Alavanca, engrenagem e roda com eixo

POR:
novaescola

Objetivo(s) 

- Conhecer dispositivos que possibilitam obter vantagem mecânica.

Conteúdo(s) 

Vantagem mecânica 

Ano(s) 

1º, 2º, 3º, 4º, 5º

Tempo estimado 

Quatro aulas.

Material necessário 

Pedaço de madeira grossa (como retalho de caibro ou viga), pregos 15x15, martelo de carpinteiro ou pé de cabra, alicate, chave de roda, tubo de metal, cabo de vassoura e borracha.

Desenvolvimento 

1ª etapa 

Para trabalhar com um aluno com deficiência física (cadeirante), na 1ª etapa, verifique se o material oferecido é compatível com as necessidades do aluno. O pedaço de madeira no qual serão colocados os pregos, por exemplo, pode ter uma medida pequena e estar apoiado em uma mesa baixa ou em uma prancha adaptada à cadeira. Ofereça auxílio nos demais experimentos estimule os colegas a dar sugestões de adaptação ou fazer com ele o trabalho.
Na segunda etapa, faça a mesma análise sobre como uma cadeira de rodas funciona.

Em um pedaço grosso de madeira, com com pelo menos 5 centímetros de espessura, martele alguns pregos com distância de um palmo entre eles. Em seguida, mostre aos alunos as ferramentas disponíveis e peça que eles tentem remover os pregos usando o mínimo de força. As crianças perceberão que, fazendo uso do alicate, é preciso aplicar mais força que utilizando a orelha do martelo ou do pé de cabra. Agora, peça que realizem a mesma tarefa segurando o martelo ou o pé de cabra por lugares bem diferentes: primeiro, com as mãos bem próximas à orelha da ferramenta; depois, com as mãos o mais longe possível dela. Dessa vez, os estudantes vão notar que, na segunda tentativa (com as mãos longe da orelha do martelo ou do pé de cabra), a força necessária foi bem menor. Solicite que tentem explicar por que isso acontece. Dê prosseguimento à etapa propondo aos alunos uma simplificação do que eles acabaram de ver: em vez de martelo, você usará o cabo de uma vassoura, e para representar a força necessária à retirada de um prego, uma garrafa PET de 2 litros será erguida. Amarre-a em uma das pontas e apoie o cabo sobre uma borracha (para que não escorregue facilmente) na borda de uma mesa, como indicado na figura a seguir.
Ilustração sobre alavanca

 


Peça que alguns alunos suspendam a garrafa, segurando em diferentes posições do cabo e sem deixar que ele se desloque para baixo. As crianças devem perceber que a força necessária para realizar a tarefa diminui à medida que posicionam a mão mais distante do ponto de apoio. Pergunte o que aconteceria se fosse usado um cabo muito longo, com vários metros de comprimento. Espera-se que elas digam que, com uma haste tão longa, seria necessária bem pouca força para suspender a garrafa.

2ª etapa 

Informe que nas situações investigadas até aqui estava presente uma máquina, que permitiu reduzir a força necessária para a realização das atividades: a alavanca. Peça que os alunos pensem em outras máquinas que, de forma semelhante à alavanca, proporcionam ganho de força. Você pode solicitar, por exemplo, que identifiquem qual máquina é utilizada em bicicletas do tipo mountain bike e que permite andar com grande velocidade ou reduzir a força necessária em uma subida. Eles devem indicar que é a marcha (ou câmbio) da bicicleta. Pergunte como funciona esse sistema e qual a máquina que possibilita variar a força necessária para pedalar. Eles devem perceber que o conjunto de rodas com dentes ligado à corrente da bicicleta é o que permite variar a força e a velocidade. Essas rodas com dentes são outro tipo de máquina: as engrenagens. Continuando a observar a bicicleta, peça que procurem outras máquinas que permitem alterar a força. Eles podem identificar diferentes alavancas (como as utilizadas para acionar os freios ou os pedais), mas solicite que procurem algo sem o qual a bicicleta não poderia andar: as rodas presas aos eixos. Esse é mais um tipo de máquina, muito utilizado para reduzir a força necessária para se transportar cargas.

3ª etapa 

Peça que os alunos tentem identificar a presença destes três tipos de máquinas simples - alavanca, engrenagem e roda e eixo - em outros equipamentos e situações. Eles podem identificar, por exemplo, o uso de alavancas em diversos utensílios de cozinha e ferramentas, como amassadores de batata ou espremedores de limão, abridores de garrafa, alicates, macaco de automóveis, chaves de roda e martelos, entre outros. As engrenagens são utilizadas em diversos tipos de equipamentos, como nas caixas de marcha dos carros, motos e caminhões, nos relógios mecânicos e em motores de ventiladores, por exemplo. Já o conjunto roda e eixo é utilizado na maioria dos meios de locomoção, como carros, motos e aviões.

Avaliação 

Apresente aos alunos imagens de equipamentos com pelo menos uma das três máquinas simples abordadas e peça que eles a identifiquem.

Deficiências 

Física

Créditos: Cristian Annunciato Formação: Professor de Física e pesquisador da Sangari Brasil, em São Paulo.

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