Gravidade

(OBSERVAÇÃO: esta aula contém duas partes, A e B. As duas são importantes para concluir o aprendizado estabelecido no padrão. Se não houver tempo suficiente, examine as duas partes para escolher os elementos que atendem às necessidades dos estudantes.)

Nesta aula, os estudantes vão construir um pássaro de equilíbrio inspirados na imagem fornecida. Incentive-os a projetar e construir sua própria ideia.

• Conhecimento Científico Prévio – Gravidade:
  • O centro de gravidade de um objeto é onde seu peso é equilibrado. Um centro de gravidade baixo ajuda a manter os objetos estáveis.
  • À medida que os estudantes inclinam o modelo do pássaro, seu peso médio se move mais alto e ele se torna menos estável.
  • A força descendente da gravidade sempre puxará o pássaro para trás para manter o centro de gravidade o mais baixo possível.
  • Não importa a inclinação do pássaro: a força gravitacional que age sobre ele vai puxá-lo diretamente para o centro da Terra.
• Conhecimento Prévio de Construção – Gravidade: usando seus materiais científicos principais e o conhecimento prévio indicado, compartilhe informações, imagens e definições.
  • Forças são empurrões ou puxões que atuam em uma direção específica.
  • A gravidade é uma força exercida pela Terra que puxa objetos para baixo em direção ao centro do planeta.
  • Argumento é algo que respalda uma afirmação ou alegação sobre uma coisa que acontece na natureza (por exemplo, a força gravitacional exercida pela Terra sobre os objetos tem direção descendente). Ele deve incluir evidências, fatos e/ou modelos que demonstrem suas observações.
  • Vocabulário principal: força, gravidade
• Experiência em Construção e Programação: consulte as sugestões apresentadas no Plano da Unidade. Para esta aula, também é uma boa ideia:
  • Reforçar o conteúdo usando o tutorial do Sensor Giroscópico no menu inicial do aplicativo SPIKE.
  • Usar as seções de Blocos de Evento e Som no menu Ajuda > Blocos de Palavras no aplicativo SPIKE como suporte adicional. Veja a seção Bloco de Sensores > Está inclinado? para orientações sobre esse sensor — ele exige que o Hub esteja nivelado quando o modelo base está em repouso.
  • Use a aula Playground de Alta Tecnologia para proporcionar experiências com o Bloco de Eventos.

PARTE A (45 minutos)

• Apresente os personagens principais da história e o primeiro desafio: Ajude Daniel a construir um modelo de pássaro de equilíbrio.

• PENSAR – Promova uma discussão rápida sobre o tópico da aula:

  • O que acontece quando você segura um objeto no ar e solta? Por quê? (O objeto cai no chão porque a força da gravidade o puxa para baixo.)
  • O que acontece quando você puxa para trás um balanço ou um pêndulo e solta? Por quê? (O balanço retorna à sua posição mais baixa de repouso porque a força da gravidade o puxa para baixo.)

• Distribua um Conjunto SPIKE^™ Essential e um dispositivo para cada grupo.

• Enquanto os estudantes trabalham, considere compartilhar os exemplos a seguir como apoio para a construção e a programação. Esclareça que as imagens mostram uma ideia de pássaro de equilíbrio, e os estudantes devem projetar e construir sua própria ideia.

• Peça para os estudantes:

  • Usarem o modelo base para CONSTRUIR um modelo de pássaro de equilíbrio para Daniel, mostrando que a força descendente da gravidade manterá a ave em sua posição vertical original após inclinada.
  • Usarem o Sensor Giroscópio integrado com Blocos de Eventos e Sons para PROGRAMAR seu modelo e emitir sons de pássaro diferentes quando ele está inclinado para a direita ou para a esquerda e quando está na vertical.

• Faça um brainstorming sobre as maneiras de usar os elementos LEGO para criar um modelo de pássaro que retorna à sua posição original após inclinado. Se necessário, demonstre como os modelos base ficam pendurados em um ponto de rotação (um conector ou eixo, por exemplo), permitindo que ele se mova e retorne à posição vertical original depois que é inclinado e liberado. Os estudantes podem variar o modelo base contanto que o Hub fique pendurado em um ponto de rotação único.

• Na metade do tempo dado para a atividade, peça para os estudantes trocarem ideias conforme a rotina em sala de aula e, depois, atualizarem seus modelos com base nos compartilhamentos.

Exemplos de Ideias

• Reúna os estudantes para compartilhar. 

• Peça que cada grupo use o próprio modelo para demonstrar e explicar:

  • A direção da força gravitacional em seu pássaro (“em direção ao solo”).
  • Como a gravidade devolve o modelo à sua posição original depois que ele é inclinado.
  • Como programa deles usa sons para mostrar as várias posições do pássaro.

• Se quiser proceder para a Parte B – Explicar, peça para os estudantes não mexerem nos modelos ou dê tempo para eles os reconstruírem.

PARTE B (45 minutos)

• Repita as etapas da Parte A – Explicar para mais grupos demonstrarem e explicarem seu aprendizado.

• (5 min) Compartilhe informações básicas para ajudar os estudantes a elaborar.
• Peça para os estudantes virarem os pássaros a 160 graus (quase de ponta-cabeça) e soltarem.
• Se necessário, reafirme o que eles descobrirão:
  • O Hub deve estar acima do ponto de rotação para que o modelo de pássaro funcione, pois ele naturalmente retorna à sua posição mais estável (pendurado abaixo do ponto de rotação). O peso acima do ponto de rotação não é estável, pois a força da gravidade puxa o Hub de volta para baixo.
• (10 min) Peça aos estudantes que iterem e testem os modelos para concluir o próximo desafio no aplicativo:
  • Criar um modelo de pássaro de equilíbrio que não inclua o Hub, mas que permaneça na vertical, mesmo depois de inclinado. (Dica: no modelo do pássaro, a parte abaixo do ponto de rotação deve ser mais pesada que a parte de cima.)
  • Mostre que a parte inferior do pássaro é mais pesada do que a superior e explique por que isso deve ser verdade em termos de forças gravitacionais. (Se a parte superior do pássaro for mais pesada do que a parte inferior, a força da gravidade puxaria a parte superior mais pesada para baixo, virando o pássaro.)
• (15 min) Peça aos estudantes para compartilhar conhecimentos, ideias ou habilidades que:
  • Tenham ajudado a concluir o desafio.
  • Eles tenham aprendido durante a construção.
• Peça aos estudantes que guardem os conjuntos e organizem as áreas de trabalho.

• Faça perguntas orientadoras para incentivar os estudantes a pensar e a tomar decisões durante o processo de concepção, construção e programação.

Lista de Verificação de Observações

• Recapitule os objetivos de aprendizagem (caixa de Suporte ao Professor).
• Eles respaldam o argumento de que a força gravitacional exercida pela Terra sobre os objetos é descendente.
• Use a lista de verificação para observar o progresso dos estudantes:
  • Seu modelo inclui um pássaro que volta sozinho à sua posição original.
  • Parte A: Sua explicação demonstra que a força gravitacional no modelo atua para baixo. O Hub pesado é puxado para baixo pela gravidade, mantendo as partes mais leves do pássaro no topo.
  • Parte B Sua explicação demonstra que a metade inferior do novo pássaro deve ser mais pesada do que a metade superior para que ele permaneça na posição vertical. O pássaro da etapa “Elaborar” tem uma diferença importante para o do modelo da etapa “Explicar”: ele não tem um Hub pesado abaixo do ponto de rotação que o mantenha na posição vertical.

Autoavaliação

Peça para cada estudante escolher o bloco que acredita representar melhor seu desempenho.

• Peça azul: Acredito que consigo seguir as instruções para criar um programa.
• Peça amarela: Consigo seguir as instruções para criar um programa.
• Peça verde: Consigo seguir as instruções para criar um programa e também ajudar um colega a fazê-lo.

Avaliação por Pares

Em pequenos grupos, oriente os estudantes a discutirem suas experiências de trabalho em equipe.
Incentive-os a usar declarações como estas:

• Gostei quando você...
• Gostaria de saber mais sobre como você...

Para simplificar esta aula:

• Interrompa a atividade após o primeiro desafio: Crie um modelo de pássaro de equilíbrio que inclua o Hub na metade inferior. Faça perguntas com respostas sim/não para incentivar as explicações dos estudantes.

Para aumentar a dificuldade:

• Para estender o desafio da parte A – Explorar: Peça para os estudantes construírem e programarem um animal diferente (não um pássaro), incluindo o Hub como usado na parte A, para que ele volte à posição original depois de ser inclinado. Macacos e esquilos são bons exemplos para a atividade.

• Forneça materiais de aprendizagem sobre como objetos variados, como carros de corrida e copos para bebês, são projetados para evitar que sejam inclinados e derrubados. Peça para os estudantes aprenderem um exemplo e compartilhá-lo por escrito, elaborando o roteiro para um vídeo de propaganda de um produto.

Caso haja uma discussão, esta aula se estenderá além dos 45 minutos.