Objetivos

- Reconhecer os principais meios de transmissão de movimentos em sistemas mecânicos.

- Compreender como calcular o movimento transmitido em engrenagens utilizando fórmulas específicas.

- Aplicar os conceitos de transmissão de movimento em um projeto prático e individual.

Curiosidades

1.  Você sabia que a primeira engrenagem foi usada pelos antigos gregos no século 3 a.C.? Eles a utilizavam para calcular posições astronômicas. Incrível, né?

2. ‍♂️ Em uma bicicleta, as mudanças de marcha que você faz são, na verdade, ajustes nas engrenagens! Isso permite que você pedale mais facilmente em terrenos íngremes ou vá mais rápido em terrenos planos.

3. ️ Engrenagens são essenciais em robôs! Elas ajudam a controlar o movimento dos braços e pernas, permitindo que os robôs realizem tarefas complexas com precisão.

Contextualização

Transmissão de movimentos é um conceito fundamental que encontramos em diversas áreas do nosso dia a dia, embora muitas vezes não percebamos. Pense em uma bicicleta ‍♂️: as engrenagens e correntes trabalham juntas para transferir a força dos pedais para as rodas, permitindo que você se mova. Isso é um exemplo clássico de transmissão de movimento em ação!

Além de bicicletas, sistemas de transmissão de movimento são cruciais em máquinas e dispositivos complexos. Em um carro , por exemplo, as engrenagens do motor são responsáveis por transferir energia para as rodas, fazendo com que o veículo se mova. Sem essas engrenagens, teríamos que usar muito mais força para conseguir o mesmo resultado!

Entender como esses sistemas funcionam não só ajuda a resolver problemas práticos, mas também desenvolve o pensamento crítico 易 e a capacidade de resolver problemas complexos. Saber como calcular o movimento transmitido em engrenagens pode ser a chave para projetos de engenharia, robótica e até mesmo em hobbies como a construção de modelos e máquinas. Vamos mergulhar nesse mundo fascinante e descobrir como a ciência por trás das engrenagens e correias pode transformar a maneira como entendemos o movimento! 

Atividade 1: Construa Seu Próprio Sistema de Engrenagens!

Descrição

Vamos colocar a mão na massa e construir um sistema de engrenagens usando materiais simples que você encontra em casa! Esta atividade prática vai ajudar você a entender melhor como a transmissão de movimento funciona na prática. Você vai criar um sistema que pode ser usado para mover um objeto, e poderá medir a eficiência do seu modelo.

Este experimento permitirá que você aplique os conceitos de transmissão de movimentos, observando como diferentes tamanhos de engrenagens afetam a velocidade e a força transmitida. Vamos começar esta jornada fascinante e aprender como a ciência por trás das engrenagens pode ser útil em nosso dia a dia!

Materiais Necessários

- Papelão

- Palitos de churrasco

- Elásticos

- Rolhas

- Tampinhas de garrafa

- Tesoura

- Cola branca

- Lápis e régua

- Folhas de papel

- Cronômetro (pode ser um celular)

Passo a Passo

1. Desenhe e corte duas engrenagens de tamanhos diferentes no papelão. As engrenagens devem ter dentes que se encaixem bem.
2. Faça furos no centro das engrenagens para passar os palitos de churrasco, que servirão como eixos.
3. Fixe as engrenagens nos palitos de churrasco usando cola e deixe secar bem.
4. Monte as engrenagens em uma base de papelão, certificando-se de que os dentes se encaixem corretamente e possam girar livremente.
5. Use elásticos para criar correias, conectando as engrenagens e certificando-se de que elas estão firmemente encaixadas nos dentes das engrenagens.
6. Teste seu sistema girando uma das engrenagens e observando o movimento transmitido para a outra engrenagem.
7. Escolha um objeto pequeno e leve (como uma rolha) para ser movido pelo seu sistema de engrenagens. Prenda o objeto a uma das engrenagens.
8. Use um cronômetro para medir quanto tempo leva para o objeto se mover uma certa distância ao girar as engrenagens. Anote os resultados.
9. Repita o teste com diferentes configurações de engrenagens (por exemplo, trocando as posições das engrenagens maiores e menores) e anote as diferenças no tempo e no movimento do objeto.
10. Tire fotos do seu modelo e faça um diagrama explicando como ele funciona. Prepare seu relatório incluindo todas as medições e uma reflexão sobre o processo.

O Que Você Deve Entregar?

Você deve entregar um relatório completo contendo: Fotos do seu modelo de sistema de engrenagens. Um diagrama explicando como seu sistema funciona, identificando as partes principais (engrenagens, eixos, etc.). Uma tabela com os resultados das medições de tempo e movimento do objeto em diferentes configurações de engrenagens. Uma reflexão escrita sobre as dificuldades encontradas, as emoções sentidas durante o processo e como você as superou.

Atividade 2: Desenhando um Sistema de Transmissão de Movimentos Virtual

Descrição

Vamos explorar o mundo digital e criar um modelo virtual de um sistema de transmissão de movimentos! Nesta atividade, você usará uma ferramenta de design online gratuita para construir um sistema de engrenagens. Você poderá ver como diferentes tamanhos de engrenagens e configurações afetam a transmissão de movimento, tudo de uma forma visual e interativa. Essa atividade é uma excelente oportunidade para aplicar os conceitos de física de maneira divertida e inovadora! 

Materiais Necessários

- Computador ou tablet com acesso à internet

- Conta gratuita na ferramenta de design online Tinkercad (https://www.tinkercad.com/)

- Papel e lápis para esboços iniciais

Passo a Passo

1. Acesse o site Tinkercad (https://www.tinkercad.com/) e crie uma conta gratuita, se ainda não tiver uma.
2. Faça login na sua conta e clique em 'Criar novo design'.
3. Antes de começar a desenhar, faça um esboço em papel de como você imagina seu sistema de transmissão de movimento. Pense em como as engrenagens vão se conectar e qual será o tamanho de cada uma.
4. No Tinkercad, use as ferramentas de desenho para criar suas engrenagens. Você pode encontrar tutoriais na própria plataforma para aprender a desenhar formas específicas.
5. Crie eixos para suas engrenagens usando cilindros. Posicione as engrenagens nos eixos de forma que os dentes se encaixem corretamente.
6. Teste o movimento das engrenagens no ambiente virtual do Tinkercad. Ajuste o design conforme necessário para garantir que as engrenagens giram suavemente e transmitem o movimento de forma eficiente.
7. Adicione detalhes extras ao seu modelo, como suportes para os eixos e correias, se desejar.
8. Faça capturas de tela do seu modelo final de diferentes ângulos.
9. Grave um vídeo curto explicando como seu sistema funciona, mencionando as decisões de design e qualquer ajuste que você teve que fazer.
10. Desenhe um diagrama explicando o funcionamento do seu sistema. Você pode fazer isso à mão e digitalizar o desenho, ou usar uma ferramenta digital de sua preferência.
11. Escreva uma reflexão sobre a experiência, mencionando os desafios que encontrou, como se sentiu durante o processo e como superou esses desafios.
12. Compile todas as partes do seu relatório digital e envie conforme as instruções do seu professor.

O Que Você Deve Entregar?

Você deve entregar um relatório digital contendo: Capturas de tela do seu modelo virtual de sistema de transmissão de movimentos. Um vídeo curto (máximo de 2 minutos) explicando o funcionamento do seu modelo e as decisões de design que você tomou. Um diagrama desenhado à mão ou digitalmente, explicando como seu sistema funciona, identificando as partes principais (engrenagens, eixos, etc.). Uma reflexão escrita sobre os desafios enfrentados, as emoções sentidas durante o processo e como você as superou.

Atividade 3: Criando uma Máquina de Transferência de Energia com Engrenagens e Polias

Descrição

Prepare-se para um desafio empolgante onde você vai criar uma máquina de transferência de energia usando engrenagens e polias!  Nesta atividade, você combinará diferentes tipos de transmissão de movimentos para construir uma máquina capaz de levantar um objeto usando o mínimo de esforço possível. Isso permitirá que você compreenda profundamente como diferentes mecanismos podem trabalhar juntos para transmitir movimento e energia de forma eficiente.

Você terá a liberdade de escolher o design da sua máquina, desde que ela inclua pelo menos uma engrenagem e uma polia. A ideia é explorar como esses componentes interagem e influenciam a eficiência da transmissão de movimento. Vamos lá, engenheiro(a)! 

Materiais Necessários

- Papelão

- Palitos de churrasco

- Elásticos

- Rolhas

- Tampinhas de garrafa

- Tesoura

- Cola branca

- Lápis e régua

- Folhas de papel

- Fios ou barbantes

- Pesos pequenos (podem ser moedas ou pedrinhas)

- Caixa de sapato (opcional, para a base da máquina)

Passo a Passo

1. Desenhe e corte duas engrenagens de tamanhos diferentes no papelão. As engrenagens devem ter dentes que se encaixem bem.
2. Faça furos no centro das engrenagens para passar os palitos de churrasco, que servirão como eixos.
3. Fixe as engrenagens nos palitos de churrasco usando cola e deixe secar bem.
4. Desenhe e corte duas polias no papelão. As polias devem ser círculos com um sulco ao redor para acomodar os fios ou barbantes.
5. Faça furos no centro das polias para passar os palitos de churrasco, que servirão como eixos.
6. Monte as engrenagens e as polias em uma base de papelão ou em uma caixa de sapato, certificando-se de que os dentes das engrenagens se encaixem corretamente e que as polias possam girar livremente.
7. Use elásticos para criar correias, conectando as engrenagens, e fios ou barbantes para conectar as polias. Assegure-se de que todos os componentes estão firmemente posicionados.
8. Teste sua máquina girando uma das engrenagens e observando o movimento transmitido para a outra engrenagem e para as polias.
9. Prenda pesos pequenos (como moedas ou pedrinhas) no fio ou barbante da polia para testar a eficiência da sua máquina. Meça a quantidade de esforço necessário para levantar diferentes pesos.
10. Anote os resultados das medições, fazendo uma tabela com o esforço necessário para levantar diferentes pesos.
11. Tire fotos ou grave vídeos do seu modelo final e do processo de construção.
12. Desenhe um diagrama detalhado explicando como os diferentes componentes estão conectados e como transmitem o movimento.
13. Escreva uma reflexão sobre a experiência, mencionando os desafios que encontrou, como se sentiu durante o processo e como superou esses desafios, além de sugestões de melhorias para a máquina.
14. Compile todas as partes do seu relatório e envie conforme as instruções do seu professor.

O Que Você Deve Entregar?

Você deve entregar um relatório completo contendo: Fotos ou vídeos do processo de construção e do modelo final da sua máquina. Um diagrama detalhado explicando como os diferentes componentes (engrenagens e polias) estão conectados e como transmitem o movimento. Uma tabela com os resultados das medições de eficiência energética, como a quantidade de esforço necessário para levantar diferentes pesos. Uma reflexão escrita sobre as dificuldades encontradas, as emoções sentidas durante o processo e como você as superou, além de sugestões de melhorias para a máquina.