STEM Simple Machines
 

STEM Simple Machines oferece uma visão geral dos fundamentos mecânicos importantes e seus efeitos físicos para o ensino no ensino médio. Mas não de forma isolada, e sim – essa é a premissa do kit – sempre no contexto de aplicações concretas. Áreas funcionais técnicas do cotidiano são construídas, exploradas e incentivam a reflexão.
De forma independente ou em equipe, os alunos constroem máquinas simples e mais complexas, autômatos, ferramentas e modelos físicos. Competências processuais são promovidas por meio da resolução de problemas, da exploração aprofundada e de estímulos para alterações criativas dos modelos.

O prazer de inventar e a alegria de uma mecânica que funciona perfeitamente são elementos tão importantes quanto o desenvolvimento lúdico de termos técnicos relevantes por meio de uma variedade de tarefas e seus exemplos de solução.

O termo „máquinas simples“ (também chamadas de máquinas que economizam força, transformam força ou facilitam o trabalho) engloba ferramentas ou dispositivos mecânicos que servem para converter uma força ou otimizar o efeito de uma força. Exemplos de máquinas simples são a corda, a alavanca, a roldana e o plano inclinado (cunha), que aparecem em alguma combinação em quase todas as máquinas de força. [1]

Elas desempenham um papel importante no cotidiano, muitas vezes até mesmo não reconhecido. Rampas para cadeiras de rodas, roscas, o cadarço de um sapato ou a maçaneta da porta são exemplos disso. O estudo das máquinas simples pode contribuir no ensino de física para que os alunos percebam seu ambiente de forma diferente e reconheçam os princípios físicos das máquinas simples como um padrão nas diversas aplicações do dia a dia. [2]

Máquinas simples são um tema tradicional do ensino de física, presente em muitos currículos no início do ensino fundamental II. O tema às vezes já é recomendado para o ensino fundamental I nas aulas de ciências. A relevância do estudo das máquinas simples se deve à sua forte relação com o cotidiano e ao conhecimento culturalmente enraizado que está associado a elas. [3]

Os seguintes temas e termos técnicos geralmente são abordados em combinação por meio de vários modelos de aplicação diferentes do cotidiano:

• Transmissão por manivela
• Juntas cardan
• Excêntrico
• Manivela paralela
• Engrenagem dentada
• Mecânicas de alavanca articulada
• Contagem
• Travas de catraca
• Guinchos de cabo
• Polias compostas
• Transmissão diferencial
• Engrenagens de parafuso sem-fim e fuso
• Forças e sua medição

Os modelos, desde o limpador de para-brisa de ônibus até o trem de pouso de avião, do contador até a máquina automática de vendas, oferecem, por meio de uma construção simples e explicações fáceis de entender, uma visão abrangente de várias mecânicas e dos princípios básicos dos efeitos físicos.

As folhas de exercícios são formuladas de forma orientada por competências, conforme os planos educacionais. O objetivo é controlar, refletir e avaliar o próprio pensamento na resolução de problemas e assim construir novos conhecimentos. Problemas devem ser identificados, estratégias de solução desenvolvidas e aplicadas.

• Onde existem pontos fracos construtivos em uma montagem?
• Como podem ser resolvidos?
• Por que certos detalhes foram resolvidos dessa forma e não de outra?
• Existem alternativas? Quais seriam as consequências?

Dessa forma, o conhecimento técnico verdadeiro é transmitido – de maneira lúdica, porém sólida e aprofundada conforme o desejo e a necessidade. Paralelamente, são treinadas a capacidade de visualização espacial, o pensamento lógico, a análise de problemas, os fundamentos da física e a compreensão da tecnologia usada diariamente, experimentados por meio de experimentos realizados pelos próprios alunos.

As máquinas simples foram sistematicamente registradas já na antiguidade em um escrito de Heron de Alexandria, um matemático e engenheiro grego do primeiro século depois de Cristo. Além da roda, roldana, alavanca e cunha, Heron introduziu o parafuso. Esquecido na Idade Média, seu texto foi redescoberto na Renascença em uma tradução árabe. Os engenheiros daquela época adicionaram ainda a rampa inclinada às máquinas simples. O que essas máquinas têm em comum é que são os blocos básicos de qualquer mecânica de máquinas mais complexas – hoje, porém, as chamaríamos mais de elementos de máquinas. No mundo da informação, elas podem parecer quase triviais. E ainda assim, são o alicerce sobre o qual a civilização técnica foi construída.