Experimentos de Ciências / Semana 5
Semana 5 de 6
Máquinas simples, estruturas e estabilidade
A grande pergunta
Como ferramentas simples e formas inteligentes podem nos ajudar em tarefas difíceis?
- Desafio da minimáquina ou da torre (escolha um)
- 50 a 60 minutos
Esta semana segue o ciclo científico
PerguntePrevejaTesteObserveExpliqueMelhore
A ideia principal
- As máquinas simples facilitam o trabalho.
- Rampas, alavancas, rodas e roldanas ajudam a mover ou levantar coisas.
- As estruturas ficam mais fortes quando têm uma base estável e usam formas de apoio, como triângulos.
- Os bons projetos são testados e depois melhorados.
Uma máquina simples é uma ferramenta simples que facilita uma tarefa difícil, como uma rampa, uma alavanca, uma roda ou uma roldana. Uma alavanca, por exemplo, é uma barra rígida que gira sobre um ponto de apoio e permite que um empurrão pequeno levante uma carga pesada. Estruturas como torres e pontes têm outra tarefa: precisam segurar peso sem cair. Uma base larga impede a estrutura de tombar, e os triângulos são a forma secreta que impede que ela entorte. Nesta semana você escolhe o seu desafio: construir uma máquina simples que levante um peso, ou construir uma estrutura que fique alta e firme. De qualquer jeito, você vai testar e depois melhorar.
Palavras para conhecer
- Máquina simples
- Uma ferramenta simples que facilita o trabalho, como uma alavanca ou uma rampa.
- Alavanca
- Uma barra rígida que gira sobre um ponto de apoio para levantar ou mover uma carga.
- Roldana
- Uma roda com uma corda por cima que ajuda a levantar coisas.
- Estrutura
- Algo construído para segurar peso ou ficar em pé, como uma torre ou uma ponte.
- Estável
- Firme e difícil de tombar.
- Escora
- Um apoio, muitas vezes em forma de triângulo, que impede a estrutura de entortar.
Materiais
- Para uma máquina: uma régua e um lápis para fazer uma alavanca, ou um carretel e barbante para uma roldana
- Pesos pequenos para levantar, como uma pilha de moedas ou um brinquedo pequeno
- Para uma estrutura: fichas de cartolina, canudos ou palitos de artesanato
- Fita
- Uma régua
- Moedas ou arruelas para testar quanto peso ela aguenta
Segurança
- Mantenha os dedos fora de baixo das alavancas e dos pesos quando eles caírem.
- Use pesos de teste pequenos e baixos, para nada pesado cair em cima de alguém.
- Corte e passe a tesoura com segurança, com a ponta para baixo.
Experimento: Desafio da minimáquina ou da torre (escolha um)
Preveja primeiro
Antes de encostar em qualquer material, escreva o que você acha que vai acontecer neste experimento, e por quê. Fazer uma previsão primeiro é o que transforma construir em ciência. Depois você vai comparar a sua previsão com o que realmente observar.
Passos
- 1
Pergunte: como uma máquina simples ou uma forma resistente pode me ajudar a levantar ou segurar mais? Escolha o caminho da máquina ou o da torre.
- 2
Caminho da máquina: apoie uma régua atravessada sobre um lápis para fazer uma alavanca. Coloque um peso pequeno em uma das pontas.
- 3
Caminho da torre: construa a torre mais alta que conseguir com fichas ou canudos e fita, e que ainda segure um peso em cima.
- 4
Preveja: na alavanca, adivinhe onde colocar o lápis para levantar o peso com mais facilidade. Na torre, adivinhe quantas moedas ela vai aguentar. Escreva.
- 5
Teste: na alavanca, pressione a outra ponta e deslize o lápis para posições diferentes. Na torre, acrescente moedas uma a uma até ela entortar ou tombar.
- 6
Observe: repare em qual posição do lápis deixou o levantamento mais fácil, ou quantas moedas a torre aguentou antes de falhar.
- 7
Melhore: aproxime o lápis do peso, ou acrescente escoras triangulares e uma base mais larga à torre, e teste de novo.
Por que isso acontece
Uma alavanca gira sobre o ponto de apoio dela, chamado fulcro. Quando você move o fulcro para mais perto da carga, um empurrão pequeno na ponta distante consegue levantar um peso grande: a máquina troca um empurrão mais longo por um mais fácil. As estruturas funcionam diferente: uma base larga espalha o peso e reduz a chance de tombar, e os triângulos mantêm a forma sob peso, enquanto os quadrados dobram e entortam. É por isso que torres escoradas e de base larga aguentam muito mais.
Como os engenheiros usam isso
Os engenheiros colocam essas ideias na vida real todos os dias: gangorras e abridores de garrafa são alavancas, guindastes e mastros de bandeira usam roldanas, rampas para cadeira de rodas são planos inclinados, e pontes e arranha-céus são reforçados com triângulos e bases largas. E, igual a você, os engenheiros sempre testam um projeto e depois o melhoram.
O que você notou?
Volte à sua previsão e aos seus resultados e depois conversem sobre estas perguntas juntos.
- O que deixou o levantamento do peso mais fácil, ou o que deixou a torre mais forte?
- Por que você acha que os triângulos aguentam melhor que os quadrados?
- Onde uma base larga ajuda algo a ficar em pé?
- Quais máquinas simples você usou hoje sem perceber?
Reflita
Desenhe a sua máquina ou torre e identifique a parte que fez mais trabalho para facilitar a tarefa.
Minidesafio
Caminho da máquina: levante o peso mais pesado que conseguir com a sua alavanca. Caminho da torre: construa a torre que aguenta mais moedas.
Quer ir mais longe?
Acrescente uma segunda máquina simples, como uma roldana para levantar a sua carga, ou combine uma rampa e uma alavanca para mover algo.
Antes de terminar
- Construí uma máquina simples ou uma estrutura.
- Fiz uma previsão antes de testar.
- Testei quanto ela conseguia levantar ou segurar.
- Consigo explicar como uma alavanca, ou uma base larga e triângulos, facilitaram a tarefa.
- Melhorei o meu projeto e testei de novo.
Terminou o experimento e a sua reflexão? Marque esta semana como concluída para acompanhar o seu avanço no curso de 6 semanas.
Caderno de laboratório
Escreva as suas próprias anotações de ciências enquanto avança: elas seguem o mesmo ciclo que você usou nesta semana. As anotações ficam salvas só neste aparelho; nada é enviado para lugar nenhum. Você também pode imprimir esta aula e escrever à mão.
O que você queria descobrir?
O que você achava que ia acontecer, e por quê?
Qual única coisa você mudou para o teste ser justo?
O que você viu, ouviu ou mediu?
Use o que você notou como evidência.
O que você mudaria para funcionar melhor?
Desenhe o que aconteceu
Desenhe o seu experimento ou o projeto melhorado e circule a parte que você mudou.