Trocando de engrenagens

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.

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.

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?

Instruções de construção

• Veículos de engrenagens

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.

Programa

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

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.

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.

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)