Colocando em ordem

Transcrição

Colocando em ordem

Colocando em ordem
Fornecido pelo TryEngineering - www.tryengineering.org
Foco da lição
A lição enfoca a engenharia por trás dos processos de classificação industrial. Através da
análise do processo de fabricação de moedas, ou cunhagem, os estudantes exploram
como a classificação é colocada em sistemas de manufatura e embalagem. Operando
como um grupo de engenharia, os estudantes então trabalham em equipe para projetar e
construir um sistema para classificar moedas de diferentes tamanhos para
empacotamento.
Resumo da lição
A lição Colocando em ordem explora como os engenheiros desenvolveram sistemas de
classificação que se integram a processos de fabricação e embalagem. Os estudantes
exploram como as moedas são fabricadas e então trabalham em equipe para construir um
sistema de classificação de moedas de diferentes tamanhos ou pesos. Eles fazem
previsões e avaliam as estratégias empregadas e os resultados alcançados por todas as
equipes de “engenharia” dos estudantes.
Faixa etária
8-18.
Objetivos
Aprender sobre sistemas de engenharia.
Aprender sobre o processo de fabricação
de moedas.
Aprender sobre trabalho em equipe e
como trabalhar em grupo.
Resultados esperados para os
alunos
Como resultado desta atividade, os estudantes
devem desenvolver uma compreensão de:
Planejamento e engenharia de
manufatura.
Solução de problemas.
Trabalho em equipe.
Atividades da lição
Os estudantes aprendem como as moedas são fabricadas e exploram os processos de
classificação que engenheiros desenvolveram para acelerar processos de classificação e
embalagem. As equipes de alunos desenvolvem um processo de classificação para
moedas, fazem previsões, executam seus planos, resolvem problemas e avaliam seus
resultados e aqueles de outras equipes.
Colocando em ordem
Desenvolvido pelo IEEE como parte do TryEngineering
www.tryengineering.org
Página 1 de 12
Recursos/Materiais
Documento de recursos do professor (anexo).
Folhas de trabalho do aluno (anexas).
Folha de recursos do aluno (anexa).
Alinhamento a grades curriculares
Consulte a folha de alinhamento curricular anexa.
Recursos na internet
TryEngineering (www.tryengineering.org).
Moedas na Wikipedia
(http://en.wikipedia.org/wiki/Coin;
http://pt.wikipedia.org/wiki/Moeda).
Visita virtual à Casa da Moeda dos EUA
(www.usmint.gov/mint_tours).
Casas da Moeda de outros países:
o Casa de Moneda de México
(www.cmm.gob.mx/cmm).
o Royal Australian Mint
(www.ramint.gov.au).
o Royal Canadian Mint (www.mint.ca).
o Royal Mint of the United Kingdom (www.royalmint.com).
o Monnaie de Paris (www.monnaiedeparis.com).
o United States Mint (www.usmint.gov).
o India Government Mint (www.igmint.org).
o Casa da Moeda do Brasil (www.casadamoeda.gov.br).
Padrões da ITEA para a Educação Tecnológica: conteúdo para o estudo de
tecnologia
(www.iteaconnect.org/TAA/Publications/TAA_Publications.html).
Compêndio McREL de Padrões e Marcas de Referência (www.mcrel.org/standardsbenchmarks). 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
The History of Money (ISBN: 0609801724).
Manufacturing, Engineering & Technology
(ISBN: 0131489658).
Atividade escrita opcional
Escrever um ensaiou ou parágrafo sobre o
impacto de engenharia quando um país decide
alterar a aparência ou o material de uma de
suas moedas.
Escrever um ensaio sobre como os engenheiros incorporam sistemas contra
falsificação na manufatura de moedas.
Colocando em ordem
Página 2 de 12
Colocando em ordem
Para professores:
Alinhamento a grades curriculares
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, 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.
Compreensão sobre a investigação científica.
CONTEÚDO PADRÃO B: ciências físicas
Como resultado das atividades, os estudantes devem desenvolver uma
compreensão de:
Propriedades de objetos e materiais.
Posição e movimentos dos objetos.
CONTEÚDO PADRÃO E: ciência e tecnologia
Habilidades de projeto tecnológico.
Compreensão de ciência e tecnologia.
CONTEÚDO PADRÃO F: ciência em perspectivas pessoais e sociais
compreensão de:
Ciência e tecnologia na em desafios locais.
Padrões Educacionais de Ciências dos EUA, 5ª a 8ª séries (idades de
10 a 14 anos)
compreensão de:
Movimentos e forças.
Como resultado das atividades da 5ª a 8ª série, os estudantes devem desenvolver:
Colocando em ordem
Página 3 de 12
Para professores:
Alinhamento a grades curriculares (continuação)
compreensão de:
Ciência e tecnologia na sociedade.
Padrões Educacionais de Ciências dos EUA, 9ª a 12ª séries (idades de
14 a 18 anos)
compreensão de:
Movimentos e forças.
compreensão de:
Saúde pessoal e comunitária.
Ciência e tecnologia em desafios locais, nacionais e globais.
Padrões para a Educação Tecnológica - todas as idades
A natureza da tecnologia
Padrão 3: Os estudantes desenvolverão uma compreensão dos
relacionamentos entre tecnologias e as conexões entre tecnologia e outros
campos de estudo.
Tecnologia e sociedade
Padrão 4: Os estudantes desenvolverão uma compreensão dos efeitos
culturais, sociais, econômicos e políticos da tecnologia.
Padrão 6: Os estudantes desenvolverão uma compreensão do papel da
sociedade no desenvolvimento e uso da tecnologia.
Padrão 7: Os estudantes desenvolverão uma compreensão da influência da
tecnologia na história.
Projeto
Padrão 8: Os estudantes desenvolverão uma compreensão dos atributos
de 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.
Colocando em ordem
Página 4 de 12
Para professores:
Alinhamento a grades curriculares (continuação)
Habilidades para um mundo tecnológico
Padrão 11: Os estudantes desenvolverão habilidades para aplicar o processo
de projeto.
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.
Colocando em ordem
Página 5 de 12
Colocando em ordem
Para professores:
Recurso do professor
Propósito da lição
A lição enfoca a engenharia por trás dos processos de
classificação industrial. Através da análise do processo
de fabricação de moedas, ou cunhagem, os estudantes
exploram como a classificação é colocada em sistemas
de manufatura e embalagem. Operando como um
grupo de engenharia, os estudantes então trabalham
em equipe para projetar e construir um sistema para
classificar moedas de diferentes tamanhos para
empacotamento.

Objetivos da lição
Aprender sobre sistemas de engenharia.
Aprender sobre o processo de fabricação de moedas.
Aprender sobre trabalho em equipe e como trabalhar em grupo.

Materiais
Folha de recursos do aluno.
Folhas de trabalho do aluno.
Saco com moedas de diferentes tamanhos.
Um conjunto de materiais para cada grupo de estudantes:
o Cola, fita, pratos de plástico ou papel, papelão, tesoura ou furador, madeira
(opcional), papel alumínio, papel, tubos de papelão (como os de rolos de
toalha de papel ou papel higiênico).
o Uma amostra de cada moeda a ser classificada (o professor testará cada
sistema com um saco de moedas diversas).
o Dispositivo de coleta (copinho de plástico ou papel, caixa pequena, saco
plástico ou de papel).
Dicas
Existem muitas maneiras de classificar as moedas. É
melhor deixar que os alunos criem suas próprias soluções,
o que também os fará descobrir o processo de negociação
e trabalho em equipe - que fazem parte do dia-a-dia da
vida de um engenheiro.

Pode-se usar uma rampa com buracos ou fendas
ligeiramente maiores do que cada moeda, cortados em
uma base de papelão ou madeira, com os buracos/fendas
menores mais para cima, de forma que as moedas
menores sejam classificadas antes. Neste método, o
ângulo da rampa determinará se as moedas se movem
para baixo em uma velocidade lenta o suficiente para
caírem nos buracos/fendas (uma rampa muito vertical fará com que as moedas passem
rápido demais para entrarem nos buracos/fendas; uma horizontal demais fará com que as
moedas fiquem presas nos buracos/fendas e não avancem).
Colocando em ordem
Página 6 de 12
Dicas (continuação)
Outro método é usar a gravidade, pendurando uma série de pratos
de plástico ou papel, pré-cortados com buracos ou fendas por onde
as moedas possam cair. Nesse sistema, os buracos para as moedas
maiores ficam nos pratos superiores e os menores nos inferiores. As
moedas são classificadas balançando-se os pratos suavemente ou
inclinando-os, de forma que as moedas caiam de um prato para o
seguinte.

Procedimento
1. Mostre aos estudantes as diversas folhas de referência do
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
aluno. Elas podem ser lidas em sala ou fornecidas como
material de leitura como lição de casa para a noite anterior à
aula. Se possível, dê aos alunos tempo de visitar os sites da
web de diversas Casas da Moeda de todo o mundo, em
particular a visita virtual à Casa da Moeda dos EUA.
Divida os alunos em grupos de 2 a 3 estudantes “engenheiros”, fornecendo um
conjunto de materiais por grupo.
Explique aos estudantes que eles devem desenvolver um sistema para classificar
moedas, da mesma forma que engenheiros criam sistema de classificação para
instalações de manufatura e empacotamento.
Os alunos se reúnem, revisam os materiais fornecidos e as amostras de moedas e
desenvolvem um plano para seu sistema. Eles chegam a um consenso sobre os
materiais de que precisarão, escrevem ou desenham seu plano e então apresentam
o plano à turma.
Em seguida, os grupos de estudantes executam seus planos. Eles podem precisar
repensar seu plano, adicionar materiais ou começar tudo de novo.
O professor, ou “gerente de engenharia”, passará por todos os sistemas e testará a
“máquina” de classificação usando um saco com 10 moedas de cada tipo.
As equipes registram quantas moedas são classificadas corretamente para os
diversos recipientes (caixas, sacos, copos).
Cada grupo de estudantes avalia os resultados, preenche uma folha de trabalho de
avaliação/reflexão e apresenta suas descobertas à turma.
Tempo necessário
De duas a três sessões de 45 minutos.

Colocando em ordem
Página 7 de 12
Colocando em ordem
Recurso do aluno:
Processos de cunhagem e classificação

Separar e classificar
Diversas tarefas de classificação são essenciais em processos industriais. Por exemplo,
durante a extração de ouro do minério, um dispositivo chamado de mesa vibratória usa
gravidade, vibrações e fluxo para separar o ouro de materiais mais leves do minério
(classificando por tamanho e peso).
Cunhagem
Uma Casa da Moeda é uma instalação que fabrica moedas
de circulação (dinheiro). No início, as únicas opções de
fabricação eram a cunhagem a martelo e por fundição. Nas
Casas da Moeda mais modernas, matrizes de moedas são
fabricadas em grandes números e bobinas de metal são
transformadas em moedas aos bilhões.

Cada cidade-estado da Grécia antiga tinha sua própria Casa
da Moeda.
As Casas da Moeda de Roma eram distribuídas por todo império e usadas extensamente
para fins de propaganda política. Uma maneira de fazer as pessoas saberem que havia um
novo imperador era quando ele cunhava moedas com seu retrato nelas. Muitos dos
imperadores que governaram por períodos muito curtos fizeram questão de colocar seu
retrato em algumas moedas. Quietus, por exemplo, governou apenas parte do império de
260 a 261 d.C., mas colocou em circulação diversas moedas com sua imagem.

Você sabia?
•
A cada ano, a Casa da Moeda dos Estados Unidos
produz entre 14 e 28 bilhões de moeda de circulação.
Em 2004, de 65 a 80 milhões de moedas foram
cunhadas por dia.
•
Desde sua abertura, em 1965, a Casa da Moeda da
Austrália produziu mais de onze bilhões de moedas de
circulação e tem a capacidade de produzir dois milhões
de moedas por dia, ou mais de seiscentos milhões
por ano.
•
No Reino Unido, as prensas mais modernas da Casa da Moeda Real são capazes de
cunhar mais de 700 moedas por minuto, o que torna impossível para o olho
humano enxergar as moedas individualmente quando elas passam pela prensa.
•
A Casa da Moeda de Winnipeg é a principal instalação da produção de moedas em
grande volume do Canadá. Nela, processos e equipamentos tecnologicamente
avançados produzem até 15 milhões de moedas laminadas por dia, para circulação
no Canadá e em outros países.
Colocando em ordem
Página 8 de 12
Colocando em ordem
Recurso do aluno:
Processos de cunhagem e classificação
(continuação)

Passos de manufatura
• Na maior parte dos casos, a produção das moedas
começa com a chegada de bobinas - fitas de metal
plano em rolos. As bobinas têm cerca de 30 cm de
largura e 450 metros de comprimento, sendo
aproximadamente da mesma espessura da moeda final
a ser cunhada. Cada bobina pesa cerca de 2700 kg.
• Depois de cortar um lote de moedas 'em branco', o
metal restante (a “tira”) é cortado em pedaços e coletado em uma caixa.
Reciclando-se a tira para criar novas bobinas de cunhagem, asseguramos que não
se desperdice material.
• Cada linha de prensas de estampagem normalmente
fabrica moedas com a mesma denominação (valor
facial), sendo que a força da prensa é ajustada para a
resistência do metal. Sensores são capazes de detectar
e separar moedas com defeito. O tamanho da bobina, a
resistência do material, a complexidade do desenho e o
relevo determinam a força necessária para o golpe da
prensa. No sistema dos EUA, as moedas de dólar de ouro são as que exigem a
maior força, ao passo que os “pennies” (moedas de um centavo de dólar) são as
que requerem menos força.
• Se um erro no peso ou desenho for identificado pelo
sistema de controle de qualidade incorporado, a moeda
defeituosa é separada das boas e enviada a máquinas
de destruição de moedas, chamadas de “wafflers”. Estas
máquinas usam dois roletes de alta pressão para
imprimir um padrão sulcado no metal. Destorcido e
mutilado, o metal perde seu valor como dinheiro. No
entanto, ele é reciclado para uso futuro.
• Se as moedas passam na inspeção, o operador puxa a alavanca do alçapão. Isso
descarrega as moedas em uma esteira transportadora que as levas para a área de
contagem e embalagem.
• Uma máquina de contagem automática, equipada com
um sensor que detecta produtos corretos, conta as
moedas e as deixa cair em grandes sacos. Os sacos
cheios de moedas são pesados em uma balança, para
assegurar que seu conteúdo foi embalado corretamente.
• Os sacos são lacrados, colocados em paletas e levados
por empilhadeiras para caixas-fortes para
armazenamento, onde elas são mantidas em estoque
até que sejam necessárias em circulação.
Colocando em ordem
Página 9 de 12
Colocando em ordem
Folha de trabalho do aluno: você é o
engenheiro!
Vocês são uma equipe de engenheiros que trabalha em uma Casa da Moeda e recebeu a
incumbência de desenvolver um sistema de classificação para as diferentes moedas
fabricadas em sua instalação.

Fase de pesquisa/preparação
1. Revisem as diversas folhas de referência do aluno e, se
possível, visitem os sites da web de diversas
Casas da Moeda.

Planejando em equipe
2. Sua equipe receberá alguns “materiais de construção”
de seu professor. Vocês terão cola, fita, pratos de plástico
ou papel, papelão, tesoura ou furador, papel alumínio,
papel, tubos de papelão (como os de rolos de toalha de
papel ou papel higiênico), uma amostra de cada moeda a ser classificada e um dispositivo
de coleta (copinho de plástico ou papel, caixa pequena, saco plástico ou de papel).
3. Comecem reunindo-se em equipe e criando um plano para construir a estrutura. Vocês
precisarão determinar que materiais desejam usar (vocês não precisarão deles todos!).
4. Desenhem seu plano de mecanismo de classificação no quadro abaixo:
Prevejam a % de moedas que vocês acham que serão classificadas corretamente com
base em seu projeto: ___ %
Colocando em ordem
Página 10 de 12
Colocando em ordem
Folha de trabalho do aluno: avaliação

Fase de construção
5. Construam seu sistema de classificação e testem-no, usando as amostras de moedas
que receberam.

Fase de teste
6. Seu professor testará seu sistema, usando um saco de moedas. Sua tarefa é explicar
como o sistema funciona, de forma que seu professor saiba exatamente como e onde
colocar as moedas misturadas.
Fase de avaliação
7. Avaliem os resultados de sua equipe, respondam às perguntas abaixo e apresentem
suas descobertas à turma.

Vocês conseguiram criar um sistema que efetivamente classificasse algumas moedas? Se
não, por que ele falhou?
Que percentual das moedas de teste foram classificadas corretamente? Como isso se
compara com sua previsão? O que vocês acham que causou a diferença, se alguma?
Que percentual de erro vocês acham que é aceitável para Casas da Moeda reais?
Que percentual de erro vocês acham que é aceitável para indústrias de fabricação de
remédios? Quais são as questões de segurança a considerar neste caso?
Que percentual de erro vocês acham que é aceitável para fabricantes de pregos?
Vocês precisaram reprojetar seu sistema na fase de construção? O que estava faltando no
seu projeto/desenho original?
Colocando em ordem
Página 11 de 12
Colocando em ordem
Folha de trabalho do aluno: avaliação
(continuação)
Se fossem fazer tudo de novo, como seu sistema planejado mudaria? Por quê?
Vocês acham que os engenheiros têm de adaptar seus planos originais durante o processo
de manufatura? Por que eles teriam de fazer isso?
Que projetos ou métodos outras equipes usaram que vocês acham que funcionaram bem?
Vocês acham que houve muitos projetos em sua sala que atenderam o objetivo do
projeto? O que isso lhes diz sobre sistemas de engenharia do mundo real?
Vocês acham que teria sido mais fácil fazer este projeto se estivessem trabalhando
individualmente? Expliquem.
Colocando em ordem
Página 12 de 12