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Pasco system which includes Pasco capstone software + force platform, various soft/shock-absorbing materials (cotton wool, sand, bubble wrap, Styrofoam, leaves, grass, packaging materials, etc.), wooden ball, measuring tape, aluminium pan, Sad / happy balls
Sistema Pasco que inclui software Pasco capstone + plataforma de força, vários materiais macios/absorventes (lã de algodão, areia, plástico bolha, esferovite, folhas, relva, materiais de embalagem, etc.), bola de madeira, fita métrica, panela de alumínio, bolas tristes / felizes
Preparação
Peça aos alunos para trazerem vários materiais de absorção de choques para as aulas (se o recreio tiver uma cobertura de material granular, também pode trazer uma amostra deste material). Recolher materiais de reserva para a atividade (materiais de embalagem, plástico bolha, esponjas, esferovite, areia, etc.). Coordenar com um laboratório que tenha um sistema Pasco ou similar (nas escolas secundárias).
Objetivos, mensagens & conceitos
Objetivos específicos
- Compreender os riscos e os aspetos de segurança do parque infantil.
- Medir a propriedade de absorção de choques de diferentes tipos de superfície do solo.
- Verificar as propriedades de absorção do choque da cobertura do solo no parque infantil.
Mensagens específicas
- A estrutura da cobertura do solo no parque infantil deve ter em conta a resistência ao impacto e fatores como o clima, o deslizamento e a resistência à água.
- A absorção de choques pode ser medida utilizando um acelerómetro.
- Quanto melhor for a absorção do choque, menor será a força aplicada sobre a superfície.
Termos principais
- Absorção de choques
- Força
Práticas e competências
Práticas STEM
- Análise e interpretação de dados
- Construção de explicações e elaboração de soluções
- Argumentar a partir de evidencias
- Usar matemática e pensamento computacional
- Perguntar e definir problemas
- Planear e desenvolver investigação
Competências transversais
- Lidar com a incerteza
- Trabalho de equipa e colaboração
Competências de gestão
- Planeamento
- Utilização de recursos
Programa de atividade
step 1
O desafio é reduzir a força do impacto com o solo, durante uma queda no parque infantil. Quando um objeto cai, é possível calcular a sua velocidade, a sua aceleração, e a sua energia armazenada, mas é muito mais difícil calcular a intensidade do impacto.
step 2
Demonstração de bola feliz/bola triste:
- Mostrar aos alunos 2 bolas de aspeto idêntico que tenham um peso semelhante (deixá-los sentir).
- Deixar cair as bolas ao mesmo tempo - uma bola salta e a outra fica no chão.
- Os alunos devem levantar diferentes hipóteses, ou seja, as bolas são feitas de materiais diferentes - a bola que salta é feita de borracha sintética (neoprene), e a outra bola é feita de um material especial (polynorbornene) que absorve a energia e a impede de saltar.
- Extensão: Porque é que a bola 'feliz' salta? O que aconteceu com a energia da bola 'triste'? Conclusão: O impacto com o chão depende de vários fatores tais como o material da bola, o material da superfície do chão, e é relativamente complicado calcular a intensidade do impacto.
step 3
De seguida, os estudantes realizam uma experiência de pensamento: De que depende a intensidade do impacto? Uma criança imagina colocar uma bola de bowling no seu pé. Os alunos vão considerar como isto difere de deixar cair a bola da altura da cintura, explicando a física por detrás dos resultados. Por último, vão considerar o que aconteceria se uma esponja ou outro material macio fosse colocado sobre o pé e porquê.
step 4
Os alunos realizam uma experiência atirando um ovo contra um lençol esticado. Isto introduz-lhes o conceito de absorção de choques. Discutir como medir a absorção de choque de uma superfície.
step 5
Pergunta de pesquisa: Qual é a superfície mais adequada para o parque infantil? Trabalhando em grupos, os estudantes vão fazer um brainstorming e apresentar uma ideia para uma experiência para testar a absorção de choques dos diferentes materiais. Identificar a melhor forma de testar este evento, tendo em conta que é muito rápido (na escala de milisegundos - milésimos de segundo!)
step 6
Experiência de objetos em queda:
- Esta atividade envolverá a utilização de um sensor de força Pasco para ajudar a medir a força de impacto de uma bola de uma massa conhecida caída de uma altura fixa.
- Colocar um recipiente contendo vários materiais na plataforma e deixar cair a bola dentro dela, verificando a força do impacto de cada vez.
- Os estudantes apresentam diferentes materiais possíveis para teste (tanto materiais granulares como sólidos).
- Experimentar a profundidade de enchimento dos materiais granulares, comparando como o tamanho do grão e a altura da queda afetam a força do impacto.
- Trabalhando em grupos, cada grupo irá medir uma variável particular, formular uma questão de investigação e levantar uma hipótese (ver recursos para método detalhado).
- Discutir que tipo de material foi o mais absorvente de choques, e as desvantagens desse material. Rever que atividades foram empreendidas durante o teste para incluir a força exercida por uma bola a cair sobre a superfície. Quanta força é considerada perigosa? Esta é uma questão complexa - há muitos fatores que a afetam, e lembre-se que uma bola não simula com precisão a queda de uma criança.
step 7
Explicar como as superfícies dos parques infantis são testadas para garantir que cumprem as normas de segurança, simulando a queda de uma criança e verificando a intensidade do impacto. Explorar outros fatores de conceção, tais como durabilidade, higiene, facilidade de manutenção, antiderrapante, resistência à água e às intempéries, etc. Será que a superfície selecionada cumpre estes requisitos? A superfície é adequada para cadeiras de rodas, muletas ou limitações visuais?
step 8
Pergunta do plenário: Que cobertura de solo seria mais adequada para a construção de um parque infantil?
step 9
Extensão: Realizar o "Desafio do Ovo" no recreio, tendo em conta as coisas aprendidas nesta unidade.