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Os Designers e Engenheiros criam soluções que resolvem problemas todos os dias. Nesta Unidade, os alunos utilizarão o Processo de Projeto de Engenharia para construir, testar e modificar o Pêndulo no Laboratório 1. No Laboratório 2, os alunos utilizarão o Processo de Projeto de Engenharia para testar e modificar elementos do seu jogo Pendulum Kerplunk.

O que é o Processo de Projeto de Engenharia (EDP)?

Os alunos utilizarão o Processo de Projeto de Engenharia (EDP) enquanto modificam as suas construções de Pêndulo para resolver desafios. O EDP é uma série de passos que os engenheiros seguem para encontrar soluções para os problemas. Muitas vezes, a solução envolve a conceção de um produto que cumpra determinados critérios ou realize uma determinada tarefa.

O PDE pode ser dividido nas seguintes etapas: DEFINIR → DESENVOLVER SOLUÇÕES → OTIMIZAR.

Definir problemas de engenharia implica declarar o problema a resolver o mais claramente possível em termos de critérios de sucesso e restrições ou limites.
Conceber soluções para problemas de engenharia começa com a geração de diversas soluções possíveis e, em seguida, com a avaliação de potenciais soluções para ver quais delas satisfazem melhor os critérios e restrições do problema.
A otimização da solução de design envolve um processo no qual as soluções são sistematicamente testadas e refinadas e o design final é melhorado através da troca de características menos importantes por aquelas que são mais importantes.

Diagrama com ícones representativos das três fases da EDP dispostas em triângulo. Na parte superior, os balões de fala sobrepostos com pontos de interrogação representam Definir; no canto inferior direito, um lápis escreve uma lista que representa Desenvolver Soluções e, no canto inferior esquerdo, uma lupa representa Otimizar. Existem setas a ligar os três ícones indicando o movimento entre as fases. — Definir, conceber e testar

O EDP é cíclico ou iterativo por natureza. É um processo de fabrico, teste, análise e refinamento de um produto ou processo. Com base nos resultados dos testes, novas iterações são criadas e continuam a ser modificadas até que a equipa de design esteja satisfeita com os resultados.

Nesta Unidade, os alunos utilizarão o EDP para modificar a construção do Pêndulo e testar como as suas modificações afetam o desempenho do Pêndulo. Em seguida, utilizarão o processo de design iterativo para conceber o seu próprio jogo Pendulum Kerplunk.

O que é um pêndulo?

Um pêndulo é um objeto num braço. O braço está preso a um pivô, que é um ponto a partir do qual balançar. O objeto ficará naturalmente pendurado por causa da gravidade, mas se for empurrado para um lado, balançará de um lado para o outro (oscilará). A frequência de um pêndulo oscilante permanecerá constante até que a gravidade e o atrito parem o pêndulo. Veja a animação abaixo para ver como se move o pêndulo.

Os pêndulos têm sido historicamente utilizados na cronometragem, na medição da gravidade e até nos primeiros sismógrafos para medir sismos. Nesta Unidade, a construção do Pêndulo é utilizada como base para os alunos experimentarem enquanto constroem o jogo Pendulum Kerplunk. Os alunos serão convidados a modificar o jogo Pendulum Kerplunk à medida que criam as suas próprias regras e objetivos.

Peças do Kit VEX GO

As crianças ficam fascinadas por construir e desmontar coisas. As construções VEX GO são estruturas físicas criativas e feitas por estudantes para investigações STEM. Os alunos serão apresentados às peças do Kit VEX GO na unidade de jogo Pendulum Kerplunk.

O póster VEX GO Kit lista as principais categorias de peças: pinos, espaçadores, eixos, engrenagens, roldanas, discos, conectores, rodas, vigas, vigas angulares, vigas grandes, placas e eletrónica. O poster destaca ainda a Pin Tool e as restantes peças incluídas no kit.

Peças do Kit VEX GO — peças do kit VEX GO

Pinos e impasses

Como os alfinetes e os espaçadores ligam outras peças, os alunos podem confundir as suas utilizações. Os espaçadores ligam duas peças, mas deixam um espaço entre elas. Cada tipo de impasse tem uma folga de largura diferente que será criada pela sua utilização.

Os pinos ligam duas ou mais peças para que fiquem alinhadas umas com as outras. O pino vermelho pode ser ligado a uma peça de cada lado. Em contraste, o Pino Verde pode ligar uma peça de um lado e duas peças do outro lado.

Uma comparação lado a lado entre a ligação de duas vigas cinzentas com pinos e espaçadores. À esquerda, duas vigas cinzentas estão ligadas com dois pinos vermelhos, fazendo com que as vigas se toquem e se liguem. À direita, são utilizados dois espaçadores laranja para ligar as duas vigas cinzentas, deixando espaço entre as vigas. — Pinos e Standoffs

Conectores

Os pinos e os espaçadores criam ligações entre peças paralelas entre si. No entanto, os conectores criam ligações num ângulo reto de 90 graus. O Conector Verde e o Conector Laranja permitem ligações em ângulo reto, bem como ligações paralelas.

Duas vigas cinzentas mostradas ligadas num ângulo de 90 graus, perpendiculares entre si, com um conector azul preso à extremidade da viga ao longo do solo e dois pinos vermelhos a fixar a segunda viga verticalmente para criar o ângulo. — Exemplo de conector

Vigas e Placas

As vigas e as placas são utilizadas para criar a base estrutural da maioria das construções. São peças planas com larguras e comprimentos variados. A largura e o comprimento de uma viga ou placa podem ser medidos pelo número de furos na peça. Os alunos aprenderão, à medida que começam a construir, que as vigas (1 furo de largura) não são tão estáveis como as vigas grandes (2 furos de largura) ou as placas (3 ou mais larguras de furos).

Existem vários feixes exclusivos, incluindo quatro feixes angulares. Estes feixes criam ângulos de 45 ou 90 graus. Outras vigas únicas incluem a Blue Thin Beam, que tem um orifício que cabe num eixo e permite que a viga gire, e tem orifícios adicionais para ligações padrão. A viga com fenda rosa pode ser utilizada para prender o elástico ou as cordas numa construção.

A imagem das vigas e placas do cartaz da VEX GO Parts que mostra a orientação do tamanho e a variedade de cores e formas. — Vigas e Placas

Peças Únicas

Os espaçadores podem ser utilizados para adicionar espaço entre as peças ou como colar para um eixo. Os espaçadores são especialmente úteis quando se abre espaço para que uma peça se mova livremente numa construção.

O elástico é um elástico utilizado de várias formas nas construções VEX GO, como por exemplo para criar energia ou para unir roldanas. O estiramento do elástico em diferentes comprimentos dará à construção diferentes quantidades de energia potencial que podem ser transformadas em energia cinética para alimentar uma parte da construção.

A Corda Longa e a Corda Curta são peças multiusos que têm diversas aplicações nas construções VEX GO. Em particular, podem ser utilizados para fixar peças ou facilitar a transferência de energia dentro de uma construção.

As cordas pretas e brancas do GO Kit são mostradas. A corda preta está em cima e é mais curta que a corda branca em baixo. À direita está um espaçador cinzento. — Corda e Espaçador

Ferramenta Fixar

À medida que os alunos se familiarizam com o Kit VEX GO, vão inevitavelmente precisar de ajuda para separar as peças. A ferramenta Pin ajuda os alunos a separar peças através de três funções diferentes: o Extrator, a Alavanca e o Empurrador. O extrator é mais adequado para remover pinos que tenham uma extremidade livre.

Para utilizar o extrator, insira o pino na ranhura da ponta, aperte a ferramenta Pin e puxe para trás. O pino deve ser facilmente removido do orifício. No caso de um pino não estar parcialmente exposto, o empurrador pode ser utilizado para empurrar parte do pino para fora. A alavanca é mais apropriada quando se tenta desligar duas vigas ou placas que estejam niveladas uma com a outra. A alavanca pode ser inserida entre as duas peças e utilizada para separar as peças ligadas. Veja a animação abaixo para ver como utilizar a ferramenta Pin.

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