Ponte de palitos

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Ponte de palitos

Ponte de palitos
Fornecido pelo TryEngineering - www.tryengineering.org
Foco da lição
A lição enfoca como as pontes são projetadas e construídas para suportar pesos, sendo
também duráveis e, em alguns casos, agradáveis esteticamente. Os estudantes trabalham
em equipes para projetar e construir sua ponte a partir de até 200 palitos de picolé e cola.
As pontes devem ter uma extensão de, pelo menos, 35 centímetros e ser capazes de
suportar um peso de 2 kg (estudantes mais jovens) ou 10 kg (estudantes mais velhos).
Os alunos são incentivados a serem econômicos, usando o menor número possível de
palitos que permita alcançar o objetivo. Os alunos, então, avaliam a eficácia dos seus
próprios projetos de ponte e daqueles das outras equipes e apresentam suas descobertas
à classe.
Resumo da lição
A lição "Ponte de palitos" explora o impacto da engenharia
no desenvolvimento das pontes ao longo do tempo,
inclusive projetos inovadores e o desafio de criar pontes que
se tornem marcos para uma cidade. Os alunos trabalham
em equipes de "engenheiros" para projetar e construir suas
pontes com cola e palitos de picolé. Eles testam suas pontes
usando pesos, avaliam os resultados obtidos e apresentam
suas descobertas à classe.
Faixa etária
8-18.
Objetivos

Aprender sobre
Aprender sobre
Aprender sobre
Aprender sobre
em grupo.
engenharia civil.
projeto de engenharia.
planejamento e construção.
trabalho em equipe e como trabalhar
Resultados esperados para os alunos
Como

resultado desta atividade, os estudantes devem desenvolver uma compreensão de:
Projeto e engenharia estrutural.
Solução de problemas.
Trabalho em equipe.
Ponte de palitos
Desenvolvido pelo IEEE como parte do TryEngineering
www.tryengineering.org
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Atividades da lição
Os alunos aprendem como pontes são projetadas para suportar desafios de carga, tensão
e estéticos. Os estudantes trabalham em equipes para projetar e construir pontes, a partir
de até 200 palitos de picolé e cola, que possam suportar um peso padrão, determinado
em função da idade dos estudantes. As equipes testam suas pontes, avaliam a eficácia
dos seus resultados e daqueles das outras equipes e apresentam suas descobertas à
classe.
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).
História da Ponte da Baía de Sydney
(www.cultureandrecreation.gov.au/articles/harbourbridge/).
Construindo Grandes Pontes (www.pbs.org/wgbh/buildingbig/bridge).
Padrões da ITEA para a Educação Tecnológica: conteúdo para o estudo de
tecnologia (www.iteaconnect.org/TAA).
Padrões Educacionais de Ciência dos EUA (www.nsta.org/standards).
Leituras suplementares
Bridges of the World: Their Design and Construction (ISBN: 0486429954)
Bridges: Amazing Structures to Design, Build & Test (ISBN: 1885593309)
Atividade escrita opcional
Escrever um ensaio ou parágrafo sobre como novos materiais criados tiveram
impacto no projeto de pontes ao longo do último século.
Ideias de extensão
Desafiar alunos avançados a projetar e construir, usando palitos de picolé e cola,
uma ponte que possa suportar o peso de três estudantes.
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Para professores:
Alinhamento a grades curriculares
Nota: todos os planos de aula deste conjunto são alinhados aos 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, séries K-4
(idades de 4 a 9 anos)
CONTEÚDO PADRÃO A: ciência como investigação
Como resultado das atividades, os estudantes devem desenvolver:
As habilidades necessárias para realizar investigação científica.
CONTEÚDO PADRÃO B: ciências físicas
Como resultado das atividades, os estudantes devem desenvolver uma
compreensão de:
Propriedades de objetos e materiais.
CONTEÚDO PADRÃO E: ciência e tecnologia
Habilidades de projeto tecnológico.
Compreensão de ciência e tecnologia.
CONTEÚDO PADRÃO G: história e natureza da ciência
compreensão de:
Ciência como um esforço humano.
Padrões Educacionais de Ciências dos EUA, 5ª a 8ª séries
compreensão de:
Movimentos e forças.
Como resultado das atividades da 5ª a 8ª série, os estudantes devem desenvolver:
CONTEÚDO PADRÃO F: ciência em perspectivas pessoais e sociais
compreensão de:
Riscos e benefícios.
Ciência e tecnologia na sociedade.
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compreensão de:
História da ciência.
Padrões Educacionais de Ciências dos EUA, 9ª a 12ª séries
compreensão de:
Movimentos e forças.
CONTEÚDO PADRÃO F: ciência em perspectivas pessoais e sociais
compreensão de:
Ciência e tecnologia em desafios locais, nacionais e globais.
compreensão de:
Perspectivas históricas.
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.
Tecnologia e sociedade
Padrão 4: os estudantes desenvolverão uma compreensão
culturais, sociais, econômicos e políticos da tecnologia.
tecnologia no meio ambiente.
sociedade no desenvolvimento e uso da tecnologia.
tecnologia na história.
dos efeitos
da influência da
do papel da
da influência da
Projeto
Padrão 8: os estudantes desenvolverão uma compreensão dos atributos de
projeto.
Padrão 9: os estudantes desenvolverão uma compreensão do projeto de
engenharia.
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Para professores:
Alinhamento a grades curriculares (continuação)
Padrão 10: os estudantes desenvolverão uma compreensão do papel da
solução de problemas, da pesquisa e do desenvolvimento, da invenção e inovação e
da experimentação na solução de problemas.
Habilidades para um mundo tecnológico
Padrão 11: Os estudantes desenvolverão habilidades para aplicar o processo
de projeto.
O mundo projetado
Padrão 20: os estudantes desenvolverão uma compreensão e serão capazes de
selecionar e usar tecnologias de construção.
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Para professores:
Recurso do professor
Propósito da lição
A lição enfoca como as pontes são projetadas e construídas para suportar pesos, sendo
também duráveis e, em alguns casos, agradáveis esteticamente. Os estudantes trabalham
em equipes para projetar e construir sua ponte a partir de até 200 palitos de picolé e cola.
As pontes devem ter uma extensão de, pelo menos, 35 centímetros e serem capazes de
suportar um peso de 2 kg (estudantes mais jovens) ou 10 kg (estudantes mais velhos).
Os alunos são incentivados a serem econômicos, usando o menor número possível de
palitos que permita alcançar o objetivo. Os alunos, então, avaliam a eficácia dos seus
próprios projetos de ponte e daqueles das outras equipes e apresentam suas descobertas
à classe.

Objetivos da lição
Aprender sobre engenharia civil.
Aprender sobre projeto de engenharia.
Aprender sobre planejamento e construção.
Aprender sobre trabalho em equipe e como
trabalhar em grupo.

Materiais
Folha de recursos do aluno.
Folhas de trabalho do aluno.
Um conjunto de materiais para cada grupo de estudantes:
o 200 palitos de picolé, pistola de cola quente (ou cola de artesanato, para
estudantes mais jovens).
o Peso padrão de 2 e 10 kg (pacote de açúcar, peso de exercício ou outro peso
que possa ser padronizado).

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.
2. Divida os alunos em grupos de 2 a 3 estudantes, fornecendo um conjunto de
materiais por grupo.
3. Explique que os estudantes devem desenvolver suas próprias pontes, usando até
200 palitos de picolé e cola. As pontes devem ser capazes de suportar um peso de
2 kg (alunos mais jovens) ou 10 kg (alunos mais velhos). As pontes devem ter uma
extensão de, pelo menos, 35 centímetros (podem ser mais compridas do que isso).
Quando a ponte tiver sido construída, ela será colocada a, pelo menos, 30 cm
acima do piso (você pode colocá-la entre duas cadeiras, por exemplo) e testada
com o peso estabelecido para tal. Além de atender aos requisitos estruturais e de
sustentação de peso, a ponte também será julgada em termos de estética. Por isso,
os estudantes devem ser incentivados a ser criativos. Os alunos serão incentivados
a usar o menor número possível de palitos para atingir o objetivo.
4. Os estudantes se reúnem e desenvolvem um plano para suas pontes. Eles
desenham seu plano e, então, o apresentam à turma.
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Para professores:
Recurso do professor (continuação)
5. Em seguida, os grupos de estudantes executam seus planos.
Eles podem precisar repensar seu plano e até mesmo começar tudo de novo.
6. Em seguida, as equipes testarão a capacidade de peso das pontes, colocando-a a
30 cm acima do piso. A ponte deve ser capaz de suportar o peso determinado (em
função da idade dos alunos) por um minuto inteiro.
7. Cada ponte deve ser julgada pela turma em termos da sua estética, em uma escala
de 1 a 5, onde 1 = totalmente feia; 2 = relativamente feia; 3 = nem feia nem
bonita; 4 = relativamente bonita; e 5 = muito bonita).Essa avaliação, é claro, é
subjetiva.
8. As equipes, então, preenchem uma folha de trabalho de avaliação/reflexões e
apresentam suas descobertas à classe.
Tempo necessário
De duas a três sessões de 45 minutos.

Dicas
• Para estudantes mais velhos, aumente a carga que a ponte deverá suportar...
pontes desse tipo, feitas com cola quente, podem suportar o peso de diversos
alunos, se bem construídas.
• Uma pistola de cola é o que funciona melhor para este projeto. Porém, por razões
de segurança, sugerimos que você use cola de artesanato com estudantes mais
jovens.
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Recurso do aluno:
Tipos de ponte
Existem seis tipos principais de ponte: em arco, em viga, estaiada por cabos, cantiléver,
suspensa e treliçada.
Em arco
Pontes em arco têm forma de arco e suportes em cada extremidade.
As primeiras pontes em arco conhecidas foram construídas pelos
gregos. Uma das mais antigas é a ponte de Arkadiko. O peso da
ponte é transferido para os suportes das extremidades. A maior
ponte em arco do mundo, com conclusão prevista para 2012, está
planejada para ser a sexta sobre a Enseada de Dubai, nos Emirados
Árabes Unidos.
Em
viga
Pontes em viga são vigas horizontais sustentadas em cada
extremidade por pilares. As primeiras pontes em viga eram simples
toras de madeiras colocadas sobre riachos e outras estruturas
simples semelhantes. Atualmente, as pontes em viga são pontes de
grandes vigas de metal em caixa. O peso na parte superior da viga é
transferido diretamente para baixo nos pilares da sua extremidade.
Estaiada por cabos
Da mesma forma que pontes suspensas, as pontes estaiadas por
cabos são sustentadas por cabos. No entanto, em uma ponte
estaiada por cabos, menos cabos são necessários, e as torres que
sustentam os cabos são, proporcionalmente, mais curtas. A ponte
estaiada por cabos mais longa do mundo é a ponte Tatara, sobre o
lago salgado de Seto, no Japão.
Cantiléver
Pontes cantiléver são construídas usando-se cantiléveres, ou vigas
em balanço - vigas horizontais suportadas somente em um lado. A
maioria das pontes cantiléver emprega dois braços em cantiléver,
que se estendem dos lados opostos do obstáculo a ser transposto e
se encontram no centro. A maior ponte cantiléver do mundo é a
Ponte de Québec, no Québec, Canadá, com 549 metros.
Suspensa
As pontes suspensas são sustentadas por cabos. As primeiras pontes
suspensas foram feitas com cordas feitas de trepadeiras cobertas de
pedaços de bambu. Nas pontes modernas, os cabos pendem de
torres que são fixadas a caixões ou ensecadeiras, que são
incrustados profundamente no leito de um lago ou rio. A ponte
suspensa mais comprida do mundo é a Ponte Akashi-Kaikyo, no
Japão, com 3911 metros de comprimento.
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Treliçada
Pontes treliçadas são compostas de elementos conectados. Elas têm
um tabuleiro sólido e uma treliça de suportes unidos por pinos nas
laterais. As primeiras pontes treliçadas eram feitas de madeira, mas
as pontes treliçadas modernas são feitas de metais como ferro
forjado e aço. A Ponte de Québec, mencionada acima como uma
ponte cantiléver, também é a maior ponte treliçada do mundo.

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Recurso do aluno:
Pontes famosas
Ponte
Firth of Forth, Escócia
Firth of Forth é uma ponte ferroviária cantiléver sobre
o Firth of Forth, no Leste da Escócia. A ponte é, ainda
hoje, considerada uma maravilha de engenharia. Tem
2,5 km (1,5 milha) de comprimento e os trilhos duplos
ficam elevados 46 m (aproximadamente 150 pés)
acima da maré alta. Ela consiste em dois vãos
principais de 520 m (1710 pés), dois vãos laterais de
206 m (675 pés), 15 vãos de aproximação de 51 m
(168 pés) e cinco de 7,6 m (25 pés). Cada vão principal
é composto de dois braços cantiléver de 210 m
(680 pés), suportando uma ponte de viga central com
vão de 110 m (350 pés). As três grandes estruturas
cantiléver de quatro torres têm 104 m (340 pés) de
altura, sendo que cada sapata de 21 m (70 pés) de
diâmetro repousa sobre uma fundação separada.
O grupo Sul de fundações precisou ser construído
como ensecadeiras com ar comprimido, até uma
profundidade de 27 m (90 pés). No pico das obras,
aproximadamente 4600 trabalhadores participaram
de sua construção.

Ponte da Baía de Sydney, Austrália
A Ponte da Baía de Sydney é uma ponte em arco de
aço que cruza a Baía de Sydney e transporta trens,
veículos e pedestres entre o centro financeiro de
Sydney e a área da Costa Norte. A visão imponente da
ponte, da baía e da Ópera de Sydney, próxima à ponte,
é uma imagem icônica tanto de Sydney quanto da
Austrália. A ponte foi projetada e construída pela
Dorman Long and Co Ltd., de Middlesbrough, Teesside
(Reino Unido) e foi a estrutura mais alta da cidade até
1967. De acordo com o Livro Guinness de Recordes, ela
é a ponte de grande vão mais larga do mundo e a
ponte em arco de aço mais alta do mundo, medindo
134 metros (429,6 pés) do topo ao nível da água. Ela
também é a ponte em arco com o quarto maior vão
livre do mundo. O arco é composto de duas treliças em
arco com 28 painéis. Suas alturas variam de 18 m
(55,8 pés), no centro do arco, a 57 m (176,7 pés),
ao lado das torres.
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Folha de trabalho do aluno:
Projete sua própria ponte
Você faz parte de uma equipe de engenheiros que recebeu o desafio de projetar uma
ponte usando até 200 palitos de picolé e cola. As pontes deverão ser capazes de suportar
um peso específico (seu professor escolherá qual será a meta de peso para sua turma). A
ponte deve ter uma extensão de, pelo menos, 35 centímetros de comprimento. Mas ela
pode ter mais do que isso, se a equipe desejar. Depois de pronta, ela será colocada entre
duas cadeiras, suspensa a pelo menos 30 centímetros acima do solo, para o teste de
suporte de peso. Além de atender aos requisitos estruturais e de sustentação de peso, a
ponte também será julgada em termos de estética. Por isso, sejam criativos! E vocês
devem usar o menor número possível de palitos para atingir o objetivo.
Estágio de planejamento
Reúnam-se em equipe e debatam o problema que precisam resolver. Em seguida,
desenvolvam e cheguem a um consenso sobre um projeto para sua ponte. Vocês
precisarão determinar quantos palitos de picolé usarão (até um máximo de 200) e os
passos que seguirão no processo de construção. Pensem sobre quais padrões devem se os
mais fortes, mas também levem em conta que a estética da ponte será julgada!
Desenhem seu projeto no quadro abaixo, incluindo também o número de palitos que
planejam usar. Apresentem seu projeto à turma. Vocês podem, se quiserem, revisar o
plano da equipe depois de receberem feedback da turma.

Número de palitos de picolé que planejam usar:
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Folha de trabalho do aluno
(continuação):

Fase de construção
Construam sua ponte. Durante a construção, vocês podem descobrir que precisam de
palitos adicionais (dentro do limite de 200), ou que seu projeto precisa ser alterado. Não
tem problema: basta fazerem um novo esboço e revisarem sua lista de materiais.

Votação estética
Cada estudante dará um voto sobre a aparência de cada
ponte. A escala é de 1 a 5, onde 1 = totalmente feia; 2
= relativamente feia; 3 = nem feia nem bonita; 4 =
relativamente bonita; e 5 = muito bonita). Será feita
uma média dessas notas, para gerar a pontuação de
cada ponte. Esta pontuação não é baseada na
capacidade de suportar peso, mas no visual.

Fase de teste
Cada equipe testará sua ponte, para ver se ela pode suportar o peso exigido por, pelo
menos, um minuto inteiro. Não se esqueçam de assistir aos testes das outras equipes e
observar como os diferentes projetos funcionaram.
Fase de avaliação
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.
1. Vocês tiveram sucesso em criar uma ponte que suportasse o peso exigido por um
minuto inteiro? Se não, por que ela falhou?
2. Vocês revisaram seu projeto original durante a fase de construção? Por quê?
3. Quantos palitos de picolé vocês acabaram usando? Esse número foi diferente do
planejado? Se sim, o que mudou?
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Folha de trabalho do aluno
(continuação):
4. Qual foi a média de pontuação da estética de sua ponte? Como ela ficou em relação às
pontes do resto da turma? De que elementos de desenho das outras pontes vocês
gostaram mais?
5. Vocês acham que os engenheiros têm de adaptar seus planos originais durante a
construção de sistemas ou produtos? Por que eles teriam de fazer isso?
6. Se fossem fazer tudo de novo, como seu projeto planejado mudaria? Por quê?
7. Que projetos ou métodos outras equipes usaram que vocês acham que funcionaram
bem?
8. Vocês acham que teria sido mais fácil fazer este projeto se estivessem trabalhando
individualmente? Expliquem.
9. Que tipo de soluções de compromisso vocês acham que os engenheiros adotam entre
funcionalidade, segurança e estética quando eles constroem uma ponte de verdade?
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