Professor Ventura Ensina Tecnologia

Transcrição

1 Professor Ventura Ensina Tecnologia Experimento PV008 Robô-Escova Ensino Fundamental Instituto Newton C. Braga 1

2 Prof. Ventura Ensina Tecnologia Robô-Escova Você acredita que é possível fazer uma escova andar sem rodas ou acoplamentos mecânicos a um motor? Esse interessante projeto mostra como isso é possível. Simples de montar, trata-se de um pequeno robô montado com uma escova que anda pela casa, bate-volta nos obstáculos e pode ser utilizado em interessantes competições escolares. Com ele aprendemos diversos princípios da física e ainda promoveremos algumas competições interessantes. Veja o artigo no site Newton, Ação e Reação e o Nosso Robô-Escova Sir Isaac Newton, importante cientista inglês que descobriu a lei da gravidade formulou um princípio que diz que se fizermos força sobre qualquer tipo de objeto num sentido, ele reage com igual intensidade no sentido oposto. Este princípio denominado da ação e reação é muito importante para a física regendo o funcionamento de diversos dispositivos utilizados em tecnologia. Sem ele, os veículos não navegariam, os aviões não voariam, os pássaros não voariam e você não caminharia. O que ocorre no caso do robô escova é simples. Colocamos sobre uma escova comum um motor e sua alimentação feita por pilhas. No eixo do motor prendemos um pequeno objeto, como uma arruela ou porca de modo que sua rotação ocorra de forma excêntrica, criando forte vibração. 2

3 Entortando as cerdas das escova para traz, por aquecimento, a vibração faz com que o robô avance rapidamente com a transferência das vibrações. A figura 1 mostra o que ocorre. Figura 1 O robô avança com o movimento vibratório das cerdas transmitido pelo motor. Usando uma escova oval, o robô bate e volta quando encontra algum obstáculo. Assim, solto numa sala, ele ficará andando aleatoriamente. Numa arena ele ficará batendo e voltando de modo intermitente até que suas pilhas esgotem ou ele seja desligado, conforme mostra a figura 2. Figura 2 Numa arena, o robô ficará batendo e mudando de trajetória constantemente. Montagem A montagem do robô escova é extremamente simples. Usamos uma escova Cignus 16, que pode ser encontrada na maioria dos supermercados. Para uma competi- 3

4 ção escolar será interessante que todos usem a mesma escova, para que haja uniformidade de desempenho dos robôs. O circuito consiste simplesmente num motorzinho de pilhas ligado a um suporte de duas pilhas, conforme mostra a figura 3. Figura 3 Circuito elétrico do propulsor do robô. Para o caso de alunos da quinta série do fundamental, os motorzinhos já são fornecidos soldados aos fios do suporte de pilhas para os alunos. A montagem começa com a colocação de um pequena porca ou arruela presa ao eixo de modo excêntrico, conforme mostra a figura 4. Figura 4 Colocando o peso excêntrico no eixo. 4

5 A escova que usamos é do tipo mostrado na figura 5. Figura 5 Escova utilizada no projeto. Na fase seguinte da montagem, entortamos as cerdas da escova num sentido usando para esta finalidade ar quente. Passando a mão pelas cerdas e focalizando o ar quente de um secador de cabelos, entortamos levemente as cerdas da escova, conforme mostra a figura 6. Figura 6 Entortando as cerdas com ar quente. Depois colamos o motor e o suporte de pilhas na parte superior da escova usando cola forte (cola quente, super-bond, cola plástica, etc.). A figura 7 mostra como isso é feito. 5

6 Figura 7 Motor e suporte colados na escova. Os fios são mantidos desligados e são ligados quando desejamos que o motor funcione. Pode-se manter os fios ligados e tirar as pilhas do suporte para desligar. Coloque as pilhas no suporte e verifique se o motor gira e haja uma boa vibração. Testando e Usando Basta colocar as pilhas no suporte e soltar o robô no chão liso ou numa mesa. Ele deve deslocar-se rapidamente, como ostra o nosso filme. Comprovado o funcionamento é só usar seu robô, programar as demonstrações e surpreender seus amigos. Competições Diversas competições podem ser programadas com base neste comportamento bate-e-volta do pequeno robô escova. A) Coloque um pino no centro da arena e depois dois ou mais robôs de alunos que serão soltos simultaneamente. Aquele que derrubar o pino em primeiro lugar é o vencedor da prova. A figura 8 mostra esta prova. Figura 8 Prova de derrubada do pino. 6

7 B) Faça raias (duas ou mais) com tabuinhas finas de modo que os robôs possam correr dentro delas. Neste caso, pode ser realizada uma corrida de robôs. A figura 9 mostra como fazer isso Figura 9 Corrida de robôs. C) Finalmente, sugerimos uma competição em que usamos uma meta (gol) dentro de uma arena. Os robôs são soltos e o primeiro que conseguir atravessála será o vencedor, conforme mostra a figura 10. Figura 10 Prova em que o robô deve atravessar a meta (gol). Lista de Material 1 escova Cignus 16 ou equivalente 1 motor de 3 ou 6 V (*) 1 suporte para duas pilhas pequenas e duas pilhas pequenas 7

8 1 arruela ou porta pequena Cola 1 pedaço de fita isolante Professor Ventura Explica Este é o Professor Ventura? Ele conhece tudo sobre tecnologia e ensina coisas interessantes que podem ser feitas facilmente. Ele também tem muitas coisas engraça- Como Funciona o Motor Elétrico Encontramos motores elétricos numa grande quantidade de dispositivos que precisam converter energia elétrica em força ou movimento. O tipo mais comum é o chamado motor de corrente contínua, como o que usamos em nosso projeto, e que pode ser alimentado por pilhas, baterias e mesmo energia de uma tomada, se ela for convenientemente transformada. Estes motores tem uma construção interna do tipo mostrado na figura 8. (figura 8) Existem dois imãs em forma de meia-lua que criam um campo magnético. No interior destes imãs encontramos bobinas presas a um eixo, que ao serem percorridas por uma corrente elétrica, criam um campo magnético. Este campo interage com o campo dos imãs aparecendo uma força que faz com que as bobinas girem. Um conjunto de escovas (contactos) faz com que a corrente se inverta constantemente nas bobinas para que elas não parem. 8

9 Atividades 1. O que diz o princípio da ação e reação de Newton? 2. De onde vem a energia que propulsiona o robô-escova? 3. Porque as cerdas da escova precisam ser inclinadas para trás? 4. Por que é preciso colocar um pesinho preso ao eixo do motor? 5. Um motor elétrico converte energia elétrica em que tipo de energia? 6. O que encontramos dentro de um motor elétrico? 7. Para que servem os imãs dos motores elétricos? Quem é Newton C. Braga O professor Newton C. Braga é um renomado autor de livros técnicos, professor de tecnologia e criador do Prof. Ventura, personagem que ensina tecnologia e tem muitas estórias interessantes das quais participa com seus alunos Beto e Cleto. O Prof. Newton já publicou mais de 100 livros técnicos, muitos dos quais em inglês através de editoras nos Estados Unidos, sendo recomendados em escolas daquele país e de diversos outros países, sendo alguns até traduzidos para o russo, chinês, espanhol, árabe e até mesmo o turco. Ele utiliza o método de ensino de tecnologia que criou diretamente, passando seus projetos para seus alunos do Colégio Mater Amabilis de Guarulhos, a- lém de diversas outras escolas. O prof. Newton possui seu site onde apresenta milhares de artigos, nos quais descreve projetos e ensina muito de tecnologia. Confira em 9