Manual do Professor para o Tutorial Fly Higher 1. Aviões no Ar: Como voam os Humanos

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1 Manual do Professor para o Tutorial Fly Higher 1 Aviões no Ar: Como voam os Humanos Versão piloto: Fevereiro 2014

2 Manual do Professor para o tutorial Aviões no Ar: Como voam os Humanos Sobre este documento Este documento faz parte do primeiro Tutorial do Projeto Fly Higher AVIÕES NO AR: COMO VOAM OS HUMANOS, servindo de apoio ao ficheiro PowerPoint. Tem como objetivo proporcionar aos estudantes uma perceção sobre o segredo do voo humano e uma compreensão simples dos princípios científicos envolvidos. Autor(es) David Quince, Professor Assistente em Aeronáutica, Coventry University. Editor: John Fairhurst, Associação Europeia de Diretores Escolares Isenção de Responsabilidade Os pontos de vista expressos nesta publicação pertencem aos autores e não refletem necessariamente o ponto de vista da Comissão Europeia sobre o assunto. ii

3 Manual do Professor para o tutorial Aviões no Ar: Como voam os Humanos Índice Sumário do Tutorial... 4 Estrutura da Lição... 5 PowerPoint Notas Adicionais... 6 Slide Slide 2: Fase 1 Atividade Inicial... 6 Slide Slide 4: Atividade Principal o desenvolvimento do voo humano... 7 Slide Slide Slide Slide Slide Slide Slide Slide Slide 13: Fase 3 Sumário e Conclusão Slide Materiais Adicionais iii

4 Sumário do Tutorial Faixa Etária: O tutorial é concebido para estudantes dos 12 aos 16 anos. Duração: Para discussão completa: 50 +minutos Mínimo possível: 35 minutos (Os tempos sugeridos são indicativos e variáveis. Pretende-se que os professores giram os recursos com flexibilidade, mediante as próprias circunstâncias.) Materiais Necessários: Computador e tela de projeção na sala Peso na mesa Balão Pequeno 4

5 Estrutura da Lição Introdução (Slide 1) Apresentação dos Objetivos (1 min) Identificação da imagem de um avião (1-3 min) Fase 1. Os Pássaros e as Abelhas (Slides 2 4) Atividade Inicial: Voo na Natureza discussões em grupo Vídeo 1, primeiras tentativas (3-5 min) Brainstorming: (O Vídeo 2 é apenas para ser utilizado como pano de fundo) (3-6 min) Fase 2. Os Humanos e o Voo (Slides 5 12) Primeiro Voo Humano balões Vídeo 3, segundas tentativas (3-5 min) Irmãos Wright Vídeo 4 (3 min) Aviões Modernos factos e números (2-5 min) Pessoas na Aviação (Slide opcional e discussão de grupo) (4-6 min) O que mantém os aviões no ar? Com o vídeo 5, o professor orienta a discussão: Newton III; balão (8 12 min) Fase 3. Sumário e Fim (Slides 13-14) Recapitulação Vídeo final 6 (2-3 mins) Todas as durações são aproximadas, devendo servir como um guia. Obviamente, as discussões durante a formação podem ser encurtadas ou desenvolvidas em maior profundidade, especialmente se os alunos trabalharem em pequenos grupos antes de uma discussão mais ampla. O programa pode ser prolongado se o professor apresentar alguns detalhes fornecidos neste Manual do Professor. Seguindo os tempos mínimos sugeridos aqui teríamos uma formação de 35 minutos. Se preferir explorar algumas atividades adicionais, a aula deverá demorar cerca de 50 a 55 minutos. Os materiais adicionais podem ser utilizados para aumentar a duração ou podem ser definidos como trabalhos de casa. Esperamos que considere também utilizar as competições do Fly Higher como materiais adicionais. Visite 5

6 PowerPoint Notas Adicionais Slide 1 Dependendo do contexto e capacidade dos formandos, pode primeiro testá-los informalmente, para perceber que experiências têm em termos de voo, o seu nível de interesse em aviões e se são ou não capazes de reconhecer qualquer um dos três aviões apresentados. Foto principal no centro: Airbus avião de passageiros, o mais novo Airbus Europeu (primeiro voo de teste em junho de 2013). Trata-se de uma inovação para a Airbus: Apesar do aumento no número de passageiros - até 450 pessoas - é construído com materiais novos e mais leves e possui motores mais eficientes, permitindo que os custos de funcionamento suportados pelas companhias aéreas sejam reduzidos. (Principal rival da Airbus - Boeing nos EUA - lançaram recentemente o seu Dreamliner, que é também bastante inovador e com aspeto futurista.) Imagem esquerda inferior: Concorde. O primeiro avião supersónico (mais rápido que o som) de passageiros, concebido e construído na década de 60 em resultado de uma colaboração francobritânica. Voa a uma velocidade mais rápida que a do som, mais especificamente 1236 km por hora (768 mph), ou cerca de um quilómetro em três segundos e aproximadamente uma milha em cinco segundos. O Concorde poderia atravessar o Atlântico, desde Paris a Nova Iorque - cerca de 5000 km (+ de 3000 milhas) em cerca de 3 horas. Devido à diferença de fuso horário de seis horas, os passageiros chegariam a Nova Iorque três horas antes de saírem de Paris! Imagem no canto inferior direito: Harrier Jump-jet. Avião de Caça da Marinha - notável pela sua capacidade de decolagem vertical, o que o tornou no avião perfeito para um porta-aviões e para muitas situações fora-do-comum como por exemplo em campo de batalha, onde não há nenhuma pista de aterragem/decolagem. Slide 2: Fase 1 Atividade Inicial Utilize este slide como pano de fundo para pedir aos formandos para citar alguns seres vivos que voam e o que têm em comum. (Asas e peso limitado - embora algumas aves maiores sejam pesadas, todas têm uma estrutura óssea leve e plumagem extensa que faz parecer os seus corpos maiores do que o que realmente são). Alguns contraexemplos : Nem todos os insetos voam. Na verdade, a maioria, como os insetos encontrados frequentemente em casa (besouros, por exemplo) não voam. As formigas aparecem em duas versões, voadoras e terrestres. Nem todas as aves voam. Atualmente existem cerca de quarenta espécies de aves não- voadoras. As mais conhecidas são a avestruz, a ema, o kiwi e o pinguim. A Wikipedia apresenta uma extensa lista. Os mamíferos (como nós) geralmente não voam. As nossas estruturas ósseas são muito pesadas e não temos asas! Os morcegos são uma exceção. Alguns mamíferos que vivem em árvores, esquilos 6

7 asiáticos por exemplo, têm membros alados (em forma de asa quando estendidos, como as asas de um morcego), o que lhes permite planar, alargando assim a distância que conseguem fazer ao saltar entre ramos. No entanto, não conseguem levantar voo a partir do chão. Slide 3 Na natureza, vemos que pássaros e insetos voadores têm asas em vez de braços e aplicam um movimento de bater asas de modo a conseguir voar. Apresentação do vídeo As tentativas de voo humano com duração de 1 minuto e 2 segundos (1:02), que demonstra como as tentativas de voar do homem nunca correram bem. A turma pode ser convidada a investigar este assunto em maior profundidade; existem vários vídeos como este no YouTube. Alguns terminam tragicamente. É incrível o quão longe as pessoas foram para testar as suas teorias - um homem chegou mesmo a acreditar que as suas asas lhe permitiam saltar do topo da Torre Eiffel! (Como se tratava efetivamente de um suicídio filmado nós não o incluímos propositadamente). Slide 4: Atividade Principal o desenvolvimento do voo humano Comece por convidar os alunos a pensar sobre como as pessoas voam - mas de forma segura, de forma controlada: voar é não cair! Clique no link na caixa. Apresenta um vídeo mudo de 05:34 de um pássaro a bater as asas em camara lenta. Provavelmente vai querer encurtá-lo, é simplesmente um pano de fundo para a atividade. Enquanto o filme é apresentado, realize uma atividade de brainstorming em torno da pergunta feita no slide, e depois convide a turma a partilhar as suas ideias. Possível extensão (i) Encontre ou tire fotografias das várias formas que o homem tem posto em prática para voar; Possível extensão (ii) faça uma colagem para exposição na sala de aula; Possível extensão (ii) Desenhe ou tire fotografias de todas - algumas ou apenas uma - dessas muitas formas de voo humano e participe numa das competições Fly Higher. Para mais informações, consulte Slide 5 Após o brainstorming, identifique que balões foram as primeiras máquinas voadoras, desenvolvidas principalmente pelos franceses, pelo menos no início. O balão, é claro, não está relacionado com o movimento de bater as asas das aves. Os balões estavam à mercê dos ventos e, nesta altura, não eram controláveis. Pergunte aos alunos se sabem exatamente o que é um balão de ar quente e se já estiveram em algum. Como é conseguido o voo? À medida que o ar do balão é aquecido, expande-se e assim é menos denso - ou seja, menos pesado - do que o ar à sua volta, de modo a causar uma pressão para 7

8 cima, à medida que o ar quente tenta subir. Se o balão for grande o suficiente, este "levantar" pode ser suficiente para elevar o peso de várias pessoas do chão. As turmas de alunos mais velhos podem ter conhecimento sobre balões a hélio e hidrogénio, que são preenchidos com gás mais leve que o ar. Na década de 1920 e 1930, as aeronaves utilizaram este princípio para as levantar e motores para se moverem. No entanto, utilizaram principalmente hidrogénio, que é um gás altamente explosivo - o desastre de Hindenburg, em 1937 (quando toda a aeronave incendiou, quando ia a aterrar nos EUA após ter atravessado o Atlântico, partindo da Alemanha) destruiu a confiança na utilização deste tipo de balões, até porque toda a tragédia foi filmada e amplamente divulgada. Outras ideias, além de balões e dirigíveis, podem incluir: planadores, asa-delta, paraquedas, parapente, helicópteros, foguetes espaciais... Possível extensão (i) Encontrar fotografias de todas estas formas de voo humano e criar uma colagem para apresentar; Possível extensão (ii) Encontrar fotografias de todas estas formas de voo humano e criar uma colagem para participação numa das Competições do Fly Higher. Para mais informação, visitar Slide 6 SLIDE OPCIONAL- Para aulas mais curtas, ignore este slide. Clique no vídeo (00:37) na caixa vermelha: É a apresentação de algumas tentativas mais antigas de sucesso e vários tipos de máquinas voadoras. Começava-se a pensar para além da ideia de bater asas. Slide 7 Dadas as diferentes tentativas falhadas (e algumas vezes fatais), o primeiro voo seguro com uma máquina foi uma conquista importante. De enfatizar que o crédito para esta realização é atribuído aos irmãos Wright, Wilbur e Orville, e à sua "máquina voadora ", Kitty Hawk. Reproduza o vídeo do primeiro voo (00:33). É um filme mudo (o primeiro vídeo com som só apareceria 26 anos mais tarde). Os irmãos, Orville e Wilbur, estavam no negócio das bicicletas na Carolina do Norte nos Estados Unidos, mas tornaram-se obcecados com a realização do voo. Extensão possível: os alunos podem investigar sobre os irmãos Wright, quem eram, de onde vieram e as suas várias experiências antes de alcançado o primeiro voo. A sua descoberta mais importante foi que as asas não têm que bater para que o avião se eleve têm de ser rígidas, com uma forma muito particular e têm de ser empurradas pelo ar a grande velocidade, mais rápido que um homem a correr (então algum tipo de motor é necessário). Os aviões atuais funcionam segundo os mesmos princípios. 8

9 Slide 8 Repare no quanto evoluímos em apenas 110 anos! Na verdade, os desenvolvimentos mais recentes foram ao nível da obtenção de materiais mais leves, motores a combustível mais eficientes e segurança. Demoramos apenas 60 anos a passar do Kitty Hawk dos irmãos Wright para o supersónico Concorde - e apenas alguns anos mais para chegarmos à lua! Vamos agora focar-nos na aeronave moderna. O Airbus Europeu é apenas um exemplo. Slide 9 Enfatize algumas das estatísticas mais assinaláveis do Airbus (o seu peso e capacidade de combustível, por exemplo). Outros factos não presentes no slide: O Lockheed-Martin Blackbird (que é um avião espião) pode voar a Mph ou km/h. Ou seja, é 36 vezes mais rápido que um carro na autoestrada ou mais de 3 vezes mais rápido que o som! O foguetão Saturn 5 americano, que levou humanos à Lua, tem mais de 110 metros de altura, o equivalente a cerca de 10 autocarros de dois andares; pesa kg e voa um pouco abaixo de mph ou Km/h, uma vez no espaço. Isto é 36 vezes mais rápido que uma bala! Possível extensão: Os alunos podem escolher um avião conhecido ou um no qual tenham viajado (mas não o Airbus A380), procurar uma imagem e escrever Factos e Números Incríveis sobre esse avião. Alternativamente desafie-os a realizar esta atividade para o Boeing Dream Liner, um avião bastante recente. Slide 10 A Boeing é o maior fabricante de aviões do mundo. Provavelmente, o seu "Jumbo Jet" (o 747, não esta versão menor - 737) é o mais famoso. Slide 11 SLIDE OPCIONAL: se tiver pouco tempo, ignore este slide. As estimativas variam, mas estima-se que a população humana da Terra seja de cerca de 6 biliões. Portanto, um número correspondente a quase metade da população viajou de avião em Embora, obviamente, algumas pessoas viajem várias vezes. ATIVIDADE OPCIONAL: Se o tempo permitir, pode querer que os alunos discutam quem faria maior uso do transporte aéreo e que empregos existem na indústria para tornar isso possível. Alternativamente pode definir esta tarefa como uma atividade fora da aula (para trabalho de casa), ou utilizá-la como uma atividade introdutória para a lição 2. 9

10 Slide 12 Tenha em atenção que este filme é uma adaptação da obra do MIT - Massachusetts Institute of Technology, uma das mais respeitadas universidades nos Estados Unidos. Apresente o vídeo na íntegra. (3:32). (Também pode querer chamar a atenção sobre a utilização do Inglês Americano "Airplane", e não a versão do Inglês europeu "Aeroplane"). W = mg. (Peso = massa x aceleração da gravidade). Para os alunos mais velhos pode explicar-se esta fórmula, esclarecendo que é uma variação da Segunda Lei de Newton. Terceira Lei de Newton ("Para cada ação há uma reação igual e oposta") pode ser demonstrada simplesmente por um peso numa mesa: o peso pressiona claramente a mesa - mas à medida que permanece lá completamente imóvel, a mesa pressiona o peso no sentido ascendente, de modo a obter equilíbrio. Se as crianças não entenderem, peça-lhes para fingirem que são a mesa e segurarem o peso numa mão estendida! Slide 13: Fase 3 Sumário e Conclusão Este slide é um simples resumo dos pontos-chave e uma recapitulação. Nesta parte pode aproveitar para: Possível Extensão: (Mais relevante para alunos mais velhos ou da área científica). Os alunos escrevem um resumo sobre "O que mantém um avião no ar?" enfatizando o que aprenderam hoje. Slide 14 Vídeo final retirado do Farnborough Airshow 2012, o espetáculo aéreo mais importante no Reino Unido. Os aviões são usados para transportar todos os tipos de coisas - não apenas passageiros. O transporte de carga e militar também é muito importante. O helicóptero é um pouco diferente de um avião de duas asas - mas as suas hélices atingem elevação da mesma forma que as asas do avião. Os Helicópteros serão abordados noutro tutorial. 10

11 Materiais Adicionais Dentro ou fora da aula Sopa de Letras As duas sopas de letras que se seguem podem ser usadas de duas formas: com as palavras-chave listadas como pistas ou sem essas palavras-chave. Podem ser utilizadas para prolongar a formação ou definidas como trabalho de casa. Todas as palavras devem ter sido utilizadas na apresentação PowerPoint. As sopas de letras são apresentadas num formato fácil de copiar (próxima secção). Todos os direitos de autor estão assegurados para utilização educacional. A Sopa de Letras 1 é de um nível mais acessível, mesmo sem as pistas. Todas as palavras são exibidas vertical ou horizontalmente. A Sopa de Letras 2 com as pistas é um pouco mais difícil; sem as pistas é bastante difícil! Uma série de palavras estão escritas numa linha diagonal, ou da esquerda para a direita em linha reta, mas algumas palavras mais simples estão apresentadas da direita para a esquerda. Várias atividades extra já foram mencionadas ao longo da aula. Naturalmente, estas atividades também podem ser usadas como trabalho de casa: Após a sessão de Brainstorming (Slide 4): Possível Extensão (i) Encontre ou tire fotografias das várias formas de voo humano e faça uma colagem para uma exposição; (ii) Desenhe ou tire fotografias de todas, algumas ou apenas uma - destas muitas formas de voo humano e participe numa das duas Competições Fly Higher. Para mais informações, consulte Após o vídeo do primeiro voo dos Irmãos Wright (Slide 7): Possível Extensão: pedir aos alunos para pesquisarem sobre os irmãos Wright, quem foram, de onde vieram e as suas várias experiências até conseguirem o primeiro voo. 11

12 Após a estatística do Airbus A380 (Slide 9) Extensão Possível: Os formandos podem escolher um avião conhecido ou um no qual tenham viajado (mas não o Airbus A380) e procurar uma imagem adequada, escrevendo Factos e Números Incríveis sobre esse avião. Alternativamente, desafieos a realizar esta atividade para o Boeing Dream Liner, um avião bastante recente. Após a discussão sobre quem viaja por via aérea e quem trabalha na indústria (Slide 11) Extensão Possível: Pedir aos formandos para escrever (ou preparar uma discussão futura) sobre quais os tipos de pessoas que mais utilizam o transporte aéreo e que empregos são necessários na indústria para tornar isto possível. Após o vídeo e discussão sobre a ciência por detrás do voo e recapitulação (Slides 12/13) Extensão possível: (Mais relevante para os alunos mais velhos ou da área científica). Os formandos escrevem o seu próprio resumo sobre "O que mantém um avião no ar?" destacando a informação tiveram acesso hoje. 12

13 SOPA DE LETRAS SOBRE AERONÁUTICA 1a Procura dez palavras relacionadas com a aeronáutica escondidas nesta grelha. As palavras são: Airbus Arrasto Impulso Balão Gravidade Asas Boeing Jumpjet Concorde Elevação A F B A L A O H L D I E L E V A C A O B R C O N C O R D E O B K L C H H H A A E U J U M P J E T S I S I M P U L S O A N G A R R A S T O S G G R A V I D A D E A Explica o significado de cada palavra à medida que a encontras. 13

14 SOPA DE LETRAS SOBRE AERONÁUTICA 1b Encontra dez palavras relacionadas coma aeronáutica escondidas nesta grelha A F B A L A O H L D H D J I E L E V A C A O B T J E R C O N C O R D E O D H S B K L C H H H A V E W T J U J U M P J E T S I D J A S I M P U L S O A N G S Y G A R R A S T O S G A R U E D A D I V A R G S G R Y Explica o significado de cada palavra à medida que a encontras. 14

15 SOPA DE LETRAS SOBRE AERONÁUTICA 2a Encontra dezassete palavras relacionadas com a aeronáutica escondidas nesta grelha. As letras estão apresentadas na vertical, horizontal ou diagonal. Ar Motor Supersónico Airbus Gravidade Impulso Balão Harrier Peso Boeing Jato Asas Concorde Kittyhawk Wright Arrasto Elevação I M P U L S O F H A R R I E R U K D V A E L E V A C A O J S D G G J R L T S A W A A D S U C O N C O R D E R R I S L G P K D A S P E S O R I R A J L E K H K F S S R G A G B S A L R P U T R E W Q G S H U H T B S A S B A L A O D T T S D O O O F F G G H J L P O P Y R E E N S S D F G W M O T O R W E I I S G R A V I D A D E J K L N C G K I T T Y H A W K J K L G O Explica o significado de cada palavra à medida que a encontras. 15

16 SOPA DE LETRAS SOBRE AERONÁUTICA 2b Encontra dezassete palavras relacionadas com a aeronáutica escondidas nesta grelha. As letras estão apresentadas na vertical, horizontal ou diagonal. I M P U L S O J H A R R I E R F R T Y A E L E V A C S O J S Q W E R R T Y U A W A I O P U E D R O C N O C R R I A S D P F F G A P E S O R I R H J L E C V S B N M P O A G B I U J R Y A T R R E W L S H U K A B S S J B A L A O J T T S T J O O H P O I U Y T R O E O E W E N B N M P T R M O T O R E W I I V G R A V I D A D E E C X N C C K I T T Y H A W K Z Z X G O Explica o significado de cada palavra à medida que a encontras. 16

17 Respostas SOPA DE LETRAS 1 A B A L A O I E L E V A C A O B R C O N C O R D E O B A E U J U M P J E T S I S I M P U L S O A N A R R A S T O S G G R A V I D A D E SOPA DE LETRAS 2 I M P U L S O H A R R I E R A E L E V A C A O S R A W A A U C O N C O R D E R R I S P P E S O R I R A J E A G B S A R S H U T B S B A L A O T T S O O O O E N M O T O R I I G R A V I D A D E N C K I T T Y H A W K G O 17

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