Alavanca, engrenagem e roda com eixo

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.

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.

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.

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.