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  • Esboço da Atividade
    Esta exploração apresentará primeiro aos alunos a definição da velocidade de condução e depois pedir-lhes-á que explorem como a velocidade do robô afeta o seu momento. Clique aqui (Google ) para ver o esboço desta atividade. Compreender o impulso do robô será um conceito importante a ser aplicado ao jogo de boliche Strike Challenge.

  • O que os alunos irão programar
    Usar o projeto modelo Speedbot (transmissão de 2 motores, sem giroscópio) permite que os alunos alterem as configurações de velocidade do bloco [Drive for] simplesmente adicionando um bloco [Set drive speed] a um bloco pilha. A parte guiada da atividade faz com que os alunos trabalhem com o bloco [Definir velocidade de movimento] e no final da atividade pede-lhes que apliquem suas habilidades de programação de velocidade em testes de momento e transferência de energia.

O Speedbot está pronto para dirigir em diferentes velocidades!

Esta investigação o ajudará a aprender mais sobre como programar o Speedbot para dirigir nas velocidades mais adequadas para a tarefa. No final do Strike Challenge, você precisará encontrar uma velocidade para o Speedbot que lhe permita ser rápido e ter grande impulso, mas permanecer no controle para acertar a bola em um bom ângulo e com muita força.

VEXcode V5 que será utilizado na primeira parte desta investigação:

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Se esta for a primeira vez que o aluno usa o VEXcode V5, ele poderá consultar os Tutoriais a qualquer momento durante esta exploração. Os Tutoriais estão localizados na barra de ferramentas.

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Para saber mais informações sobre o bloco, abra a Ajuda  e selecione o bloco sobre o qual deseja ler.

Cada grupo de alunos deverá obter o hardware necessário e o caderno de engenharia do grupo. Em seguida, abra o VEXcode V5.

Materiais requisitados:
Quantidade Materiais necessários
1

Robô Speedbot

1

Bateria carregada do robô

1

VEX código V5

1

Cabo USB (se estiver usando um computador)

1

Caderno de Engenharia

1

Bola (do tamanho e formato de uma bola de futebol)

1

Espaço livre de 3m x 3m

1

Vara métrica ou régua

1

Rolo de fita

1

Tabela de dados

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  • Modele cada uma das etapas para verificar se o Speedbot está pronto para que os alunos adquiram o hábito de fazê-lo.

Etapa 1: Preparação para a Exploração

Preparando-se para a Exploração

Antes de começar a atividade, você tem cada um desses itens prontos?

Etapa 2: Iniciar um novo projeto

Antes de iniciar seu projeto, selecione Speedbot (Drivetrain 2-motors, No Gyro) - Projeto modelo. O projeto modelo contém a configuração do motor do Speedbot. Se o modelo não for usado, seu robô não executará o projeto corretamente.

  • Abra o menu Arquivo.

  • Selecione Abra Exemplos.

  • Selecione e abra o projeto modelo Speedbot (Drivetrain 2-motors, No Gyro).

  • Renomeie seu projeto Drive Velocity porque usaremos o bloco [Set drive speed].

  • Salve seu projeto.

    • Para obter ajuda para salvar um projeto, revise os Tutoriais do VEXcode V5.

       

  • Verifique se o nome do projeto Drive Velocity está agora na janela no centro da barra de ferramentas.

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  • Certifique-se de que os alunos tenham selecionado o projeto modelo Speedbot (Drivetrain 2-motors, No Gyro).

  • Você pode mostrar aos alunos que existem vários modelos para selecionar na página Exemplos . À medida que constroem e usam outros robôs, eles terão a oportunidade de usar modelos diferentes.

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  • Salvando Projetos
    Ressalte que quando eles abriram o VEXcode V5 pela primeira vez, a janela estava rotulada como VEXcode Project e não foi salva (indicado na barra de ferramentas). Projeto VEXcode é o nome do projeto padrão quando o VEXcode V5 é aberto pela primeira vez. Depois que o projeto for renomeado para Drive Velocity e salvo, a exibição será atualizada para Saved. Através desta janela da barra de ferramentas é fácil verificar se os alunos estão utilizando o projeto correto e se ele está salvo.

    Depois que um projeto é salvo inicialmente, o VEXcode V5 salva automaticamente quaisquer alterações subsequentes, conforme indicado pela mensagem ao lado do nome do projeto.

    Diga aos alunos que agora eles estão prontos para iniciar seu primeiro projeto. Explique aos alunos que, seguindo alguns passos simples, eles serão capazes de criar e executar um projeto que definirá a velocidade do sistema de transmissão do Speedbot.

  • Pare e discuta
    Este é um bom ponto para fazer uma pausa e fazer com que os alunos revisem as etapas que acabaram de ser concluídas ao iniciar um novo projeto no VEXcode V5 individualmente ou em grupos. Peça aos alunos que reflitam individualmente antes de compartilhar com o grupo ou com toda a turma.

Etapa 3: Avançar 450 mm em velocidades diferentes

  • Construa este projeto no VEXcode V5.

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Observe que nesta pilha o segundo e o terceiro blocos são iguais ao quarto e ao quinto blocos. Após adicionar o terceiro bloco, o aluno pode clicar com o botão direito ou longo no segundo bloco e escolher Duplicar para adicionar o quarto e o quinto blocos. Então a velocidade do quarto bloco pode ser alterada para 75%.

  • Selecione no ícone Slot. Você pode baixar seu projeto em um dos oito slots disponíveis no Robot Brain. Selecione o slot 1.

  • Conecte o robô ao seu computador ou tablet. O ícone do Cérebro na barra de ferramentas fica verde quando uma conexão bem-sucedida é feita.

  • Em seguida, clique no botão Download na barra de ferramentas para baixar o projeto Drive Velocity para o Robot Brain.

  • Verifique se o download do seu projeto foi feito no Cérebro do Speedbot olhando a tela do Cérebro do Robô. O nome do projeto deve estar listado no Slot 1.

  • Execute o projeto no robô Speedbot selecionando o projeto e pressionando Executar.

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  • Pare e discuta
    Peça aos alunos para preverem o que eles acham que acontecerá quando este projeto for baixado e executado no robô Speedbot. Peça aos alunos para registrarem suas previsões em seus cadernos de engenharia. Se o tempo permitir, peça a cada grupo que partilhe a sua previsão.

    Os alunos devem prever que o Speedbot avançará primeiro na velocidade padrão (50%), depois mais lento (25%) que a velocidade padrão e depois mais rápido (75%) que a velocidade padrão.

  • Opção de modelar primeiro
    Modele executando o projeto na frente da turma antes de todos os alunos tentarem ao mesmo tempo. Reúna os alunos em uma área e deixe espaço suficiente para o Speedbot se mover 450 mm se estiver colocado no chão.

    Diga aos alunos que agora é a vez deles executarem o projeto. Certifique-se de que eles tenham um caminho livre e que nenhum robô se esbarre.

Etapa 4: Dirija para frente e para trás em velocidades diferentes

  • Mude a segunda unidade para bloco para dirigir em marcha à ré em vez de avançar.

  • Então baixe o projeto.

  • Execute o projeto no robô Speedbot.

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  • Não há necessidade de salvar o projeto novamente porque o VEXcode V5 será salvo automaticamente.

  • Para alterar o bloco [Drive for] de forward para reverse, basta clicar no menu suspenso e selecionar reverse.

  • Se os alunos estiverem usando um computador, peça-lhes que desconectem o cabo USB do Robot Brain. Ter o robô conectado a um computador durante a execução de um projeto pode fazer com que o robô puxe o cabo de conexão.

  • Como não estamos selecionando um novo slot, o novo projeto será baixado para o Slot 1 e substituirá o projeto anterior.

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Peça às equipes para compartilharem a área de teste e a bola, se necessário, mas também podem ser criadas várias áreas de teste, cada uma com sua própria bola. Decida se deseja configurar a(s) área(s) de teste ou se deseja que os alunos o façam.

Etapa 5: configurando sua área de teste

Exemplo de layout de área de teste

  • Use fita adesiva e uma régua para criar uma linha de 3m no chão, como a linha horizontal mostrada na imagem acima.

    • Depois que a linha for criada, use fita adesiva e sua régua mais uma vez para criar linhas de 1m através da linha de 3m, como as linhas verticais na imagem acima. Cole uma linha de 1m a cada marca de 50cm na linha vertical, começando em 0cm.

    • As linhas horizontais mais curtas devem estar centralizadas na linha vertical mais longa.

  • Enquanto a área está sendo montada, um ou dois membros da sua equipe deverão criar um novo projeto denominado Momentum. Defina a velocidade em 50% e faça o Speedbot avançar para a primeira linha a 50 cm. Lembre-se de 1 cm = 10 mm, para que o robô se desloque 50 cm ou 500 milímetros para frente.

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A coleta e análise de dados, até mesmo o simples reconhecimento de padrões, são habilidades científicas fundamentais. Esta atividade adiciona estrutura à análise de dados, evitando erros comuns. Observe que as instruções não dizem aos alunos para variarem a distância percorrida pelo robô juntamente com a variação da velocidade do robô. Esta é uma aplicação intencional do que os cientistas da aprendizagem chamam de Estratégia de Controle de Variáveis. Ensinar investigadores novatos a manipular uma variável de cada vez (ou seja, a velocidade, neste caso) para determinar sua influência sobre uma segunda variável (ou seja, a distância que a bola percorre após a colisão) é importante porque não é necessariamente uma abordagem que os alunos adotarão. espontaneamente através de uma abordagem de adivinhar e verificar. Abordagens típicas de adivinhação e verificação geralmente manipulam mais de uma variável por vez (ou seja, alterando a velocidade e a distância que o robô percorre) e observando o impacto da confluência na distância que a bola percorre após a rotação. Esta atividade tenta afastar os alunos disso porque as relações entre as variáveis ​​são então ambíguas. É a maior velocidade do robô, a distância que o robô percorre ou ambos que levam a bola a percorrer uma distância maior? Não podemos responder a isso quando manipulamos as duas variáveis ​​ao mesmo tempo.

No entanto, as equipes podem tentar espontaneamente conduzir o robô por diferentes distâncias. Se você observar isso, peça-lhes apenas para alterar a distância, mas manter a velocidade igual à de um teste com a distância original de 500 mm. Dessa forma, eles podem comparar a mesma velocidade com diferentes distâncias percorridas para ver se a distância percorrida pelo robô também influencia a distância percorrida pela bola.

Etapa 6: Testando a transferência de energia durante colisões

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  • Prepare a área para a bola quicar em direções variadas e distâncias variadas. Feche portas e/ou janelas conforme necessário.

  • A tabela para Explorando a Velocidade pode ser salva abaixo ou os alunos podem recriar a tabela em seus cadernos de engenharia.

  • Uma rubrica para avaliar notebooks de engenharia equipe pode ser encontrada aqui (Google ), e uma rubrica para avaliar notebooks individuais pode ser encontrada aqui (Google . pdf). Sempre que você planejar avaliar o trabalho dos alunos com uma(s) rubrica(s), certifique-se de compartilhar a rubrica com eles antes de começarem a trabalhar no projeto.

Centralize a bola na linha horizontal a 50cm e coloque seu robô de forma que a frente dela fique centralizada na linha horizontal a 0cm. Certifique-se de que a frente do robô esteja voltada para a direção da bola. Execute seu primeiro projeto Momentum com velocidade definida para 50% e preste muita atenção enquanto o robô colide com a bola.

Registre a velocidade definida, a distância percorrida e a distância que a bola percorreu nesta tabela de dados (Google ). A primeira linha da tabela foi iniciada para você com base no projeto Momentum em que você trabalhou na etapa anterior. Continue adicionando dados a esta tabela enquanto tenta definir velocidades diferentes. Você pode então adicionar dados de outras equipes enquanto discute suas descobertas em classe.

Pense e responda às perguntas abaixo em seu caderno de engenharia ao coletar seus dados:

  1. Como você pode saber se o momento do robô transferiu energia para a bola durante a colisão? Explique com detalhes.

  2. Repita o teste pelo menos mais duas vezes. Experimente uma velocidade inferior a 50%. Reponha a bola na sua posição e registe na tabela a distância percorrida pela bola. Além disso, tente uma velocidade superior a 50%. Reponha a bola na sua posição e registe na tabela a distância percorrida pela bola.

  3. Quando todos os grupos tiverem concluído os três testes, discuta as velocidades que os outros grupos escolheram e a distância percorrida pela bola nos seus testes. À medida que as equipes compartilham seus dados, adicione as descobertas à sua tabela.

  4. Procure padrões nos dados. A distância percorrida pela bola aumenta ou diminui à medida que a velocidade definida aumenta?

 

Ícone da caixa de ferramentas do professor Caixa de ferramentas do professor - respostas

  1. O movimento da bola é uma evidência de que o robô transferiu energia durante a colisão. Os alunos também podem descrever a velocidade da bola após o impacto ou a direção de deslocamento como evidência.

  2. A distância que a bola percorre depende da massa/peso da bola utilizada e da velocidade definida para o robô.

  3. Os alunos devem reconhecer que velocidades mais altas levam a bola a viajar mais longe do que velocidades mais baixas. Conecte isso explicitamente ao momento do robô. Destaque que o peso do robô não mudou, apenas a sua velocidade, mas que ambos contribuem para o impulso do robô. Pergunte-lhes se acham que a bola viajaria tão longe se o robô fosse mais pesado. Provavelmente sim. Há mais informações sobre os efeitos da massa da bola durante a colisão na próxima leitura.

  4. Os grupos de alunos podem ter seleccionado velocidades amplamente variáveis, mas o objectivo geral de aprendizagem é que os alunos reconheçam que velocidades mais elevadas levam a um maior impulso, o que transfere mais energia para a bola durante as colisões.