Ponte de palitos

5/14/2018 Ponte de palitos - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ponte-de-palitos 1/8

Ponte de palitosFornecido pelo TryEngineering - www.tryengineering.orgFoco da liçãoA lição enfoca como as pontes são projetadas e construídas para suportar pesos,sendo também duráveis e, em alguns casos, agradáveis esteticamente. Os

estudantes trabalham em equipes para projetar e construir sua ponte a partir deaté 200 palitos de picolé e cola. As pontes devem ter uma extensão de, pelomenos, 35 centímetros e ser capazes de suportar um peso de 2 kg (estudantesmais jovens) ou 10 kg (estudantes mais velhos). Os alunos são incentivados aserem econômicos, usando o menor número possível de palitos que permitaalcançar o objetivo. Os alunos, então, avaliam a eficácia dos seus própriosprojetos de ponte e daqueles das outras equipes e apresentam suas descobertasà classe.Resumo da liçãoA lição "Ponte de palitos" explora o impacto da engenharia no desenvolvimentodas pontes ao longo do tempo, inclusive projetos inovadores e o desafio de criarpontes que se tornem marcos para uma cidade. Os alunos trabalham em equipesde "engenheiros" para projetar e construir suas pontes com cola e palitos depicolé. Eles testam suas pontes usando pesos, avaliam os resultados obtidos eapresentam suas descobertas à classe.Faixa etária8-18.Objetivos␣ Aprender sobre engenharia civil. ␣ Aprender sobre projeto de engenharia. ␣ Aprender sobre planejamento e construção. ␣ Aprender sobre trabalho emequipe e como trabalharem grupo.Resultados esperados para os alunos

Como resultado desta atividade, os estudantes devem desenvolver umacompreensão de: ␣ Projeto e engenharia estrutural. ␣ Solução de problemas.␣ Trabalho em equipe.Ponte de palitosDesenvolvido pelo IEEE como parte do TryEngineering www.tryengineering.orgPágina 1 de 13

Atividades da liçãoOs alunos aprendem como pontes são projetadas para suportar desafios decarga, tensão e estéticos. Os estudantes trabalham em equipes para projetar econstruir pontes, a partir de até 200 palitos de picolé e cola, que possamsuportar um peso padrão, determinado em função da idade dos estudantes. Asequipes testam suas pontes, avaliam a eficácia dos seus resultados e daqueles

das outras equipes e apresentam suas descobertas à classe.Recursos/Materiais␣ Documentos de recursos do professor (anexos). ␣ Folhas de trabalho doaluno (anexas). ␣ Folhas de recursos do aluno (anexas).Alinhamento a grades curricularesConsulte a folha de alinhamento curricular anexa.Recursos na internet␣ TryEngineering (www.tryengineering.org). ␣ História da Ponte da Baía de



Sydney(www.cultureandrecreation.gov.au/articles/harbourbridge/). ␣ ConstruindoGrandes Pontes (www.pbs.org/wgbh/buildingbig/bridge). ␣ Padrões da ITEApara a Educação Tecnológica: conteúdo para o estudo detecnologia (www.iteaconnect.org/TAA). ␣ Padrões Educacionais de Ciência dosEUA (www.nsta.org/standards).

Leituras suplementares␣ Bridges of the World: Their Design and Construction (ISBN: 0486429954) ␣ Bridges: Amazing Structures to Design, Build & Test (ISBN: 1885593309)Atividade escrita opcional␣ Escrever um ensaio ou parágrafo sobre como novos materiais criados tiveramimpacto no projeto de pontes ao longo do último século.Ideias de extensão␣ Desafiar alunos avançados a projetar e construir, usando palitos de picolé ecola, uma ponte que possa suportar o peso de três estudantes.Ponte de palitos Página 2 de 13 Desenvolvido pelo IEEE como parte do TryEngineeringwww.tryengineering.org

Ponte de palitosPara professores: Alinhamento a grades curricularesNota: todos os planos de aula deste conjunto são alinhados aos National ScienceEducation Standards dos EUA, produzidos pelo National Research Council eendossados pela National Science Teachers Association, e, se aplicável, aoStandards for Technological Literacy da International Technology EducationAssociation e ao Principles and Standards for School Mathematics do NationalCouncil of Teachers of Mathematics.␣Padrões Educacionais de Ciências dos EUA, séries K-4 (idadesde 4 a 9 anos)CONTEÚDO PADRÃO A: ciência como investigação

Como resultado das atividades, os estudantes devem desenvolver:␣ As habilidades necessárias para realizar investigação científica.CONTEÚDO PADRÃO B: ciências físicasComo resultado das atividades, os estudantes devem desenvolver umacompreensão de:␣ Propriedades de objetos e materiais.CONTEÚDO PADRÃO E: ciência e tecnologiaComo resultado das atividades, os estudantes devem desenvolver: ␣ Habilidades de projeto tecnológico. ␣ Compreensão de ciência e tecnologia.CONTEÚDO PADRÃO G: história e natureza da ciênciaComo resultado das atividades, os estudantes devem desenvolver umacompreensão de:␣ Ciência como um esforço humano. ␣Padrões Educacionais deCiências dos EUA, 5a a 8a séries(idades de 10 a 14 anos)CONTEÚDO PADRÃO A: ciência como investigaçãoComo resultado das atividades, os estudantes devem desenvolver:␣ As habilidades necessárias para realizar investigação científica.CONTEÚDO PADRÃO B: ciências físicasComo resultado das atividades, os estudantes devem desenvolver uma



compreensão de:␣ Movimentos e forças.CONTEÚDO PADRÃO E: ciência e tecnologiaComo resultado das atividades da 5a a 8a série, os estudantes devemdesenvolver: ␣ Habilidades de projeto tecnológico. ␣ Compreensão de ciênciae tecnologia.

CONTEÚDO PADRÃO F: ciência em perspectivas pessoais e sociaisComo resultado das atividades, os estudantes devem desenvolver umacompreensão de:␣ Riscos e benefícios. ␣ Ciência e tecnologia na sociedade.Ponte de palitosDesenvolvido pelo IEEE como parte do TryEngineering www.tryengineering.orgPágina 3 de 13CONTEÚDO PADRÃO G: história e natureza da ciênciaComo resultado das atividades, os estudantes devem desenvolver umacompreensão de:␣ História da ciência. ␣Padrões Educacionais de Ciências dos EUA,9a a 12a séries(idades de 14 a 18 anos)CONTEÚDO PADRÃO A: ciência como investigaçãoComo resultado das atividades, os estudantes devem desenvolver:␣ As habilidades necessárias para realizar investigação científica.CONTEÚDO PADRÃO B: ciências físicasComo resultado das atividades, os estudantes devem desenvolver umacompreensão de:␣ Movimentos e forças.CONTEÚDO PADRÃO E: ciência e tecnologiaComo resultado das atividades, os estudantes devem desenvolver: ␣ Habilidades de projeto tecnológico. ␣ Compreensão de ciência e tecnologia.

CONTEÚDO PADRÃO F: ciência em perspectivas pessoais e sociaisComo resultado das atividades, os estudantes devem desenvolver umacompreensão de:␣ Ciência e tecnologia em desafios locais, nacionais e globais.CONTEÚDO PADRÃO G: história e natureza da ciênciaComo resultado das atividades, os estudantes devem desenvolver umacompreensão de:␣ Perspectivas históricas.␣Padrões para a Educação Tecnológica - todas as idades Anatureza da tecnologia␣ Padrão 1: os estudantes desenvolverão uma compreensão das característicase do escopo da tecnologia.

Tecnologia e sociedade␣ Padrão 4: os estudantes desenvolverão uma compreensão dos efeitosculturais, sociais, econômicos e políticos da tecnologia.␣ Padrão 5: os estudantes desenvolverão uma compreensão da influência datecnologia no meio ambiente.␣ Padrão 6: os estudantes desenvolverão uma compreensão do papel dasociedade no desenvolvimento e uso da tecnologia.␣ Padrão 7: os estudantes desenvolverão uma compreensão da influência datecnologia na história.



Projeto␣ Padrão 8: os estudantes desenvolverão uma compreensão dos atributos deprojeto.␣ Padrão 9: os estudantes desenvolverão uma compreensão do projeto deengenharia.Ponte de palitos Página 4 de 13 Desenvolvido pelo IEEE como parte do TryEngineering

www.tryengineering.orgPara professores: Alinhamento a grades curriculares(continuação)␣ Padrão 10: os estudantes desenvolverão uma compreensão do papel dasolução de problemas, da pesquisa e do desenvolvimento, da invenção einovação e da experimentação na solução de problemas.Habilidades para um mundo tecnológico␣ Padrão 11: Os estudantes desenvolverão habilidades para aplicar o processode projeto.O mundo projetado␣ Padrão 20: os estudantes desenvolverão uma compreensão e serão capazesde selecionar e usar tecnologias de construção.Ponte de palitos Página 5 de 13 Desenvolvido pelo IEEE como parte do TryEngineeringwww.tryengineering.org

Ponte de palitosPara professores: Recurso do professor␣ Propósito da lição A lição enfoca como as pontes são projetadas econstruídas para suportar pesos, sendo também duráveis e, em alguns casos,agradáveis esteticamente. Os estudantes trabalham em equipes para projetar econstruir sua ponte a partir de até 200 palitos de picolé e cola. As pontes devemter uma extensão de, pelo menos, 35 centímetros e serem capazes de suportarum peso de 2 kg (estudantes mais jovens) ou 10 kg (estudantes mais velhos).Os alunos são incentivados a serem econômicos, usando o menor número

possível de palitos que permita alcançar o objetivo. Os alunos, então, avaliam aeficácia dos seus próprios projetos de ponte e daqueles das outras equipes eapresentam suas descobertas à classe.␣ Objetivos da lição ␣ Aprender sobre engenharia civil. ␣ Aprender sobreprojeto de engenharia. ␣ Aprender sobre planejamento e construção. ␣ Aprender sobre trabalho em equipe e comotrabalhar em grupo.␣ Materiais ␣ Folha de recursos do aluno. ␣ Folhas de trabalho do aluno. ␣ Um conjunto de materiais para cada grupo de estudantes:o 200 palitos de picolé, pistola de cola quente (ou cola de artesanato, paraestudantes mais jovens).o Peso padrão de 2 e 10 kg (pacote de açúcar, peso de exercício ou outro pesoque possa ser padronizado).␣ Procedimento1. Mostre aos estudantes as diversas folhas de referência do aluno. Elas podemser lidas em sala ou fornecidas como material de leitura como lição de casa paraa noite anterior à aula.2. Divida os alunos em grupos de 2 a 3 estudantes, fornecendo um conjunto demateriais por grupo.3. Explique que os estudantes devem desenvolver suas próprias pontes, usando



até 200 palitos de picolé e cola. As pontes devem ser capazes de suportar umpeso de 2 kg (alunos mais jovens) ou 10 kg (alunos mais velhos). As pontesdevem ter uma extensão de, pelo menos, 35 centímetros (podem ser maiscompridas do que isso). Quando a ponte tiver sido construída, ela será colocadaa, pelo menos, 30 cm acima do piso (você pode colocá-la entre duas cadeiras,por exemplo) e testada com o peso estabelecido para tal. Além de atender aos

requisitos estruturais e de sustentação de peso, a ponte também será julgadaem termos de estética. Por isso, os estudantes devem ser incentivados a sercriativos. Os alunos serão incentivados a usar o menor número possível depalitos para atingir o objetivo.4. Os estudantes se reúnem e desenvolvem um plano para suas pontes. Elesdesenham seu plano e, então, o apresentam à turma.Ponte de palitos Página 6 de 13 Desenvolvido pelo IEEE como parte do TryEngineeringwww.tryengineering.org

Ponte de palitosPara professores: Recurso do professor (continuação)5. Em seguida, os grupos de estudantes executam seus planos. Eles podem

precisar repensar seu plano e até mesmo começar tudo de novo.6. Em seguida, as equipes testarão a capacidade de peso das pontes, colocando-a a 30 cm acima do piso. A ponte deve ser capaz de suportar o pesodeterminado (em função da idade dos alunos) por um minuto inteiro.7. Cada ponte deve ser julgada pela turma em termos da sua estética, em umaescala de 1 a 5, onde 1 = totalmente feia; 2 = relativamente feia; 3 = nem feianem bonita; 4 = relativamente bonita; e 5 = muito bonita).Essa avaliação, éclaro, é subjetiva.8. As equipes, então, preenchem uma folha de trabalho de avaliação/reflexões eapresentam suas descobertas à classe.␣ Tempo necessário De duas a três sessões de 45 minutos.␣

Dicas•

Para estudantes mais velhos, aumente a carga que a ponte deverásuportar...pontes desse tipo, feitas com cola quente, podem suportar o peso de diversosalunos, se bem construídas. • Uma pistola de cola é o que funciona melhor paraeste projeto. Porém, por razõesde segurança, sugerimos que você use cola de artesanato com estudantes mais

jovens.Ponte de palitos Página 7 de 13 Desenvolvido pelo IEEE como parte do TryEngineeringwww.tryengineering.org

Ponte de palitosRecurso do aluno: Tipos de ponteExistem seis tipos principais de ponte: em arco, em viga, estaiada por cabos,cantiléver, suspensa e treliçada.␣Em arco Pontes em arco têm forma de arco e suportes em cada extremidade.As primeiras pontes em arco conhecidas foram construídas pelos gregos. Umadas mais antigas é a ponte de Arkadiko. O peso da ponte é transferido para ossuportes das extremidades. A maior ponte em arco do mundo, com conclusãoprevista para 2012, está planejada para ser a sexta sobre a Enseada de Dubai,nos Emirados Árabes Unidos.␣Em viga Pontes em viga são vigas horizontais sustentadas em cada



extremidade por pilares. As primeiras pontes em viga eram simples toras demadeiras colocadas sobre riachos e outras estruturas simples semelhantes.Atualmente, as pontes em viga são pontes de grandes vigas de metal em caixa.O peso na parte superior da viga é transferido diretamente para baixo nospilares da sua extremidade.␣Estaiada por cabos Da mesma forma que pontes suspensas, as pontes

estaiadas por cabos são sustentadas por cabos. No entanto, em uma ponteestaiada por cabos, menos cabos são necessários, e as torres que sustentam oscabos são, proporcionalmente, mais curtas. A ponte estaiada por cabos maislonga do mundo é a ponte Tatara, sobre o lago salgado de Seto, no Japão.␣Cantiléver Pontes cantiléver são construídas usando-se cantiléveres, ou vigasem balanço - vigas horizontais suportadas somente em um lado. A maioria daspontes cantiléver emprega dois braços em cantiléver, que se estendem dos ladosopostos do obstáculo a ser transposto e se encontram no centro. A maior pontecantiléver do mundo é a Ponte de Québec, no Québec, Canadá, com 549 metros.␣Suspensa As pontes suspensas são sustentadas por cabos. As primeiras pontessuspensas foram feitas com cordas feitas de trepadeiras cobertas de pedaços debambu. Nas pontes modernas, os cabos pendem de torres que são fixadas acaixões ou ensecadeiras, que são incrustados profundamente no leito de um lagoou rio. A ponte suspensa mais comprida do mundo é a Ponte Akashi-Kaikyo, noJapão, com 3911 metros de comprimento.Ponte de palitosDesenvolvido pelo IEEE como parte do TryEngineering www.tryengineering.orgPágina 8 de 13␣ Treliçada Pontes treliçadas são compostas de elementos conectados. Elastêmum tabuleiro sólido e uma treliça de suportes unidos por pinos nas laterais. Asprimeiras pontes treliçadas eram feitas de madeira, mas as pontes treliçadasmodernas são feitas de metais como ferro forjado e aço. A Ponte de Québec,mencionada acima como uma ponte cantiléver, também é a maior ponte

treliçada do mundo.Ponte de palitosDesenvolvido pelo IEEE como parte do TryEngineering www.tryengineering.orgPágina 9 de 13

Ponte de palitosRecurso do aluno: Pontes famosas␣Ponte Firth of Forth, EscóciaFirth of Forth é uma ponte ferroviária cantiléver sobre o Firth of Forth, no Lesteda Escócia. A ponte é, ainda hoje, considerada uma maravilha de engenharia.Tem 2,5 km (1,5 milha) de comprimento e os trilhos duplos ficam elevados 46 m(aproximadamente 150 pés) acima da maré alta. Ela consiste em dois vãos

principais de 520 m (1710 pés), dois vãos laterais de 206 m (675 pés), 15 vãosde aproximação de 51 m (168 pés) e cinco de 7,6 m (25 pés). Cada vão principalé composto de dois braços cantiléver de 210 m(680 pés), suportando uma ponte de viga central com vão de 110 m (350 pés).As três grandes estruturas cantiléver de quatro torres têm 104 m (340 pés) dealtura, sendo que cada sapata de 21 m (70 pés) de diâmetro repousa sobre umafundação separada.O grupo Sul de fundações precisou ser construído como ensecadeiras com arcomprimido, até uma profundidade de 27 m (90 pés). No pico das obras,



aproximadamente 4600 trabalhadores participaram de sua construção.␣ Ponte da Baía de Sydney, AustráliaA Ponte da Baía de Sydney é uma ponte em arco de aço que cruza a Baía deSydney e transporta trens, veículos e pedestres entre o centro financeiro deSydney e a área da Costa Norte. A visão imponente da ponte, da baía e daÓpera de Sydney, próxima à ponte, é uma imagem icônica tanto de Sydney

quanto da Austrália. A ponte foi projetada e construída pela Dorman Long andCo Ltd., de Middlesbrough, Teesside (Reino Unido) e foi a estrutura mais alta dacidade até 1967. De acordo com o Livro Guinness de Recordes, ela é a ponte degrande vão mais larga do mundo e a ponte em arco de aço mais alta do mundo,medindo 134 metros (429,6 pés) do topo ao nível da água. Ela também é aponte em arco com o quarto maior vão livre do mundo. O arco é composto deduas treliças em arco com 28 painéis. Suas alturas variam de 18 m (55,8 pés),no centro do arco, a 57 m (176,7 pés),ao lado das torres.Ponte de palitosDesenvolvido pelo IEEE como parte do TryEngineering www.tryengineering.orgPágina 10 de 13

Ponte de palitosFolha de trabalho do aluno: Projete sua própria ponteVocê faz parte de uma equipe de engenheiros que recebeu o desafio de projetaruma ponte usando até 200 palitos de picolé e cola. As pontes deverão sercapazes de suportar um peso específico (seu professor escolherá qual será ameta de peso para sua turma). A ponte deve ter uma extensão de, pelo menos,35 centímetros de comprimento. Mas ela pode ter mais do que isso, se a equipedesejar. Depois de pronta, ela será colocada entre duas cadeiras, suspensa apelo menos 30 centímetros acima do solo, para o teste de suporte de peso. Alémde atender aos requisitos estruturais e de sustentação de peso, a ponte tambémserá julgada em termos de estética. Por isso, sejam criativos! E vocês devem

usar o menor número possível de palitos para atingir o objetivo.␣ Estágio de planejamento Reúnam-se em equipe e debatam o problema queprecisam resolver. Em seguida, desenvolvam e cheguem a um consenso sobreum projeto para sua ponte. Vocês precisarão determinar quantos palitos depicolé usarão (até um máximo de 200) e os passos que seguirão no processo deconstrução. Pensem sobre quais padrões devem se os mais fortes, mas tambémlevem em conta que a estética da ponte será julgada! Desenhem seu projeto noquadro abaixo, incluindo também o número de palitos que planejam usar.Apresentem seu projeto à turma. Vocês podem, se quiserem, revisar o plano daequipe depois de receberem feedback da turma.Ponte de palitos Página 11 de 13 Desenvolvido pelo IEEE como parte doTryEngineering

Número de palitos de picolé que planejam usar:www.tryengineering.org

Ponte de palitosFolha de trabalho do aluno (continuação):␣ Fase de construçãoConstruam sua ponte. Durante a construção, vocês podem descobrir queprecisam de palitos adicionais (dentro do limite de 200), ou que seu projetoprecisa ser alterado. Não tem problema: basta fazerem um novo esboço e



revisarem sua lista de materiais.␣ Votação estéticaCada estudante dará um voto sobre a aparência de cada ponte. A escala é de 1 a5, onde 1 = totalmente feia; 2 = relativamente feia; 3 = nem feia nem bonita; 4= relativamente bonita; e 5 = muito bonita). Será feita uma média dessas notas,para gerar a pontuação de cada ponte. Esta pontuação não é baseada na

capacidade de suportar peso, mas no visual.␣ Fase de testeCada equipe testará sua ponte, para ver se ela pode suportar o peso exigido por,pelo menos, um minuto inteiro. Não se esqueçam de assistir aos testes dasoutras equipes e observar como os diferentes projetos funcionaram.␣ Fase de avaliação Avaliem os resultados de sua equipe, preencham a folha detrabalho de avaliação e apresentem suas descobertas à turma.Usem esta folha de trabalho para avaliar os resultados de sua equipe.1. Vocês tiveram sucesso em criar uma ponte que suportasse o peso exigido porum minuto inteiro? Se não, por que ela falhou?2. Vocês revisaram seu projeto original durante a fase de construção? Por quê?3. Quantos palitos de picolé vocês acabaram usando? Esse número foi diferentedo planejado? Se sim, o que mudou?Ponte de palitos Página 12 de 13 Desenvolvido pelo IEEE como parte doTryEngineeringwww.tryengineering.org

Ponte de palitosFolha de trabalho do aluno (continuação):4. Qual foi a média de pontuação da estética de sua ponte? Como ela ficou emrelação às pontes do resto da turma? De que elementos de desenho das outraspontes vocês gostaram mais?5. Vocês acham que os engenheiros têm de adaptar seus planos originaisdurante a construção de sistemas ou produtos? Por que eles teriam de fazer

isso?6. Se fossem fazer tudo de novo, como seu projeto planejado mudaria? Por quê?7. Que projetos ou métodos outras equipes usaram que vocês acham quefuncionaram bem?8. Vocês acham que teria sido mais fácil fazer este projeto se estivessemtrabalhando individualmente? Expliquem.9. Que tipo de soluções de compromisso vocês acham que os engenheirosadotam entre funcionalidade, segurança e estética quando eles constroem umaponte de verdade?Ponte de palitos Página 13 de 13 Desenvolvido pelo IEEE como parte doTryEngineeringwww.tryengineering.org

Documents

Ponte de palitos