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Uma questão de peso
Fornecido pelo TryEngineering - www.tryengineering.org
Foco da lição
Esta lição enfoca o uso de balanças de peso e medições por engenheiros de manufatura.
Equipes de estudantes recebem o desafio de desenvolver um sistema para encher potes
com uma quantidade ou peso específico de um produto, tal como bolinhas de gude ou
clipes de papel.
Resumo da lição
Uma questão de peso explora como os engenheiros usam balanças e medidas quando
projetam um processo de manufatura, para assegurar que os produtos finais sejam
uniformes em termos de quantidade ou peso. Os alunos exploram diferentes tipos de
balanças e recebem o desafio de projetar e construir um sistema para fornecer um
número ou peso uniforme de bolinhas de gude ou clipes de papel em uma série de quatro
caixas ou potes. Eles testam seus sistemas e avaliam os sistemas de outras equipes de
estudantes.
Faixa etária
11-18.
Objetivos

Aprender sobre
Aprender sobre
Aprender sobre
Aprender sobre
em grupo.
engenharia de manufatura.
sistemas de manufatura.
empacotamento por peso e consistência.
trabalho em equipe e como trabalhar
Resultados esperados para os alunos
Como resultado desta atividade, os estudantes devem
desenvolver uma compreensão de:
Engenharia de manufatura.
Solução de problemas.
Trabalho em equipe.
Atividades da lição
Os estudantes aprendem como os engenheiros de manufatura desenvolvem sistemas para
criar produtos consistentes. Eles trabalham em equipe para criar um sistema que coloque
uma quantidade ou peso consistente de bolinhas de gude ou clipes de papel em uma série
de potes. As equipes planejam seus sistemas, constroem-nos, avaliam seus resultados e o
de outros estudantes e apresentam-no à turma.
Desenvolvido pelo IEEE como parte do TryEngineering
www.tryengineering.org
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Recursos/Materiais
Documentos de recursos do professor (anexos).
Folhas de trabalho do aluno (anexas).
Folhas de recursos do aluno (anexas).
Alinhamento a grades curriculares
Consulte a folha de alinhamento curricular anexa.
Recursos na internet
TryEngineering (www.tryengineering.org).
Visita virtual à fábrica Jelly Belly
(http://jellybelly.com/msib21/assets/flash/virtualtour/
virtualtour.htm).
Visita virtual à fábrica de chocolates Hershey
(www.hersheys.com/discover/tour_video.asp).
Visita virtual à fábrica Dubble Bubble
(www.dubblebubble.com/gumball.html).
Padrões da ITEA para a Educação Tecnológica:
conteúdo para o estudo de tecnologia
(www.iteaconnect.org/TAA/Publications/TAA_Publicatio
ns.html).
Compêndio McREL de Padrões e Marcas de Referência
(www.mcrel.org/standards-benchmarks). Uma
compilação dos padrões atuais do currículo K-12
(ensino fundamental e médio) dos EUA, em formatos
pesquisável e navegável.
Padrões Educacionais de Ciência dos EUA
(www.nsta.org/standards).
Leituras recomendadas
Manufacturing Engineering and Technology (ISBN: 0131489658).
Scales and Balances (ISBN: 0747802270).
Atividade escrita opcional
Escrever um ensaio ou parágrafo sobre as implicações dos processos de automação
sobre a sociedade.
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Para professores:
Nota: Todos os planos de aula deste conjunto são alinhados ao 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, 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
Como resultado das atividades, os estudantes devem desenvolver uma
compreensão de:
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.
Compreensão de ciência e tecnologia.
CONTEÚDO PADRÃO F: ciência em perspectivas pessoais e sociais
compreensão de:
Ciência e tecnologia na sociedade.
Padrões Educacionais de Ciências dos EUA, 9ª a 12ª séries (idades de
14 a 18 anos)
CONTEÚDO PADRÃO A: ciência como investigação
As habilidades necessárias para realizar investigação científica.
Compreensão sobre a investigação científica.
CONTEÚDO PADRÃO B: ciências físicas
compreensão de:
Movimentos e forças.
CONTEÚDO PADRÃO E: ciência e tecnologia
Habilidades de projeto tecnológico.
Compreensão de ciência e tecnologia.
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Para professores:
(continuação)
CONTEÚDO PADRÃO F: ciência em perspectivas pessoais e sociais
compreensão de:
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.
Padrão 2: Os estudantes desenvolverão uma compreensão dos conceitos
fundamentais da tecnologia.
Padrão 3: Os estudantes desenvolverão uma compreensão dos
relacionamentos entre tecnologias e as conexões entre tecnologia e outros
campos de estudo.
Projeto
Padrão 9: Os estudantes desenvolverão uma compreensão do projeto
de engenharia.
Padrão 10: Os estudantes desenvolverão uma compreensão do papel da
busca de erros, pesquisa e desenvolvimento, invenção e inovação e
experimentação na solução de problemas.
Habilidades para um mundo tecnológico
Padrão 12: Os estudantes desenvolverão habilidades para usar e manter
produtos e sistemas tecnológicos.
Padrão 13: Os estudantes desenvolverão habilidades para avaliar o impacto
de produtos e sistemas.
O mundo projetado
Padrão 19: Os estudantes desenvolverão uma compreensão e serão capazes
de selecionar e usar tecnologias de manufatura.
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Para professores:
Recurso do professor
Propósito da lição
Explorar a engenharia de manufatura e o projeto de sistemas de manufatura, atravéws da
construção de um sistema para colocar uma quantidade ou peso igual de bolinhas de gude
ou clipes de papel em uma série de quatro caixas ou potes. Os estudantes trabalham em
equipe para projetar um sistema, construí-lo, testá-lo e então avaliar sua experiência e
relatá-la à turma.

Objetivos da lição
Aprender sobre engenharia de manufatura.
Aprender sobre sistemas de manufatura.
Aprender sobre empacotamento por peso
e consistência.
Aprender sobre trabalho em equipe e como
trabalhar em grupo.

Materiais
Folha de recursos do aluno.
Folhas de trabalho do aluno.
Balança (para conferir o trabalho dos alunos).
Caixas de bolas de gude, clipes de papel ou outros itens de tamanho e
forma consistente.
Um conjunto de materiais para cada grupo de estudantes:
o cavilhas de madeira, tigelinhas de plástico ou copos de papel, arame, fita
adesiva, barbante, quatro potes de conserva ou caixas pequenas vazias.

Procedimento
1. Mostre aos estudantes as diversas 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. Para ter uma idéia melhor de processos de
manufatura, os alunos podem visitar alguns dos sites da
web recomendados e ver como certos doces são fabricados.
2. Divida os alunos em grupos de 2 a 3 estudantes,
fornecendo um conjunto de materiais por grupo.
3. Explique que os alunos agora são “engenheiros” que receberam a tarefa de projetar
um sistema para “fabricar” quatro embalagens (caixas ou potes) de um produto
(bolinhas de gude ou clipes de papel) de igual peso ou quantidade. A idéia é que o
sistema gere pacotes finais consistentes. O exemplo à direita é uma versão
bastante simples. Os alunos podem pensar em desenvolver rampas ou esteiras
ttransportadoras, mecanismos basculantes ou outros métodos para colocar os
produtos no pacote final.
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Para professores:
Recurso do professor (continuação)
4. Os estudantes se reúnem e desenvolvem um plano para seu sistema de manufatura.
Eles desenham seu plano e então o apresentam à turma, para feedback.
5. Os estudantes contróem seu sistema. Eles podem retrabalhar seu projeto na fase
de manufatura, mas devem fazer anotações sobre quais são as mudanças que
desejam.
6. Cada grupo de estudantes avalia os resultados, preenche uma folha de trabalho de
avaliação/reflexão e apresenta suas descobertas à turma.

Dicas
•
Uma vez que todas as equipes tenham sistemas que funcionem, peça que os
estudantes vejam os trabalhos uns dos outros.
•
O professor deve observar um processo de
empacotamento, mas também pesar todos os potes,
para garantir que eles estejam próximos da meta de
peso ou quantidade. Haverá algumas diferenças, mas
elas não devem ser de mais do que uma ou duas
bolas/clipes, supondo-se que o peso seja igual para
cada item.
•
Deixe que os estudantes imaginem seus projetos, mas
eles podem precisar de sugestões para estabelecer o
peso. Usar um peso padrão ou um copo de papel já
carregado com o peso desejado do produto é uma
maneira simples de resolver o problema.
•
Você precisará decidir qual será a meta de peso/quantidade para cada equipe,
com base no item (bola de gude, clipe de papel) selecionado e da resistência
dos copos de papel ou outros materiais usados.
Tempo necessário
De três a quatro sessões de 45 minutos.

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Recurso do aluno:
Aplicações de balanças

Balanças têm muitos usos
Balanças são usadas em muitas aplicações - além de determinar o peso das
pessoas. Elas são parte integrante de muitos sistemas, já que o peso de
produtos ou componentes afeta o custo de produtos e serviços. Por exemplo,
sistemas postais de todo o mundo baseiam o custo da entrega no peso da
carta ou encomenda sendo transportada. Feirantes e supermercados usam
balanças para determinar quanto cobrar por frutas, vegetais, cereais e
temperos. Nesses casos, o peso pode variar um pouco para mais ou para
menos, sem causar problemas. Você pode receber uns grãos a mais ou
acabar com uma pitada de tempero a menos sem grandes problemas.

Engenharia de manufatura
Para engenheiros de manufatura, especialmente aqueles da indústria
farmacêutica, é fundamental que o peso de cada produto e componente
seja medido com precisão antes do empacotamento. Os fabricantes de
remédios precisam ter certeza de que a dose seja exata - “chegar perto” não é bom o
suficiente! A segurança é uma consideração da mais alta importância na manufatura!
Engenheiros de manufatura estão envolvidos no processo de
fabricação, do planejamento à embalagem do produto
acabado. Eles trabalham com ferramentas como robôs,
controladores programáveis e numéricos, e imaginam
sistemas para fazer a sintonia fina de instalações de
montagem, embalagem e expedição. Eles examinam o fluxo
e o processo de manufatura, buscando por meios de
aperfeiçoar a produção, melhorar o tempo usado nas tarefas
e reduzir custos. Uma das medidas que eles enfocam é o
peso. Às vezes eles usam câmeras para contar o número de
produtos que entram em uma embalagem, tal como o
número de biscoitos em um pacote, porém muitas vezes eles usam balanças para garantir
que a quantidade indicada de doces, cereal ou mesmo pregos seja colocada no pacote.
Existem muitos sites da web que mostram sistema de manufatura em operação - visite
alguns deles para ver como os diferentes sistemas funcionam. Por exemplo, as jujubas
Jelly Belly são colocadas em uma tremonha (funil de enchimento) durante o processo de
manufatura. A tremonha alimenta-as em um sistema de balança, que pesa e libera a
quantidade precisa de jujubas em diferentes tipos de embalagens, inclusive saquinhos,
caixas e potes.
Visita virtual à fábrica Jelly Belly
(http://jellybelly.com/msib21/assets/flash/virtualtour/virtualtour.htm).
Visita virtual à fábrica de chocolates Hershey
(www.hersheys.com/discover/tour_video.asp).
Visita virtual à fábrica Dubble Bubble (www.dubblebubble.com/gumball.html).
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Folha de trabalho do aluno: você é o
engenheiro!
Vocês são uma equipe de engenheiros de manufatura que recebeu a tarefa de projetar e
depois construir um sistema de manufatura para colocar uma quantidade ou peso
consistente de bolinhas de gude ou outros itens em uma série de quatro caixas ou potes.

Fase de pesquisa/preparação
1. Revisem a folha de referência do aluno. Se possível, visitem alguns dos sites de
manufatura virtual.

Planejando em equipe
2. Sua equipe recebeu do professor alguns materiais, inclusive cavilhas de madeira,
tigelinhas de plástico ou copos de papel, arame, fita adesiva, barbante, quatro potes de
conserva ou caixas pequenas vazias. Vocês também têm uma grande quantidade de um
“produto”, que pode ser bolas de gude, clipes de papel ou outro material que seu
professor selecionou. Sua tarefa é projetar um sistema de manufatura que pese uma
quantidade predefinida do produto e coloque-o em quatro potes ou caixas. Vocês
precisarão assegurar que o peso ou número esteja dentro da meta e que ele seja
consistente em todas as quatro embalagens.
3. Comecem reunindo-se em equipe e chegando a um consenso para o projeto do seu
sistema. Sejam criativos e divirtam-se no processo!
4. Estimem a variação de quantidade que vocês esperam que resultem nos quatro
potes/caixas usando seu sistema de manufatura. Qual é a diferença permissível ou
esperada em peso ou contagem entre esses quatro pacotes?
5. Escrevam ou desenhem seu plano no quadro abaixo (ou em uma folha de
papel separada).
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Folha de trabalho do aluno: avaliação
Fase de construção
6. Construam seu sistema de manufatura.

7. Dêem uma olhada nos sistemas criados pelas outras equipes
da turma.
8. Coloquem seu sistema em funcionamento e “empacotem” quatro
porções do produto. Seu professor pesará cada pacote para sua
equipe, para que vocês vejam o quanto seu sistema funcionou.
9. Avaliem os resultados de sua equipe, preencham a folha de
trabalho de avaliação e apresentem suas descobertas à turma.
Usem esta folha de trabalho para avaliar os resultados de sua
equipe na lição. Uma questão de peso:

1. Vocês tiveram sucesso em criar um sistema de manufatura? Se não, por que
ele falhou?
2. Vocês tiveram de fazer mudanças em relação a seu projeto escrito quando estavam
construindo o sistema na prática? Se sim, que parte do sistema exigiu mais alterações na
fase de construção?
3. Vocês acham que em seu trabalho os engenheiros têm de adaptar seus planos originais
durante o processo de manufatura? Por que eles teriam de fazer isso?
4. Como o peso ou quantidade real variou entre os quatro “pacotes”? Como este resultado
se compara à sua estimativa pré-produção?
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Folha de trabalho do aluno: avaliação (continuação)
5. Que parte deste processo vocês gostaram mais? Por quê?
6. Que idéia que viram implementada no trabalho de outra equipe vocês acharam a mais
inventiva? Por quê?
7. Vocês acham que houve muitos projetos em sua sala que atenderam o objetivo do
projeto? O que isso lhes diz sobre planos em engenharia?
8. Vocês acharam que trabalhar em equipe fez este projeto mais bem-sucedido? Se não,
por que não? Se sim, expliquem.
9. Em um ambiente de manufatura real, você acha que o projeto da “embalagem” - a
caixa, pote ou saco - é desenvolvida antes, depois ou ao mesmo tempo que o produto é
desenvolvido? O que faria mais sentido para vocês? Por quê?
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