Modelo 4: Medidor de Distância

Sobre medir e mensurar


Série escolar
5-7
Tempo necessário
2-4 aulas duplas
Nível de dificuldade
Modelo: médio, Programação: médio a difícil
Tipo de modelo
dispositivo móvel para medição de distância para alvos próximos e distantes
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DESCRIÇÃO DO MODELO / TAREFA

Os alunos (SuS) planejam e realizam um medidor de distância portátil. O dispositivo deve ser utilizável para distâncias pequenas e médias. A distância medida pelo dispositivo é exibida por meio de três LEDs coloridos na forma de impulsos coloridos (unidades, dezenas e centenas). Os valores podem ser exibidos novamente após a contagem por meio de outro botão. Os valores exibidos são somados pelo usuário para obter uma distância total. O dispositivo se reinicia automaticamente em uma nova medição. Por meio de uma simples reestruturação ou reprogramação, distâncias mais curtas ou mais longas também podem ser registradas. Como uma tarefa de diferenciação mais avançada, os SuS podem trabalhar na leitura, armazenamento intermediário e na reexibição dos resultados da medição acionada por um pressionamento de botão.

REFERÊNCIA DO DIA A DIA

Registrar e exibir distâncias percorridas não é um tema desconhecido para os alunos, assim como contar por meio de um gerador de impulsos (geralmente conhecido pelo velocímetro da bicicleta). Mesmo em brinquedos para crianças pequenas, o efeito do gerador de impulsos (por exemplo, em um patinho de balanço) pode ser observado.

O tema oferece uma boa base para a orientação pré-profissional na área de programação. Isso é cada vez mais importante em muitas profissões modernas (técnicas).

Perguntas orientadoras

  • Onde os medidores de distância são usados no dia a dia? (Comunicação)
  • Como ou com quais meios técnicos simples é possível medir uma distância? (Comunicação)
  • Quais problemas podem ocorrer durante o uso? (Pensamento crítico)
  • Como o medidor deve ser construído em relação à carcaça e à programação associada (distância ao dispositivo de medição) para capturar pontos de medição exatos? (Criatividade e colaboração)

Relação com a disciplina
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Informática
Fundamentos da programação, loops de tempo
Matemática
Fatores de conversão, conversão de números de diferentes sistemas numéricos
Tecnologia
Tecnologia de construção, teoria das transmissões
Física
Trajeto, Distâncias

Desenvolvimento da aula
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Fase de introdução
Fase de planejamento
Fase de construção
Fase de programação
Fase de experimentação e teste
Fase final

 

Informações e Avisos
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Observações metodológico-didáticas
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Nota didática

Devido à complexidade do modelo, recomenda-se que o medidor de percurso seja trabalhado apenas ao final da respectiva unidade de aprendizagem. Os conhecimentos de programação necessários são bastante complexos, e os conhecimentos subjacentes à programação (veja conhecimentos de programação) já devem ter sido aprendidos e aplicados anteriormente em outros modelos. Por esse motivo, não há instruções passo a passo de programação na parte do aluno. O cálculo primário dos fatores de medição, assim como a posterior conversão de números entre diferentes sistemas numéricos, são relativamente desafiadores para os alunos. Portanto, na parte do aluno, há um foco maior nas conversões necessárias, bem como no controle por impulso/borda.

Possibilidades de diferenciação

  • Os LEDs podem ser marcados com etiquetas para facilitar a leitura das unidades. Da mesma forma, uma marcação colorida pode indicar a posição inicial na roda.
  • Conforme desejado, é possível medir distâncias menores ou maiores por meio de uma alteração na programação ou na hardware.
  • Os resultados da medição podem ser armazenados temporariamente em uma variável; por meio de um algoritmo de recodificação, os valores medidos podem então ser recodificados em múltiplos de 2, 10 e 100 por meio de uma consulta do valor medido e exibidos por um LED após o pressionamento do segundo botão. Este programa é muito complexo devido às recodificações, divisões com resto, uso de variáveis de contagem e a necessidade de chamar um subprograma, e deve ser proposto apenas a alunos avançados como tarefa de diferenciação.

Competição

  • Os medidores de distância com a maior precisão de medição devem ser determinados em uma aplicação prática sob condições de competição. 
  • Diversas medições de distâncias conhecidas e padronizadas, por exemplo, a pista de corrida de 400 m no campo esportivo, podem ser realizadas. 


Aspectos motivacionais

A captura de dados analógicos, sua conversão em dados digitais e a apresentação dos resultados têm um alto caráter motivacional para os alunos. Converter uma grandeza em outra representa um certo desafio. O tema oferece uma boa base para programação, que está se tornando cada vez mais importante em muitas profissões.

 

Materiais adicionais

Para a introdução ao tema, se necessário, utilizar um objeto real:

  • Meios visuais na forma de rolos ou rodas simples, para demonstrar a distância percorrida em uma volta.
  • Se necessário, diferentes medidores de distância comerciais que possam ser acionados manualmente, por exemplo, velocímetro de bicicleta com sensor Hall.
  • Opcional: meios para desenhar (papel, quadro branco ou superfície de projeção)

Instruções de montagem

Diagrama elétrico

Funções do modelo e suas soluções técnicas
​

Função do medidor de distância

 

Solução técnica

 

Início do processo de medição

 

 

Percorrer o trajeto a ser medido

 

Registrar um trajeto / caminho

 

 

Gerador de impulsos na roda de contagem envia dados

 

Exibição do trajeto registrado „4 cm“

 

 

Exibição da cor do LED verde

 

Exibição do trajeto registrado „16 cm“

 

 

Exibição da cor do LED amarelo

 

Exibição do trajeto registrado „64 cm“

 


Exibição da cor do LED vermelho

 

Exibição do resultado

 

 

Exibição do LED ao pressionar o botão

 

Nova medição

 


Reinício do equipamento


Lista de materiais
​

Lista de materiais do circuito básico do medidor de distância

 

 

Sensores

 

 

Função

 

1 roda de corrida em um eixo

 

 

Detecção da distância

 

1 botão

 

 

Contador de impulsos

 

Diferenciação 4: 1 botão

 

 

Armazenamento temporário e recuperação posterior dos resultados da medição por um 2º botão

 


​
​

 

Atuadores

 

 

Função

 

1 LED, verde

 

 

Saída para unidades 2², por exemplo, 4 cm ou seus múltiplos

Diferenciação 2:

Unidades 2, por exemplo, 2 cm ou seus múltiplos

Diferenciação 3:

Exibição do resultado da medição para múltiplos de 2 cm

 

 

1 LED, amarelo

 

 

Saída para unidades 2⁴, por exemplo, 16 cm ou seus múltiplos

Diferenciação 2:

Unidades 10, por exemplo, 100 cm ou múltiplos

Diferenciação 3:

Exibição do resultado da medição para múltiplos de 10 cm

 

 

1 LED, vermelho

 

 

Saída para unidades 2⁶, por exemplo, 64 cm ou seus múltiplos

Diferenciação 2:

Unidades 100, por exemplo, 100 cm ou múltiplos

Diferenciação 3:

Exibição do resultado da medição para múltiplos de 100 cm

 

 

Diferenciação 3:

Engrenagem no eixo

 

 

Ampliação dos caminhos de medição / resultados possíveis


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