Fornecido pelo TryEngineering - Foco da lição A lição enfoca o crescimento de edifícios altos e suas estruturas. Os alunos trabalham em equipes para desenvolver, com materiais limitados, a torre mais alta que forem capazes de construir que possa suportar uma bola de golfe por dois minutos. Eles desenvolvem seus projetos em papel, constroem suas torres, apresentam e testam suas torres para a turma, avaliam seus resultados e os de seus colegas de classe e preenchem folhas de reflexão. Resumo da lição A atividade "Desafio da torre alta" explora o projeto de estruturas altas, tais como arranha-céus e torres de telecomunicação. Os alunos trabalham em equipes para projetar as torres mais altas que forem capazes de construir usando somente canudinhos de refrigerante, limpa-cachimbos e clipes de papel. As torres devem ser fortes o suficiente para suportar o peso de uma bola de golfe durante dois minutos. Faixa etária 8-18. Objetivos Aprender sobre engenharia estrutural. Aprender sobre projeto de engenharia e reprojeto. Aprender como a engenharia pode ajudar a resolver desafios da sociedade. Aprender sobre trabalho em equipe e solução de problemas. Resultados esperados para os alunos Como resultado desta atividade, os estudantes devem desenvolver uma Engenharia e projeto estrutural. Projeto de engenharia. Trabalho em equipe. Atividades da lição Os estudantes aprendem sobre os edifícios mais altos do mundo e como eles foram projetados e construídos. Eles, então, trabalham em equipes para desenvolver a torre mais alta que forem capazes, que possa suportar uma bola de golfe por dois minutos. Para isso, eles recebem 50 canudinhos de refrigerante, 50 limpa-cachimbos e 25 clipes de papel. Eles desenvolvem planos em papel, constroem as torres, testam-nas e comparam seus resultados com os de seus colegas de classe. Desafio da torre alta Página 1 de 10
Recursos/Materiais Documentos de recursos do professor (anexos). Folha de recursos do aluno (anexa). Folha de trabalho do aluno (anexa). Alinhamento a grades curriculares Consulte a folha de alinhamento a currículos, no final da lição. Recursos na internet TryEngineering (). Projeto e Construção da Torre Burj Khalifa (www.burjkhalifa.ae/language/enus/the-tower.aspx). CN Tower (www.cntower.ca). Padrões Educacionais de Ciência dos EUA (www.nsta.org/standards). Padrões da ITEA para a Educação Tecnológica (www.iteaconnect.org/taa). Leituras recomendadas How Tall Is Tall?: Comparing Buildings (ISBN: 978-1432939557) Reinforced Concrete Design of Tall Buildings (ISBN: 978-1439804803) Construction Technology For Tall Buildings (ISBN: 978-9812818614) Atividade escrita opcional Escrever um ensaio ou parágrafo sobre como os avanços de engenharia levaram ao crescimento explosivo de edificações verticais na virada do século 20. Desafio da torre alta Página 2 de 10
Para professores: Recursos do professor Propósito da lição A lição enfoca o crescimento de edifícios altos e suas estruturas. Os alunos trabalham em equipes para desenvolver, com materiais limitados, a torre mais alta que forem capazes de construir, que possa suportar uma bola de golfe por dois minutos. A bola de golfe deve ser sustentada perto do topo da torre, com a parte inferior da bola até 20% abaixo do topo da torre. Eles desenvolvem seus projetos em papel, constroem suas torres, apresentam e testam suas torres para a turma, avaliam seus resultados e os de seus colegas de classe e preenchem folhas de reflexão. Objetivos da lição Aprender sobre engenharia estrutural. Aprender sobre projeto de engenharia e reprojeto. Aprender como a engenharia pode ajudar a resolver desafios da sociedade. Aprender sobre trabalho em equipe e solução de problemas. Materiais Folhas de recursos do aluno. Folhas de trabalho do aluno. Conjunto de materiais para cada equipe: 1 bola de golfe, 50 canudinhos de refrigerante, 50 limpa-cachimbos e 25 clipes de papel. Procedimento 1. Mostre aos estudantes as folhas de referência do aluno. Elas podem ser lidas em sala ou fornecidas como material de leitura como lição de casa para a noite anterior à aula. 2. Como introdução da lição, fale aos estudantes sobre o aumento da altura dos edifícios ao longo do século passado. Você pode analisar qual seria o edifício mais alto de sua cidade/região e compará-lo com alguns dos edifícios mais altos do mundo. 3. Se possível, peça que os estudantes analisem os recursos de projeto e manufatura do site da web Projeto e Construção da Torre Burj Khalifa e considerem o formato dessas estruturas (www.burjkhalifa.ae/language/en-us/the-tower.aspx, em inglês). 4. Cada equipe considerará seu desafio e desenhará um diagrama da torre planejada no papel. 5. Em seguida, as equipes construirão suas torres e as testarão. 6. Todas as equipes, em seguida, apresentarão suas torres à turma e demonstrarão a capacidade das torres de sustentar a bola de golfe. 7. Todas as torres são medidas, para determinar a mais alta. 8. As equipes de alunos preenchem uma folha de reflexão e compartilham suas experiências com a classe. 9. Nota: esta lição pode ser realizada por todos os estudantes de uma série em vez de uma única turma, para que eles possam competir uns com os outros na escola. Tempo necessário De uma a duas sessões de 45 minutos. Desafio da torre alta Página 3 de 10
Recurso do aluno: Estruturas altas A CN Tower (imagem à esquerda), localizada em Toronto, Ontário, Canadá, é uma torre de comunicações e observação que tem 553,3 metros de altura. Ela foi reconhecida como a estrutura vertical construída mais alta do mundo durante 31 anos, até recentemente ter sido ultrapassada em altura pela Burj Khalifa, em Dubai, Emirados Árabes Unidos. A Burj Khalifa, construída em 2009, tem 828 metros de altura. O terceiro edifício mais alto do mundo é a Willis Tower (anteriormente chamada de Sears Tower) em Chicago, Illinois, EUA, com 527 m de altura (se medida até seu pináculo). A estrutura de madeira mais alta do mundo é a torre de rádio de Gliwice, na Polônia, com 118 metros de altura, construída em 1935. A figura à direita compara as alturas da Burj Khalifa, da CN Tower e da Willis Tower. Em janeiro de 2010, a plataforma de observação a céu aberto mais alta do mundo, localizada na Burj Khalifa, foi aberta ao público. Centenas de pessoas, na maioria famílias, fizeram fila por ingressos para o nível 124 da Burj Khalifa e ter a chance de estar entre as primeiras a experimentar as vistas estonteantes da cidade. Fala-se que a vista é semelhante àquela que você tem estando em um avião. A subida até o 124º andar é feita por um elevador de dois andares, onde cada andar leva até 14 pessoas, que se desloca a 10 metros por segundo. Em menos de um minuto, o elevador chega à plataforma de observação, o único observatório público do mundo a essa altura com um terraço a céu aberto. Janelas altas circundam toda a plataforma de observação, e os visitantes podem examinar o horizonte e as ruas distantes abaixo por meio de visores computadorizados, que também possuem, pré-programadas, vistas diurnas e noturnas da região ao redor. Desafio da torre alta Página 4 de 10
Folha de trabalho do aluno: Aplicando tecnologia para resolver problemas Planejamento e trabalho em equipe de engenharia Você faz parte de uma equipe de engenheiros que recebeu a incumbência de construir a torre mais alta que puder usando somente 50 canudinhos de refrigerante, 50 limpa-cachimbos e 25 clipes de papel. Vocês não precisam usar todos os materiais, mas sua torre precisa suportar o peso de uma bola de golfe por dois minutos. A bola de golfe deve ser sustentada perto do topo da torre, com a parte inferior da bola até 20% abaixo do topo da torre. Fase de planejamento e projeto Pensem sobre as diferentes formas pelas quais vocês podem dobrar ou mudar a forma dos canudinhos, limpa-cachimbos e clipes de papel. Vocês podem cortar esses objetos, mas não podem usar fita adesiva nem outros materiais para ligá-los. No quadro abaixo, desenhem seu plano para a torre. Desafio da torre alta Página 5 de 10
Folha de trabalho do aluno: Fase de construção Construam sua torre e testem-na, para ver se ela é capaz de suportar a bola de golfe. Em seguida, respondam às perguntas abaixo: 1. O quanto a torre efetivamente construída ficou parecida com a projetada? 2. Se vocês descobriram que precisaram fazer mudanças durante a fase de construção, descrevam como sua equipe decidiu fazer as revisões. 3. Vocês usaram todos os objetos fornecidos? Houve algum objeto usado somente para aumentar a altura da torre? Apresentação e medição Apresentem sua torre à turma e peçam para o professor medir a altura da torre. Tenham em mente que a bola de golfe deve ser sustentada perto do topo da torre, com a parte inferior da bola até 20% abaixo do topo da torre. Se a parte inferior da bola estiver mais baixa do que 20% do topo, sua torre será desclassificada. Preencham o quadro abaixo para sua torre: Altura geral da parte inferior da bola na torre Distância entre a parte inferior da bola de golfe e o topo da torre Percentual da torre que sustenta a bola de golfe Desafio da torre alta Página 6 de 10
Folha de trabalho do aluno (continuação): Avaliação Respondam às perguntas de avaliação abaixo: 1. Descrevam a forma ou construção da torre que venceu o desafio. Como ela é diferente da sua, caso a sua não tenha sido a vencedora? 2. Se vocês tivessem a oportunidade de fazer este projeto novamente, o que fariam de modo diferente? 3. Vocês acharam que esta atividade foi mais gratificante sendo feita em equipe ou prefeririam ter trabalhado nela individualmente? Por quê? 4. Se pudessem ter usado um material adicional (por exemplo, fita adesiva, cola, palitos de madeira, papel-alumínio) qual vocês escolheriam e por quê? 5. Vocês acham que, uma vez que um edifício seja projetado e aprovado para construção, muitos aspectos dele ainda são alterados durante o processo de construção em si? Por que ou por que não? 6. Quanto tempo vocês acham que levará para construírem uma edificação que ultrapasse em altura a Burj Khalifa? Onde vocês acham que ela será construída? Por quê? Desafio da torre alta Página 7 de 10
Para professores: Alinhamento a grades curriculares Nota: todos os planos de aula deste conjunto são alinhados aos National Science Education Standards dos EUA, produzidos pelo National Research Council e endossados pela National Science Teachers Association, e, se aplicável, ao Standards for Technological Literacy da International Technology Education Association e ao Principles and Standards for School Mathematics do National Council of Teachers of Mathematics. Padrões Educacionais de Ciências dos EUA, séries K-4 (idades de 4 a 9 anos) CONTEÚDO PADRÃO A: ciência como investigação Como resultado das atividades, os estudantes devem desenvolver: As habilidades necessárias para realizar investigação científica. Compreensão sobre a investigação científica. CONTEÚDO PADRÃO B: ciências físicas Propriedades de objetos e materiais. CONTEÚDO PADRÃO E: ciência e tecnologia Como resultado das atividades, os estudantes devem desenvolver: Habilidades de projeto tecnológico. Compreensão de ciência e tecnologia. CONTEÚDO PADRÃO F: ciência em perspectivas pessoais e sociais Características e alterações em populações. Alterações em ambientes. Ciência e tecnologia na em desafios locais. CONTEÚDO PADRÃO G: história e natureza da ciência Ciência como um esforço humano. Padrões Educacionais de Ciências dos EUA, 5ª a 8ª séries (idades de 10 a 14 anos) CONTEÚDO PADRÃO A: ciência como investigação Como resultado das atividades, os estudantes devem desenvolver: As habilidades necessárias para realizar investigação científica. Compreensão sobre a investigação científica. CONTEÚDO PADRÃO B: ciências físicas Movimentos e forças. CONTEÚDO PADRÃO E: ciência e tecnologia Como resultado das atividades da 5ª a 8ª série, os estudantes devem desenvolver: Habilidades de projeto tecnológico. Desafio da torre alta Página 8 de 10
Para professores: Alinhamento a grades curriculares (continuação) CONTEÚDO PADRÃO F: ciência em perspectivas pessoais e sociais Populações, recursos e ambientes. Riscos e benefícios. Ciência e tecnologia na sociedade. CONTEÚDO PADRÃO G: história e natureza da ciência História da ciência. Padrões Educacionais de Ciências dos EUA, 9ª a 12ª séries (idades de 14 a 18 anos) CONTEÚDO PADRÃO A: ciência como investigação Como resultado das atividades, os estudantes devem desenvolver: As habilidades necessárias para realizar investigação científica. CONTEÚDO PADRÃO B: ciências físicas Movimentos e forças. CONTEÚDO PADRÃO E: ciência e tecnologia Como resultado das atividades, os estudantes devem desenvolver: Habilidades de projeto tecnológico. Compreensão de ciência e tecnologia. CONTEÚDO PADRÃO F: ciência em perspectivas pessoais e sociais Saúde pessoal e comunitária. Crescimento populacional. Qualidade ambiental. Ciência e tecnologia em desafios locais, nacionais e globais. Padrões para a Educação Tecnológica - todas as idades A natureza da tecnologia Padrão 1: os estudantes desenvolverão uma compreensão das características e do escopo da tecnologia. Tecnologia e sociedade Padrão 4: os estudantes desenvolverão uma compreensão dos efeitos culturais, sociais, econômicos e políticos da tecnologia. Padrão 5: os estudantes desenvolverão uma compreensão da influência da tecnologia no meio ambiente. Padrão 6: os estudantes desenvolverão uma compreensão do papel da sociedade no desenvolvimento e uso da tecnologia. Padrão 7: os estudantes desenvolverão uma compreensão da influência da tecnologia na história. Desafio da torre alta Página 9 de 10
Projeto Padrão 8: os estudantes desenvolverão uma compreensão dos atributos de projeto. Padrão 9: os estudantes desenvolverão uma compreensão do projeto de engenharia. Padrão 10: os estudantes desenvolverão uma compreensão do papel da solução de problemas, da pesquisa e do desenvolvimento, da invenção, da inovação e da experimentação na solução de problemas. Habilidades para um mundo tecnológico Padrão 11: os estudantes desenvolverão habilidades para aplicar o processo de projeto. O mundo projetado Padrão 20: os estudantes desenvolverão uma compreensão e serão capazes de selecionar e usar tecnologias de construção. Desafio da torre alta Página 10 de 10