundo) serão mostradas na tela.
  • Registre o número do experimento, a relação de transmissão, sua previsão do que vai acontecer, distância de deslocamento e a velocidade numa tabela de teste. Certifique-se de deixar espaço suficiente para registrar outras observações.
  • Execute o experimento pelo menos três vezes para cada opção de trem de engrenagem e use os valores médios para garantir resultados mais confiáveis.
  • Consulte as imagens em “dica” para ver como trocar os trens de engrenagem.

Dicas de Programação

Programa

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Diferenciação

Simplifique essa aula:

  • Trabalhando com seus alunos para ajudá-los a analisar como a relação de transmissão se relaciona com a distância percorrida e com a velocidade do veículo
  • Reduzindo o número de trens de engrenagem que os alunos devem investigar

Leve essa aula a outro patamar:

  • Explicando o significado dos valores médios (por exemplo, média aritmética em relação à mediana, suscetibilidade a interferências) que podem ser usadas para equalizar a medição de erros em uma série de experimentos
  • Incentivando seus alunos a definirem uma função que preveja a distância percorrida com base na relação de transmissão
  • Desafiando seus alunos a inventarem maneiras de melhorar a precisão de seus experimentos

Oportunidades de Avaliação

Lista de verificação de observação do professor
Crie uma escala que corresponda com suas necessidades, por exemplo:

  1. Concluído parcialmente
  2. Concluído completamente
  3. Objetivos excedidos

Use os seguintes critérios de sucesso para avaliar o progresso dos seus alunos

  • Os alunos descreveram o papel da relação de transmissão na previsão do resultado dos seus experimentos
  • Os alunos aplicaram conceitos e/ou processos matemáticos para determinar a relação entre a relação de transmissão e a distância percorrida.
  • Os alunos avaliam os procedimentos dos experimentos e identificaram variáveis independentes, dependentes e de controle.

Autoavaliação
Faça com que cada aluno escolha o nível que ele sente que melhor representa seu desempenho

  • Bronze: Realizei os experimentos, mas não descrevi o papel da relação de transmissão em prever os resultados do experimento.
  • Prata: Com alguma ajuda, descrevi o papel da relação de transmissão na previsão dos resultados do experimento.
  • Ouro: Usei minha percepção do papel da relação de transmissão no experimento para prever qual relação deveria ser usada em um veículo adequado para mover cargas pesadas
  • Platina: Usei minha percepção do papel da relação de transmissão no experimento para prever qual relação deveria ser usada em um veículo adequado para mover cargas pesadas. Também previ qual relação de transmissão deve ser usada para fazer um veículo rápido.
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Extensão de Linguagem e Literatura

Para integrar o desenvolvimento de habilidades da Área de Linguagens, faça com que seus alunos:

  • Criem um breve relatório focando nos resultados dos seus experimentos e exemplos do mundo real de quando realizar uma redução ou uma ampliação de movimento é útil
  • Criem uma apresentação explicando os resultados dos seus experimentos e que eles aprenderam

Observação: Isto tornará a aula mais longa.

Conexões de Carreira

Pode ser que os alunos que gostaram dessa aula fiquem interessados em explorar esses caminhos de carreira:

  • Produção e engenharia (Pré-Engenharia)
  • Ciência, tecnologia, engenharia e matemática (Ciência e Matemática)
  • Transporte (Tecnologia Automotiva)

Suporte ao Professor

Os alunos vão:

  • Aprender em quais situações montar uma ampliação ou redução de movimento
  • Aprender que trocar a relação de transmissão resulta em diferentes velocidades

BNCC
EF06MA24
Resolver e elaborar problemas que envolvam as grandezas comprimento, massa, tempo, temperatura, área (triângulos e retângulos), capacidade e volume (sólidos formados por blocos retangulares), sem uso de fórmulas, inseridos, sempre que possível, em contextos oriundos de situações reais e/ou relacionadas às outras áreas do conhecimento.

BNCC
EF07MA29
Resolver e elaborar problemas que envolvam medidas de grandezas inseridos em contextos oriundos de situações cotidianas ou de outras áreas do conhecimento, reconhecendo que toda medida empírica é aproximada.

BNCC
EF07CI01
Discutir a aplicação, ao longo da história, das máquinas simples e propor soluções e invenções para a realização de tarefas mecânicas cotidianas.

BNCC
EF08MA08
Resolver e elaborar problemas relacionados ao seu contexto próximo, que possam ser representados por sistemas de equações de 1º grau com duas incógnitas e interpretá-los, utilizando, inclusive, o plano cartesiano como recurso.

BNCC
EF07MA35
Compreender, em contextos significativos, o significado de média estatística como indicador da tendência de uma pesquisa, calcular seu valor e relacioná-lo, intuitivamente, com a amplitude do conjunto de dados.

BNCC
EF69LP35
Planejar textos de divulgação científica, a partir da elaboração de esquema que considere as pesquisas feitas anteriormente, de notas e sínteses de leituras ou de registros de experimentos ou de estudo de campo, produzir, revisar e editar textos voltados para a divulgação do conhecimento e de dados e resultados de pesquisas, tais como artigo de divulgação científica, artigo de opinião, reportagem científica, verbete de enciclopédia, verbete de enciclopédia digital colaborativa , infográfico, relatório, relato de experimento científico, relato (multimidiático) de campo, tendo em vista seus contextos de produção, que podem envolver a disponibilização de informações e conhecimentos em circulação em um formato mais acessível para um público específico ou a divulgação de conhecimentos advindos de pesquisas bibliográficas, experimentos científicos e estudos de campo realizados.

BNCC
EF69LP36
Produzir, revisar e editar textos voltados para a divulgação do conhecimento e de dados e resultados de pesquisas, tais como artigos de divulgação científica, verbete de enciclopédia, infográfico, infográfico animado, podcast ou vlog científico, relato de experimento, relatório, relatório multimidiático de campo, dentre outros, considerando o contexto de produção e as regularidades dos gêneros em termos de suas construções composicionais e estilos.

Material do aluno

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