No artigo anterior desta série (MEC057), sugerimos uma boa quantidade de projetos que podem ser implementados com o kit alfa no ensino fundamental e médio, envolvendo disciplinas que não sejam as diretamente relacionadas com a robótica e mecatrônica. Estes projetos, usando tecnologia, podem ser adotados como temas transversais de diversas disciplinas. Na verdade, a quantidade de projetos possíveis com este kit é imensa, os que vimos no artigo anterior são apenas alguns. Continuamos agora com mais alguns, bastante interessantes, que podem ser alterados, ampliados ou modificados conforme o objetivo de cada um.
* Movimento da Terra e da Lua (geografia)
Nível de Dificuldade: baixo médio
O nível de dificuldade dependerá do modo como o problema será abordado, havendo diversas possibilidades. Isso permite aplicar o projeto no ensino fundamental ou médio. Uma possibilidade avançada seria ampliar a aplicação para um sistema solar completo, com múltiplos movimentos que seriam calculados e programados.
Motivação:
No estudo de astronomia é de grande importância relacionar o movimento da terra com o da lua para que possamos entender suas fases. A lua tem uma translação de 28 dias enquanto que a terra tem uma rotação de 24 horas. Podemos estudar isso através de uma maquete.
Objetivo:
Usando o kit montar uma representação do sistema terra-lua com movimento dado pelos motores. Deve ser calculado o movimento de cada astro de modo que eles correspondam à realidade. Uma volta da terra deve ocorrer a cada volta da lua. Pode-se estender o experimento com a criação de um sistema planetário, por exemplo.
Finalização:
Utilizando uma lâmpada que representa o sol, estudar as fases da luz e fazer sua explicação.
Restrições:
Regras para o movimento dos astros que correspondam à realidade devem ser estabelecidas. A melhor explicação para as fases da lua baseada nas observações, ganha o concurso.
Veja no filme abaixo (Youtube) o projeto em pleno funcionamento, com robôs feitos com o kit alfa imitando planetas em suas órbitas. Essas órbitas são linhas brancas que o robô "segue a linha" deve percorrer.
Para maior realismo o robô "carrega"uma miniatura do planeta correspondente, no caso do filme "saturno".
* Sismógrafo (geografia)
Nível de Dificuldade: médio
O desenvolvimento do sistema de sensoriamento é relativamente simples podendo ser realizado por alunos tanto do ensino fundamental como médio, sem muitas dificuldades. O desafio maior que levaria a um projeto avançado estaria no desenvolvimento de um sensor eletrônico, o que poderia ser aplicado ao ensino técnico ou engenharia.
Motivação:
Catástrofes naturais como enchentes, furacões, maremotos e terremotos afligem muito as populações de locais sujeitas a esses eventos. Processos de prevenção e detecção são muito importantes para poderem alertar a população, de modo que ela possa deixar com segurança o local. No caso específico dos terremotos são usados sismógrafos, capazes de detectar as menores vibrações do solo.
Objetivo:
Utilizando um dos sensores do kit montar um sismógrafo que possam traçar no computador um gráfico de eventuais terremotos e acionar um alarme quando as vibrações atingirem certa intensidade. Pode-se simular o terremoto batendo na mesa ou mesmo batendo os pés no chão no local em que o sensor se encontrar.
Finalização:
O desafio é montar o sismógrafo mais sensível. Objetos padronizados podem ser deixados cair de alturas decrescentes, verificando-se qual pode detectar a menor queda, mostrando assim a maior sensibilidade.
Restrições:
Regras quanto à utilização do sensores devem ser estabelecidas.
Usando o kit alfa em lugar do tambor de registro, pode-se empregar a entrada do sensor óptico ou de sensor analógico e registrar o sinal na própria unidade de controle ou ainda transferir para um computador para visualização.
* Vida das Abelhas (biologia - ecologia)
Nível de dificuldade: baixo ou médio
Podemos dizer que se trata de um projeto simples se o robô for montado pelo professor e o restante (cenário e demais processos) pelos alunos. Para uma montagem em que também o robô deva ser desenvolvido, já temos um projeto de nível médio de dificuldade.
Motivação:
As abelhas consistem num exemplo de seres vivos que vivem em sociedade e que possuem um sofisticado sistema de comunicação, orientação e sentido, sendo um dos poucos insetos capazes de perceber diferenças de cores. As cores são, portanto usadas pela natureza nas flores que servem para atrair as abelhas. Interessante é que as abelhas não podem ver o vermelho e que, portanto as flores polinizadas por abelhas não são vermelhas.
Objetivo:
Construir um robô-abelha que deve localizar e polinizar flores que não sejam vermelhas num jardim-cenário. O robô também deve ter recursos para não derrubar as flores que estejam no jardim quando se movimentar nele.
Finalização:
A competição consiste em se tocar no maior número de flores que não sejam vermelhas num intervalo de tempo determinado.
Restrições:
O robô deve ser autônomo realizando todas as tarefas do desafio sozinho, a partir de programação e dos sinais dos sensores de cores e toque.
Veja nos artigos anterior como é possível montar um robô que reconhece cores, o qual será usado para imitar a vida das abelhas.
* Fototropismo - Girassol Mecatrônico (Biologia)
Nível de dificuldade: médio
Aplicado ao nível fundamental e médio, podemos dizer que o nível de dificuldade vai depender do modo como o problema seja abordado, podendo tanto o professor realizar a parte complexa da programação do sistema, como o aluno realizar tudo.
Motivação:
As plantas e muitas espécies de animais respondem à luz do sol. No caso das plantas temos um exemplo interessante que é o girassol, cujo movimento acompanha a trajetória diurna do sol, de modo a procurar receber sempre o maior grau de insolação.
Objetivo:
Montar um sistema mecânico que seja capaz de acompanhar uma fonte de luz que se mova vagarosamente, imitando o sol.
Finalização:
A competição consiste em se verificar qual o sistema que pode fazer melhor o acompanhamento da fonte de luz.
Restrições:
O sistema deve ser capaz de trabalhar com uma lâmpada incandescente comum que imita o sol.
Numa versão semelhante temos a montagem de um robô que segue a luz, imitando as tartarugas que procuram o mar ao nascer. Veja no filme do Youtube abaixo.
* Salvamento - primeiros socorros (medicina)
Nível de dificuldade: elevado
As soluções para o movimento do robô, a localização da vítima e o seu trato exigem um bom conhecimento dos alunos envolvidos. Por esse motivo, classificamos o projeto na categoria dos avançados, para o nível médio. Se o professor desenvolver o robô e os alunos apenas trabalharem no cenário, o projeto pode ser aplicado num nível mais baixo de dificuldade, enquadrando-se no ensino fundamental.
Motivação:
Operações de salvamento e primeiros socorros em áreas de desastres onde o risco de se utilizar humanos é grande, podem ser realizadas com a ajuda de robôs.
Objetivo:
Montar um robô que retire de um cenário que simule uma zona de desastre um boneco em segurança e o traga para um local apropriado. Na operação, pode-se incluir uma atividade de primeiros socorros, por exemplo, a aplicação de oxigênio.
Finalização:
Vence o robô que trouxer o boneco em segurança até a área programa no menor tempo.
Restrições:
O robô deve ser autônomo, e o boneco deve ter dimensões e peso padronizados.
* Números e formas (matemática)
Nível de Dificuldade: baixo
Uma vez que a programação seja feita pelo professor e os alunos apenas trabalharem nas cartolinas ou no seu uso, o projeto pode ser considerado de nível baixo. No entanto, se os alunos trabalharem no desenvolvimento do robô, já temos um projeto de média dificuldade.
Motivação:
Associar números e formas é uma atividade interessante para o estudo da matemática no ensino fundamental I e pré. Polígonos podem ser associados à números e cores. Uma aula prática usando um robô capaz de reconhecer formas e números é interessante.
Objetivo:
Utilizar um robô com sensor de cores para apontar ou colher objetos de determinadas formas quando lhe for apresentado o número corresponde numa pequena cartolina. O sistema fará uso do sensor de cores.
Finalização:
O desafio consiste em se fazer os alunos dizerem antes qual será objeto para o qual o robô vai se dirigir quando lhe mostrarmos a cartolina com a tarefa. Por exemplo: vá até quadrado.
Restrições:
O robô deve ser autônomo e programado para tocar uma música quando chegar ao objeto escolhido.
* Vocabulário (línguas)
Nível de Dificuldade: baixo
Para a simples aplicação do projeto, onde os alunos assistem a demonstração do seu funcionamento temos um projeto de nível baixo de dificuldade. No entanto, se seu desenvolvimento for feito pelos alunos o grau de dificuldade já pode ser considerado médio para reconhecimento simples de cores e para pares de cores, um nível mais avançado.
Motivação:
Nas primeiras séries, principalmente trabalhando com crianças pequenas utilizam-se cartolinas com palavras ou números para facilitar a memorização. A utilização de recursos técnicos pode tornar o aprendizado mais simples, jhá que será ministrado na forma de um jogo.
Objetivo:
Usando o sensor de cores fazer um robô que, por exemplo, mostrada uma cartolina com a palavra em português ele procure a correspondente em inglês. Para uma montagem mais elaborada utilizar duas cores simultâneas de modo a aumentar o número de combinações.
Finalização:
Pode ser realizado um jogo de aprendizado ou para os que vão projetar, premiar o projeto mais eficiente.
Restrições:
O robô deve ir até o local em que se encontre a cartolina solicitada e emitir um som ou ainda realizar algum tipo de movimento. As regras para o jogo e para o projeto devem ser bem estabelecidas.
* Fotofobia (comportamento)
Grau de dificuldade: baixo ou médio
O grau de dificuldade também depende da forma como o problema for abordado. O professor pode montar o robô e deixar para os alunos o cenário e a elaboração das observações, caso em que teremos um projeto simples que pode ser aplicado ao ensino fundamental. No caso dos alunos trabalharem no desenvolvimento do projeto, seu grau de dificuldade pode ser considerado médio.
Motivação:
Existem animais que fogem da luz, por exemplo, os que possuem hábitos noturnos. Podemos mostrar isso com base no sensor de luz do kit.
Objetivo:
Montar um robô que colocado num local em que existam várias lâmpada procure o local mais longe de todas elas, ou que tenha o menor nível de iluminação.
Finalização:
Estabelecido qual seria esse local num cenário, vence o que conseguir chegar até ele no menor intervalo de tempo.
Restrições:
O cenário deve utilizar lâmpadas comuns de diversas intensidades.
* Alavancas (física)
Grau de dificuldade: baixo ou médio
Podemos aplicar esse projeto no ensino fundamental ou médio dependendo apenas do modo como a abordagem for feita. Um projeto parcial em que parte é realizada pelo professor seria mais simples e aplicável ao nível fundamental. Um desafio mais complexo, com cálculos envolvendo a física do segundo grau seria aplicável ao ensino médio e mesmo técnico.
Motivação:
"Dê-me um ponto de apoio e moverei o mundo". Essa frase ilustra bem a importância das alavancas, que são usadas nas primeiras ferramentas criadas pelo homem e até hoje. O estudo das alavancas pode ser realizado de forma dinâmica com experimentos e desafios como propomos aqui.
Objetivo:
Montar um sistema de alavancas que manualmente ou com auxílio dos motores seja capaz de levantar um peso determinado.
Finalização:
Vence o desafio quem conseguir cumprir as metas estabelecidas na competição.
Restrições:
Deve ser usado apenas o motor ou servo do kit e a alavanca deve ser do tipo programado (interpotente, interfixa ou inter-resistente ou as três).
