ATIVIDADES DE CONSTRUÇÃO PARA CRIANÇAS pdf

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INTRODUCÃO
Bem-vindo a Atividades de Construção para Crianças! Este livro foi feito especialmente
para crianças que são apaixonadas por construção. Se você fica animado ao passar por
canteiros de obras, vai adorar mergulhar nos 25 projetos do livro, cada um baseado em
diferentes aspectos do processo de construção. Quando eu era uma garotinha crescendo
em Trinidad e Tobago, lembro de passar de carro por debaixo de uma nova ponte que
estava em construção. Sempre havia engenheiros no local, analisando os planos e
coordenando o trabalho. Desde aquele momento, eu soube que queria trabalhar na
construção. Hoje, como Engenheira Profissional registrada e orgulhosa mãe que educa
em casa, sou apaixonada pela educação e por incentivar as crianças a se interessarem
por engenharia. Acredito que toda criança, independentemente de sua origem, merece
ter suas paixões apoiadas e incentivadas. Qualquer criança de qualquer lugar pode
crescer e se tornar um engenheiro, e isso inclui você! Assim como em projetos reais de
construção, as atividades deste livro vão ser um pouco bagunçadas! Encontre um local
que será o seu canteiro de obras. É lá que você vai construir todos os seus projetos!
Também há alguns materiais chave que você vai precisar para alguns dos seus projetos.
Tente reunir tudo o que você precisa no canteiro de obras. A maioria dos materiais são
itens domésticos ou podem ser comprados facilmente em uma loja de um dólar. Cada
atividade explica como se relaciona com a vida real, fornece conceitos simples e fáceis
de entender sobre como e por que fazemos cada projeto, e destaca uma conexão com
Atividades de Construção para Crianças que liga os diferentes aspectos dessas
atividades ao projeto. Este livro compartilha a perspectiva de um engenheiro da vida real
sobre tudo o que é importante na construção. Através de cada atividade, você pode
alimentar sua paixão por construção e aprender algumas coisas que talvez não tenha
percebido antes, especialmente sobre canteiros de obras. Prepare-se para mergulhar no
emocionante mundo da construção!
Parte I
PROJETAR E CONSTRUIR
Você gosta de construir trilhos de trem ou empilhar blocos o mais alto que puder
antes de eles caírem? Estas são atividades de construção para crianças! Construir
coisas assim é divertido e empolgante, mas também estamos aprendendo tudo
sobre o que significa ser um engenheiro! Engenheiros usam atividades de
construção para crianças todos os dias. Atividades de construção para crianças
significam ciência, tecnologia, engenharia, arte e matemática. Elas são uma parte
importante de como resolvemos problemas para melhorar nossas vidas.
As atividades de construção para crianças também são uma grande parte da
construção. Mas o que exatamente é construção? Como ela começa? Quem planeja
e projeta os projetos? Como eles fazem isso? E quais habilidades são necessárias
para concluir projetos de construção? Você vai aprender as respostas para essas
perguntas nesta seção.
Capítulo um O QUE É
CONSTRUCÃO?
Você já passou por um canteiro de obras e se perguntou o que eles estavam
fazendo? Construção é o processo de construir infraestrutura. Infraestrutura é
qualquer coisa que construímos que apoia a vida moderna. Pontes, edifícios, túneis,
ferrovias, rodovias e até instalações de tratamento de água são exemplos de
infraestrutura.
Os engenheiros usam diferentes tipos de equipamentos durante a construção
para facilitar seu trabalho. Tratores empurram terra, escavadeiras cavam e
caminhões basculantes transportam materiais. Canteiros de obras geralmente
estão cheios de poeira e sujeira, mas às vezes precisamos nos sujar um pouco
antes de podermos criar algo realmente incrível, e é isso que a construção significa!
Este capítulo vai te ajudar a entender mais sobre o que é construção, os
diferentes tipos de engenheiros que projetam e constroem infraestrutura, o que
esses engenheiros realmente fazem e como você pode se tornar parte do mundo
da construção, tanto agora quanto no futuro.
OS PRIMEIROS CANTEIROS DE OBRAS
Engenheiros vêm projetando e construindo infraestrutura desde os primórdios da
civilização. As pessoas construíam cabanas e abrigos para se protegerem do mau
tempo e dos predadores. Com o tempo, à medida que aprenderam a usar materiais de
construção melhores e descobriram novas maneiras de construir, começaram a
projetar e construir infraestrutura mais complexa. As pirâmides do Egito foram
construídas há mais de 4.000 anos para serem usadas como locais de sepultamento e
monumentos. Os egípcios perceberam que podiam usar o rio Nilo para transportar os
blocos necessários para a construção. Assim como os engenheiros modernos usam
equipamentos pesados nos canteiros de obras para facilitar seu trabalho, os egípcios
descobriram como facilitar o transporte dos blocos para o local da construção! Os
antigos romanos construíram grandes canais, ou aquedutos, para fornecer água fresca
às suas cidades. Esses aquedutos transportavam água de até 60 milhas de distância!
Eles descobriram como projetar os aquedutos corretamente. Se fossem muito
íngremes, a força da água desgastaria a superfície, mas se fossem muito rasos, a água
não fluiria adequadamente. Graças a esses aquedutos, os romanos mostraram que era
possível ter uma civilização longe de uma fonte de água. Hoje, os engenheiros
aprenderam com todas as melhorias feitas ao longo do tempo. Eles sempre procuram
maneiras de tornar os processos de projeto e construção ainda melhores. Graças aos
engenheiros civis e de construção, temos arranha-céus, estradas lisas para dirigir, água
limpa para beber e maneiras seguras de descartar nosso lixo.
O que é um Engenheiro Civil?
Você consegue imaginar ter que ir a um riacho todos os dias para buscar água?
Consegue imaginar como se deslocaria se não houvesse estradas? E se sua casa
inundasse toda vez que chovesse? Engenheiros civis projetam infraestrutura para que
não tenhamos que nos preocupar com essas coisas. Existem muitos tipos de
engenheiros civis, e aqui estão alguns exemplos:
 Engenheiros estruturais projetam estruturas como edifícios e pontes. Eles devem
garantir que essas estruturas sejam fortes o suficiente para suportar todos os tipos de
forças, como terremotos, ventos, neve e até mesmo pessoas.
 Engenheiros geotécnicos analisam o solo e as rochas para projetar fundações
que sustentem adequadamente as estruturas. Eles também garantem que o terreno
seja estável o suficiente para evitar deslizamentos.
 Engenheiros de transportes garantem que pessoas e mercadorias possam ser
facilmente transportadas de um lugar para outro. Eles projetam coisas como ruas,
rodovias, ferrovias, metrôs, portos e aeroportos.
 Engenheiros ambientais protegem tanto o meio ambiente quanto as pessoas,
projetando coisas como instalações de tratamento de água e esgoto. Eles também
projetam aterros sanitários para descartar resíduos de forma segura.
 Engenheiros de Recursos Hídricos analisam o fluxo da água e projetam canais e
diques para ajudar a controlar inundações. Eles também projetam barragens para
gerar eletricidade.
Neste livro, trabalharemos em projetos focados em cada um desses tipos de
engenheiros civis. Engenheiros civis projetam coisas que você pode ver e muitas que
você não vê, mas todas são importantes para a nossa vida diária.
Engenheiros desenvolvem maneiras de resolver todos os tipos de problemas, não
importa quão difíceis possam ser. Para resolver um problema, um engenheiro deve
entender exatamente o que é o problema. Em seguida, tenta descobrir todas as
maneiras possíveis de resolver esse problema. Uma vez que têm uma lista, escolhem a
melhor ideia, elaboram um plano e o colocam em prática. Às vezes, as coisas não
funcionam como o engenheiro imaginou. Nesse caso, eles melhoram o projeto até que
tudo funcione como desejado. Quando os engenheiros resolvem problemas, seguem o
processo de design de engenharia. Ao seguir todas as etapas desse processo, eles
podem encontrar uma solução para qualquer problema. As etapas deste processo são:
Engenheiros de construção7.
8.
9.
10.
Coloque os palitos 10 e 11 em cima do palito 7.
Coloque o palito 12 sob o palito 8, sobre os palitos 10 e 11, e sob o palito 9.
Deslize o palito 13 sob os palitos 10 e 11.
Levante cuidadosamente o palito 13 e entrelace os palitos 14 e 15 sob o palito 13
e sobre o palito 12.
11
.
12
.
Deslize o palito 16 sob os palitos 14 e 15.
Deslize os palitos 17 e 18 sob cada extremidade do palito 16 e
sobre cada extremidade do palito 13. Parabéns! Você conseguiu!
COMO FUNCIONA: Esta ponte é sustentada por fricção e gravidade. Leonardo
da Vinci a projetou originalmente como uma ponte de emergência para ser
usada durante a guerra. Uma ponte que não precisa de fixadores ou adesivos
seria fácil de construir em uma batalha e fácil de remover para que o inimigo
não pudesse usá-la!
CONEXÃO: Esta ponte foi projetada usando física. O designer
original, Leonardo da Vinci, era um grande artista. Ele usou sua
criatividade para projetar uma ponte que era prática e bonita.
CONSTRUÇÃO DE UM AUGER
NÍVEL DE DIFICULDADE:
TEMPO:
DESAFIADOR
 45 MINUTOS
PASSOS
MATERIAIS
Tesoura
1 garrafa plástica vazia (de 600 ml)
Lápis
1 folha de cartolina (21,5 cm x 28 cm)
Fita adesiva
Tachinha
Tigela de cereal seco ou pipoca
Cuidado: Tachinhas e tesouras podem ser muito afiadas. Tenha cuidado ao usá-los e
peça ajuda a um adulto!
Nos tempos antigos, o parafuso de Arquimedes foi inventado para mover água de um
nível mais baixo para um nível mais alto. Este design ainda é usado hoje, e engenheiros
civis usam um tipo de parafuso de Arquimedes chamado auger para mover terra em
um canteiro de obras. Nesta atividade, você construirá seu próprio auger!
1. Muito cuidadosamente, corte o fundo da garrafa e faça um buraco triangular
perto do topo da garrafa.
2.
3.
4.
Use a borda cortada da garrafa para traçar um círculo na cartolina. Corte o círculo
ao longo das linhas traçadas, de modo que fique um pouco menor e se encaixe
bem dentro da garrafa.
Corte mais cinco círculos baseados no primeiro, totalizando 6 círculos.
Use a ponta do lápis para fazer um furo no meio de cada círculo. Passe os
círculos no lápis, com a ponta para baixo, de modo que os furos sejam grandes o
suficiente para se ajustar ao lápis.
8.
5.
6.
7.
9.
Retire os círculos do lápis. Use a tesoura para cortar uma linha reta da borda de
cada círculo até o furo central.
Deslize os seis círculos de volta no lápis e espaçe-os igualmente.
Cole a área cortada de cada círculo na próxima para formar uma espiral. Cole
cada extremidade da espiral nas extremidades do lápis.
Empurre o lápis com a espiral na garrafa plástica, com a parte da borracha
voltada para a tampa da garrafa.
Empurre cuidadosamente a tachinha através da tampa da garrafa e na borracha.
10.
À medida que você gira o auger, o cereal se move gradualmente para cima do
tubo na espiral e sai pelo topo. 
Coloque seu auger diagonalmente na tigela de cereal. Certifique-se de que
o cereal pode entrar no buraco triangular que você cortou. Gire o lápis na
extremidade livre e observe enquanto o cereal é levantado através da
garrafa e sai pela outra extremidade!
COMO FUNCIONA: Um auger parece uma grande broca, e engenheiros
de construção usam augers para mover terra. Ele facilita se você
precisar cavar pequenos buracos, como um buraco para um poste de
cerca, ou grandes buracos, como um túnel subterrâneo gigante.
Isso é muito útil se você estiver cavando um buraco, já que a terra continua se
movendo para cima e para fora do buraco. Engenheiros civis também usam
augers em máquinas de pavimentação para empurrar e espalhar asfalto sobre a
estrada.
CONEXÃO: Esta atividade usa matemática para medir e cortar os
círculos. Ela também usa ciência para entender como mover o
cereal para cima no auger girando.
CONSTRUA UMA ESTRUTURA FLUTUANTE
NÍVEL DE DIFICULDADE:
TEMPO:
DESAFIANTE
 45 MINUTOS
MATERIAIS
10 palitos de picolé
Pistola de cola quente de baixa temperatura e bastões de cola
Tesoura
Fio
Cuidado: Pistolas de cola podem ficar muito quentes (mesmo as de baixa
temperatura). Peça a ajuda de um adulto ao usá-la. Tesouras podem ser muito
afiadas. Tenha cuidado ao usá-las e peça ajuda a um adulto!
Você já viu uma mesa “impossível” que parece flutuar sem pernas? Nesta atividade,
você construirá sua própria estrutura flutuante. Não é mágica; é engenharia!
1.
2.
3.
4.
5.
PASSOS
Faça um quadrado usando quatro palitos de picolé. Cole os cantos com cola
quente para fixar.
Repita o passo 1 para fazer outro quadrado.
Pegue um palito de picolé e meça três quartos do comprimento do palito. Na
marca de três quartos, corte o palito em um ângulo de 45 graus.
Cole com cola quente a extremidade cortada do palito no meio de um lado do
primeiro quadrado.
Repita os passos 3 e 4 para cortar outro palito e colá-lo no segundo quadrado.
9.
6.
7.
8.
10.
11.
Corte quatro pedaços de fio com o mesmo comprimento de um palito de picolé
não cortado.
Empilhe os dois quadrados um sobre o outro com os palitos angulados voltados
para dentro. Os palitos angulados devem estar voltados um para o outro de lados
opostos.
Cole com cola quente os quatro pedaços de fio em cada canto dos dois
quadrados. Seus quadrados agora devem estar conectados nos cantos.
Segure o quadrado superior para que os fios fiquem esticados. Meça a distância
entre os palitos angulados e corte um pedaço de fio com essa medida.
Deixe o quadrado superior descansar. Cole o último pedaço de fio em cada
extremidade dos palitos angulados.
Puxe o quadrado superior para cima e certifique-se de que todos os fios estejam
esticados. Ele flutua!
COMO FUNCIONA: Engenheiros civis garantem que as estruturas que
projetam estejam em equilíbrio, o que significa que todas as forças se
equilibram. Quando olhamos pela primeira vez para esta estrutura flutuante,
parece impossível que ela possa ficar de pé sem colapsar. Mas, ao olhar mais
de perto, você pode ver que todas as forças estão equilibradas.
Experimente segurar um pedaço de fio nas mãos. Quando você puxa o fio
em direções opostas, ele fica esticado e em tensão. Se você tentar empurrar
o fio, ele apenas dobra e se junta. Para que um fio fique esticado, ele precisa
estar em tensão.
Na estrutura flutuante, todos os fios estão esticados, o que significa que
todos estão em tensão. Algo está puxando o fio de cada lado. Os quadrados
estão puxando um ao outro, e você pode ver essa tensão nos fios em cada um
dos quatro cantos. Mas o que está fazendo esses quadrados puxarem um ao
outro? São os palitos de picolé no meio e o fio em tensão. Os palitos também
estão puxando um ao outro, equilibrando todas as forças.
CONEXÃO: Há muita matemática nesta atividade! É muito importante medir
o fio e o ângulo dos palitos de picolé cortados corretamente para que esta
atividade funcione. Engenharia e ciência nos ensinam como equilibrar forças.
Parte III
JUNTANDO TUDO
Os projetos deste livro focam em diferentes tipos de atividades de engenharia civil e
construção e por que são tão importantes para nós. Engenheiros civis criam os
designs, ou instruções, para engenheiros de construção seguirem. Engenheiros de
construção devem saber quando seguir as instruções e quando mudar o design se
algo não funcionar conforme planejado. Para completar esses projetos, você
precisou entender como seguir instruções, mas também entender como mudar as
coisas para melhorar um design.
Pense sobre o processo de design de engenharia e como ele se relaciona a cada
projeto: perguntar, imaginar, planejar, criar e melhorar. Com cada projeto neste
livro, você ganhou experiência que o ensina a se tornar melhor em resolver
problemas usando o processo de design de engenharia. Essa é a mesma
experiência que engenheiros civis e de construção ganham na vida real!
CONSTRUÇÃO AO SEU REDOR
SOU UM ENGENHEIRO DE CONSTRUÇÃO!
Engenheiros de construção precisam usar ciência, tecnologia, engenharia, arte e
matemática para trazer designs à vida. Cada atividade no livro mostrou a conexão com
Atividades de Construção para Crianças para mostrara importância de todas essas
disciplinas ao projetar e construir infraestruturas.
À medida que você trabalhou através deste livro, você projetou e construiu diferentes
projetos que cobrem todos os tipos de engenharia civil. Projetos como a torre à prova
de terremotos mostram a importância da engenharia estrutural. Engenheiros
geotécnicos usam a ciência para analisar de perto o tipo de solo presente, como na
atividade de teste de solo, para que possam projetar fundações fortes. Engenheiros de
transporte usam matemática e arte para projetar estradas e rodovias, como no projeto
do trevo viário. Engenheiros ambientais protegem o meio ambiente e usam tecnologia
para limpar as águas residuais que saem de nossas casas nas estações de tratamento
de águas residuais, como a que você mesmo construiu. Engenheiros hidráulicos usam
ciência e matemática para estudar o fluxo de água, como no experimento de pressão
da água. E, claro, engenheiros de construção trazem designs à vida, assim como você
fez em todas essas atividades!
Uma grande parte de ser um engenheiro é ser capaz de se adaptar a mudanças. Quando
você precisou projetar um loteamento, você viu que às vezes os engenheiros precisam
mudar designs para atender a certas regras, mesmo que esses designs tenham
funcionado originalmente. No mundo real, engenheiros enfrentam muitos desafios,
como mudanças nos requisitos de design ou uma nova regra ou lei que foi adicionada
após o início do projeto. Engenheiros precisam descobrir como fazer o trabalho mesmo
quando surgem novos desafios.
Cada projeto tinha uma seção "Como e Por Quê" que explicava como esses projetos
se relacionam com a vida real. Essas atividades são todas muito legais, mas o mais
interessante é aprender como esses projetos funcionam. Quando você construiu uma
estrada, usou materiais comuns como areia e cola para entender como funciona a
camada superior de uma estrada. Você usou (e quebrou!) concreto real e viu como o
aço torna o concreto mais forte quando fez concreto reforçado. Cada projeto explicou
os pequenos detalhes sobre construção que muitas pessoas nem consideram. Pense na
construção de um dreno subterrâneo: Cada detalhe, desde o tubo inclinado até os
buracos cobertos, é cuidadosamente colocado para garantir que a água possa drenar
para longe das estruturas.
A construção está realmente ao seu redor de maneiras visíveis e invisíveis. Você ficará
surpreso com o que nota quando começar a prestar mais atenção!
CONTINUE CONSTRUINDO!
Da próxima vez que você dirigir pela rua, pense na engenharia que foi necessária para
decidir como e onde construir aquela estrada. Da próxima vez que passar por um
canteiro de obras, pense no que aqueles engenheiros estão fazendo para garantir que
aqueles prédios fiquem de pé por muitos anos. Da próxima vez que você beber água ou
tomar um banho, pense em como os engenheiros limpam e tratam a água que entra ou
sai da sua casa.
Pense sobre esses aspectos de engenharia e construção na vida cotidiana—coisas
que você vê ao seu redor o tempo todo. Nunca pare de se perguntar por quê. Nunca
pare de fazer perguntas. Nunca pare de buscar soluções. Se você continuar
aprendendo e construindo, um dia, você também poderá contribuir para as maravilhas
da engenharia do mundo!
O Céu é o Limite!
GLOSSÁRIO
BROCA: Uma ferramenta usada para perfurar buracos no solo
EIXO: Uma haste que passa pelo centro de uma roda e permite a rotação
CAMADA BASE: A camada de rocha britada compactada sob uma estrada
PILAR DA PONTE: Um suporte da ponte
TREVO DE RODOVIA: Um cruzamento de rodovia que parece uma folha de trevo
COMPACTADO: Empacotado firmemente
COMPRESSÃO: Força que empurra para dentro
DESIGN CONCEITUAL: Um desenho básico que mostra a primeira fase de um design
CURAR: O processo químico que envolve o endurecimento do concreto
ESFORÇO: Força que você exerce
EQUILÍBRIO: Um estado de balanço
ESCAVAR: Cavocar
EXPANSÃO: Inchaço do solo quando escavado e misturado com ar
FATOR DE EXPANSÃO: Usado para determinar o quanto o solo escavado irá
expandir
FALHAR: Não ser mais capaz de suportar uma carga
FLANGE: Borda de uma roda que é maior que o resto da roda
FLOCULANTE: Um aditivo que causa o aglomeramento de partículas
FORÇA: Um empurrão ou puxão em um objeto
GEOTÊXTIS: Tecidos permeáveis que podem filtrar, separar ou drenar
CRUZAMENTO EM NÍVEIS SEPARADOS: Estradas que se cruzam em diferentes
níveis: viaduto (ponte) ou passagem subterrânea (túnel)
ENERGIA POTENCIAL GRAVITACIONAL: A energia que um objeto possui devido à
sua distância da Terra e à atração gravitacional da Terra
INFRAESTRUTURA: Qualquer coisa construída ou feita pelo homem que apoia a vida
moderna
ENERGIA CINÉTICA: A energia que um objeto possui devido ao seu movimento
CARGA: A força exercida em um objeto FRANCO-ARGILOSO: Solo com quase
iguais quantidades de areia, silte e argila LOTES: Áreas de terra divididas SOLO
NATIVO: Solo que existe naturalmente antes da construção ou desenvolvimento
PÊNDULO: Um corpo suspenso de um ponto fixo para que possa balançar para
frente e para trás sob a influência da gravidade PERPENDICULAFR: Cruzar outra
linha em um ângulo reto (90°) PIVÔ: O ponto em que algo gira ENERGIA
POTENCIAL: A energia que um objeto possui devido à sua posição PRESSÃO: A
quantidade de força exercida por área ENTRADA PÚBLICA: Feedback do público
em geral RAMPA: Uma estrada curta que permite que veículos entrem ou saiam
de uma rodovia CONCRETO REFORÇADO: Concreto com arame ou aço adicionado
para aumentar sua resistência REFORÇO: O ato de fortalecer algo SEDIMENTO:
Matéria que se deposita no fundo de um líquido SLITE: Um componente do solo
com partículas maiores que argila, mas menores que areia TRILHO
ESQUELÉTICO: Trilho de ferrovia antes de adicionar lastro LAJE: Uma peça plana
e horizontal de concreto SUBLEITO: O material nativo sob uma estrada TENSÃO:
Força que puxa para fora TETRAEDO: Um polígono com quatro faces triangulares
TRAVESSAS: Suporte para trilhos colocados perpendicularmente aos trilhos
PLACAS DE FIXAÇÃO: Placas de aço usadas entre trilhos e travessas
TRELIÇA: Uma estrutura usada para suportar telhados, pontes e outras construções
VAZIO: O espaço entre partículas de solo composto por ar ou água
VOLUME: A quantidade de espaço ocupada por uma substância
ÁGUAS RESIDUAIS: Água contaminada
CAMADA DE DESGASTE: A camada superior de uma estradapegam os projetos que os engenheiros civis criam e
garantem que o projeto seja construído exatamente como foi planejado. Engenheiros de
construção trabalham em várias tarefas. Eles garantem que os projetos sejam
construídos conforme o planejado (dentro do escopo), no prazo (terminados quando
previsto) e dentro do orçamento (custando apenas o que foi planejado). Eles projetam e
constroem estruturas temporárias para manter os trabalhadores e o público seguros
durante a construção, que serão removidas após a conclusão do projeto. Eles também
resolvem qualquer problema inesperado que surgir no projeto. Engenheiros de
construção trabalham nos canteiros de obras, observando os materiais e métodos de
construção usados pelos trabalhadores. Eles garantem a segurança dos trabalhadores,
do público e do meio ambiente durante a construção. 
Com sua vasta experiência prática, eles revisam os projetos para identificar possíveis
dificuldades na construção. Por exemplo, podem sugerir uma entrada de construção
diferente se a existente for muito pequena para grandes equipamentos. Às vezes, um
engenheiro de construção encontra algo no canteiro de obras que o engenheiro civil
não previu, como um cano subterrâneo desconhecido. Nesses casos, o engenheiro de
construção trabalha com o engenheiro civil para encontrar a melhor solução e manter o
projeto em andamento.
O Que é um Engenheiro de
Construção?
COMO OS ENGENHEIROS TRABALHAM?
Perguntar
Imaginar
Planejar
Criar
Melhorar
Na primeira etapa, os engenheiros fazem perguntas sobre o problema que estão
tentando resolver. Qual é o problema? Como ele é diferente de um problema
semelhante que já foi resolvido? Há algo especial a considerar ao encontrar uma
solução? Os engenheiros devem fazer perguntas para obter mais detalhes sobre os
requisitos do projeto e também para ver o que já foi feito antes e como podem
melhorar esses designs.
Quando os engenheiros estão satisfeitos com os planos que fizeram, podem agora
seguir em frente e construir algo! A fase de criação permite que os engenheiros
vejam se seus planos realmente funcionam como pensaram ou se precisam mudar
algo.
Após elaborar várias soluções possíveis, os engenheiros devem escolher a melhor
opção e começar a planejar. Eles podem desenhar seus projetos para mostrar como
a solução funcionaria, listar os diferentes materiais que precisariam e pensar em
quanto custaria construí-la.
Depois de fazer perguntas para entender o problema que precisam resolver, os
engenheiros devem imaginar possíveis soluções. Em um processo chamado
brainstorming, eles pensam em todas as soluções que podem funcionar para aquele
problema. Nesta etapa, nenhuma ideia é ruim!
Criar
Planejar
Imaginar
Perguntar
Se os projetos não funcionarem como esperado, os engenheiros descobrem como
melhorá-los! Eles analisam o que deu certo e o que não deu para aprimorar o design.
 Todas as atividades deste livro ajudarão você a praticar o processo de design de
engenharia para começar a desenvolver suas próprias soluções para grandes
problemas! Consegue pensar em algum problema hoje que você gostaria de
resolver com a ajuda do processo de design de engenharia?
Atividades de Construção para Crianças significam Ciência, Tecnologia, Engenharia, Arte
e Matemática. Cada parte dessas atividades é usada na construção e todas são
importantes. O que aconteceria se a matemática não fosse usada para fazer medições e
uma casa fosse construída em cima de uma calçada? Ou se a arte não fosse usada no
design de uma casa e uma das janelas acabasse de frente para uma parede de tijolos? É
por isso que engenheiros civis e de construção devem usar cada parte dessas atividades
para projetar e construir seus projetos com sucesso. Eles também precisam saber
trabalhar em equipe e pedir ajuda quando necessário. Engenheiros civis e de construção
precisam entender conceitos de ciência, como a lei da gravidade e como as forças atuam
nas coisas, para garantir que as estruturas que constroem sejam fortes e seguras. Eles
usam tecnologia ao projetar em seus computadores ou ao usar máquinas no local. Por
exemplo, se quiserem localizar canos ocultos no subsolo sem escavar, podem usar
máquinas de imagem especiais. A arte também é uma parte importante da engenharia,
pois permite projetar estruturas belas e intrincadas. E a matemática é usada em cada
parte da construção, como medir ângulos e aprender quais formas são mais fortes para
sustentar uma estrutura. Ciência, tecnologia, engenharia, arte e matemática trabalham
juntas e permitem que engenheiros projetem e construam a infraestrutura que vemos (ou
não vemos) todos os dias. À medida que você realiza os projetos neste livro, aprenderá
por que os engenheiros fazem o que fazem ao projetar e construir coisas incríveis.
O QUE EU PRECISO SABER PARA PROJETAR E CONSTRUIR?
Melhorar
Capítulo Dois COMO
USAR ESTE LIVRO
Carros de corrida são divertidos, mas você já pensou no que é necessário para
construir uma estrada ou uma ponte para eles? Já se perguntou o que acontece
quando você dá descarga no vaso sanitário? Para onde vai a água? Como você
consegue água limpa sempre que abre a torneira? Se você já se perguntou sobre
coisas como essas, você já está no caminho para se tornar um engenheiro!
Engenheiros têm mentes curiosas e estão sempre tentando entender como as
coisas funcionam e como melhorá-las. Neste livro, você seguirá instruções passo a
passo para ajudar a construir coisas como ferrovias, pontes, equipamentos de
construção e muito mais. Esses projetos ajudarão você a entender exatamente
como essas coisas funcionam para que você possa tentar melhorá-las ainda mais!
PREPARANDO-SE
Você pode escolher qualquer projeto para começar, então comece com o que parece
mais divertido para você! Ao se preparar para os projetos, certifique-se de ter todos os
materiais prontos antes de começar. A maioria dos materiais são coisas que você pode
encontrar em casa, mas talvez você precise comprar alguns itens em uma loja. Reserve
um tempo para folhear o livro, verificar os materiais dos projetos que você gostaria de
fazer primeiro e fazer uma lista para comprar tudo de uma vez. Cada projeto mostra o
tempo que deve levar para ser concluído. Certifique-se de ter tempo suficiente para
não precisar se apressar!
Cada projeto tem uma pequena introdução que explica sobre o que é o projeto. Você
pode querer começar a atividade imediatamente, mas certifique-se de ler esta
introdução primeiro! Isso ajudará você a entender como os engenheiros projetam e
constroem as coisas e por que cada projeto é importante.
Os projetos podem ser fáceis, médios ou desafiadores. Alguns projetos podem ter
notas de cautela para segurança, então certifique-se de ter a ajuda de um adulto com
esses. Tente começar com um projeto fácil e, quando pegar o jeito, passe para um
médio ou desafiador!
Como esses projetos são sobre construção, as coisas podem ficar um pouco
bagunçadas, e você pode até precisar sair de casa para fazer alguns deles. Isso é
normal! Lembre-se, na construção, às vezes você precisa se sujar um pouco para
construir algo incrível!
FAZENDO OS PROJETOS
Depois de escolher seu projeto, preparar seus materiais e contar com a ajuda de um
adulto, você está pronto para começar! Cada projeto tem instruções passo a passo para
você seguir. Há também imagens para que você saiba como seu projeto deve parecer
ao longo do caminho. Cada imagem será marcada com um número para que você saiba
a qual etapa ela se refere.
Primeiro, leia todas as etapas para entender o que você precisará fazer para concluir
seu projeto. Em seguida, complete cada etapa; é importante ler e seguir as instruções
com cuidado. Se algo não estiver funcionando como você pensa que deveria, ou se o
seu projeto parecer um pouco diferente das imagens, não se preocupe! Isso faz parte
do processo de engenharia. Lembre-se de que a última etapa do processo de design de
engenharia é melhorar! Se algo que você criou não funcionar como queria, esta é a sua
chance de tentar novamente e aprimorar!
Algumas palavrasno livro estarão em negrito. Essas palavras podem ser encontradas
no glossário no final do livro. O glossário está cheio de palavras ou termos importantes
que você precisará conhecer como futuro engenheiro!
Quando você concluir sua atividade, não deixe de conferir a seção "Como e Por Quê"
para entender como o projeto funciona na vida real e por que os engenheiros precisam
fazê-lo! Você também deve ler a Conexão Atividades de Construção para Crianças para
entender como as diferentes partes das Atividades de Construção para Crianças são
usadas em seu projeto. Por fim, há espaço ao longo do livro onde você pode escrever
anotações sobre como melhorar o projeto ou projetar sua própria versão!
MATERIAIS ESSENCIAIS
Embora os materiais para cada projeto possam ser um pouco diferentes, há alguns
materiais que você encontrará repetidamente enquanto usa este livro. Será útil ter os
seguintes materiais prontos para vários projetos:
Cartão
Tubos de papelão
Folhas de cartolina
Palitos artesanais
Pistola de cola de baixa temperatura e bastões de cola
Argila para moldelagem
Seixos ou cascalho
Areia
Tesoura
Caixas de sapatos
Fita
Cola branca
Parte II
OS PROJETOS
Está pronto para se divertir com a construção? Você fará todos os tipos de projetos de
construção, desde ferramentas de construção como brocas e carrinhos de mão, até a
construção de uma ponte ou torre! Você aprenderá a construir uma variedade de
projetos, usando sua própria criatividade para desenvolver ideias e resolver problemas
para melhorar os resultados. Vamos começar!
CONSTRUA UM TESTADOR DE SOLO
NÍVEL DE DIFICULDADE:
TEMPO:
FÁCIL
15 MINUTOS ( MAIS 1 HORA DE TEMPO DE ESPERA)
PASSO
MATERIAIS
Um vidro com tampa (de qualquer tamanho)
Terra (do seu jardim ou solo para jardim comprado na loja)
Água
Fita métrica
Os engenheiros constroem estruturas em muitos lugares diferentes. Eles precisam
entender que tipo de solo, ou terra, está no local para garantir que as estruturas
que projetam e constroem sejam seguras. Os engenheiros têm que mudar a forma
como projetam e constroem estruturas com base no tipo de solo que encontram.
Nesta atividade, você aprenderá sobre os diferentes tipos de partículas de solo que
estão no seu próprio quintal.
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Encha um terço do vidro com terra. Encha o vidro quase até o topo com água.
Feche bem o vidro com a tampa e agite até que toda a terra e água estejam
misturadas. Agite até não haver mais aglomerados de solo.
Deixe o vidro em um lugar onde não seja perturbado.
Após uma hora, observe o vidro. Você verá diferentes camadas na terra. Use a
fita métrica para medir a altura de cada camada e a altura total da terra e da
água.
As partículas de areia são as maiores e estarão no fundo do vidro. As partículas
de silte são menores que a areia, mas maiores que a argila, então elas formam a
próxima camada. As partículas de argila são as menores e ficam em cima do
silte. A água será a camada seguinte e pode estar um pouco marrom devido à
matéria orgânica dissolvida nela. Os sólidos orgânicos flutuam sobre a água. Qual
camada é a maior: areia, silte ou argila? Ou há uma mistura uniforme dos três?
COMO FUNCIONA: Todo solo é uma mistura de diferentes partículas. O solo pode
ter areia, silte, argila e material orgânico. A argila se expande quando molhada e
encolhe quando seca. Ela não drena muito bem, então solos com muita argila
podem fazer com que as fundações se movam ou até mesmo racham. O silte
retém água e também não drena muito bem. Solos silteosos podem empurrar
contra as fundações e enfraquecê-las. A areia tem partículas grandes que
permitem que a água drene bem, mas também pode ser lavada. Solos arenosos
podem às vezes deixar espaços sob as fundações.
É importante que o solo tenha uma boa mistura de argila, silte e areia. Isso é
chamado de "terra arável". Se isso não for possível, os engenheiros podem criar
projetos especiais que compensam quaisquer problemas que um tipo de solo
possa causar.
CONEXÃO: Você está usando ciência para entender como as
diferentes partículas de solo se comportam. As partículas de areia,
silte e argila têm tamanhos diferentes, então elas se depositam em
diferentes níveis quando misturadas com água.
CONSTRUÇÃO DE UMA TORRE DE COPOS DE PAPEL
NÍVEL DE DIFICULDADE:
TEMPO:
FÁCIL
 20 MINUTOS
PASSOS
MATERIAIS
14 copos de papel (350 ml)
2 pedaços de papelão (35 x 35 cm)
Você acha que é possível um copo de papel suportar seu peso? Nesta atividade,
você vai aprender a diferença entre força e pressão enquanto constrói sua própria
torre de copos de papel!
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Coloque dois copos lado a lado no chão. Enquanto se segura em uma parede (ou
em seus pais) para apoio, tente ficar em cima dos copos. Os copos aguentam seu
peso ou quebram?
Arrume seis copos em duas filas de três copos cada. Coloque um pedaço de
papelão em cima dos copos. Enquanto se segura em uma parede (ou em seus
pais) para apoio, tente ficar em cima da torre. Ela aguenta seu peso ou quebra?
Repita o passo 2 para adicionar uma segunda camada. Enquanto se segura em
uma parede (ou em seus pais) para apoio, tente ficar em cima da torre. Ela
aguenta seu peso ou quebra?
COMO FUNCIONA: Pressão é a quantidade de força que atua sobre uma área.
Sempre que você aumenta a área em que uma força atua, você diminui a pressão.
Quando você tenta ficar em pé nos copos de papel pela primeira vez, eles não
conseguem suportar seu peso. Isso ocorre porque sua força está atuando em uma
área pequena. Quando você aumenta o número de copos de papel e adiciona as
camadas de papelão, sua força atua em uma área maior. Você está espalhando a
área em que sua força está atuando, para que os copos consigam segurá-lo!
CONEXÃO: A física é uma ciência que nos ajuda a entender o que
acontece quando forças agem sobre objetos. Engenheiros usam a física
quando projetam estruturas para que sejam fortes e seguras para nós.
CONSTRUÇÃO DE UMA MESA DE TREMORES
NÍVEL DE DIFICULDADE:
TEMPO:
FÁCIL
 15 MINUTOS
PASSOS
MATERIAIS
2 pedaços de papelão (21,5 cm x 28 cm)
2 elásticos grandes
2 bolas de tênis
Régua de 30 cm
Fita adesiva
Os engenheiros precisam entender como diferentes forças afetam as estruturas que
projetam e constroem. Em algumas áreas, os terremotos são comuns, e os
engenheiros precisam garantir que suas estruturas possam suportar o abalo
causado por esses terremotos. Nesta atividade, você vai construir uma mesa de
tremores que pode simular um terremoto!
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Coloque os dois pedaços de papelão um em cima do outro. Coloque um elástico
em cada extremidade.
Coloque uma bola de tênis entre os dois pedaços de papelão em cada
extremidade.
Coloque a régua de um lado, embaixo do pedaço de papelão superior, de modo
que ela se sobreponha ao papelão por três polegadas. A régua deve estar
perpendicular aos elásticos.
Prenda a régua com um pouco de fita adesiva.
Use uma mão para segurar o pedaço de papelão inferior firme e use a outra mão
para mover a régua para frente e para trás. Você está criando um terremoto!
COMO FUNCIONA: Durante um terremoto, o chão se move e treme.
Quando as estruturas são construídas em zonas de terremotos, os
engenheiros precisam garantir que elas possam ficar de pé após um
terremoto. Os engenheiros fazem pequenos modelos de seus projetos
e usam mesas de tremores para criar um terremoto simulado. A mesa
de tremores nesta atividade usa papelão separado por bolas de tênis.
Os elásticos mantêm o papelão de não cair completamente e as bolas
de tênis permitem um movimento rápido para frente e para trás que se
comporta como um terremoto real!
CONEXÃO: Esta atividade usa criatividade e arte para criar uma
mesa de tremores que age como o chão durante um terremoto.
CONSTRUÇÃO DE UMA ESTAÇÃO DE
TRATAMENTO DE ÁGUA RESIDUAL
NÍVEL DE DIFICULDADE:
TEMPO:
FÁCIL
30 MINUTOS (MAIS 12 A 24 HORAS DE TEMPO DE ESPERA)
PASSOS
MATERIAIS
1 par de luvas
Pá de jardim
Terra
3 copos descartáveis (transparentes ou brancos, qualquer tamanho)
1 pedaço de papel higiênico
Água
Colher
PeneiraFloculante (opcional; fornecimento para manutenção de piscina)
1 gota de água sanitária
Atenção: Tenha cuidado ao usar o floculante e a água sanitária. Sempre use luvas
ao manusear esses produtos químicos e peça ajuda a um adulto.
Você já se perguntou o que acontece depois que você dá descarga no vaso? Em
áreas urbanas, toda a água residual é tratada em estações de tratamento de água
residual. Nesta atividade, você vai criar sua própria estação de tratamento!
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Coloque as luvas e use a pá para adicionar um pouco de terra no primeiro copo.
Rasgue o papel higiênico em pequenos pedaços e adicione-os ao copo.
Encha o resto do copo com água e misture bem com a colher. Esta é a água
residual.
Despeje a mistura sobre a peneira no segundo copo (vazio).
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Opcional Adicione meia tampa de floculante à mistura filtrada.
Misture com a colher e deixe descansar por 12 a 24 horas.
Após 12 a 24 horas, olhe para o copo. A água deve estar quase
clara com toda a terra sedimentada no fundo.
Despeje a água clara no terceiro copo. Tome cuidado para não
despejar a terra no novo copo!
Adicione uma gota de água sanitária à água e misture. Agora a
água residual está tratada!
COMO FUNCIONA: Quando tomamos banho, lavamos roupas, escovamos os
dentes ou damos descarga, essa água residual vai para algum lugar. Engenheiros
civis projetam estações de tratamento de água residual que limpam a água
residual para torná-la segura o suficiente para ser liberada de volta ao meio
ambiente.
Quando você misturou o papel higiênico, a terra e a água, você teve um exemplo
de como a água residual pode parecer. O primeiro passo do tratamento de água
residual usa uma tela (como sua peneira) para remover partículas grandes, como
galhos e detritos. Em seguida, quaisquer outras partículas na água vão se
assentar no fundo gradualmente. Engenheiros civis usam floculantes para
acelerar esse processo. Floculantes fazem com que todas as partículas na água se
aglutinem até ficarem tão pesadas que afundam no fundo da água. Em seguida,
bactérias naturalmente presentes na água residual trabalham para decompor
quaisquer substâncias nocivas que possam estar na água. Por fim, o cloro é
adicionado à água para desinfetá-la e reduzir odores desagradáveis.
CONEXÃO: Esta atividade usa ciência para entender como o
floculante faz com que as partículas se aglutinem e afundem no
fundo. Além disso, peneiras são ferramentas úteis que permitem
que partículas pequenas passem, mas bloqueiam as maiores.
CONSTRUINDO UMA BOLA DE DEMOLIÇÃO
NÍVEL DE DIFICULDADE:
TEMPO:
FÁCIL
 25 MINUTOS
PASSOS
MATERIAIS
Blocos de construção (qualquer tipo)
Batente de porta
Fita adesiva
1 argola de chave
1 bola grande, como uma bola de futebol ou basquete
1 saco plástico de compras
Barbante ou corda
Às vezes, quando engenheiros de construção querem construir coisas novas,
precisam demolir as estruturas antigas. Uma maneira fácil de fazer isso é usar uma
bola de demolição. Nesta atividade, você vai fazer a sua própria bola de demolição!
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Comece construindo uma torre simples com blocos no batente da porta.
Use um pouco de fita adesiva para prender a argola de chave no topo do batente
da porta.
Coloque a bola no saco plástico e amarre o saco. Passe uma extremidade do
barbante pelos handles do saco e amarre.
Passe a outra extremidade do barbante pela argola de chave. Ajuste a altura da
sua bola de demolição levantando ou abaixando o barbante.
Segure o barbante firme com uma mão, puxe a bola de demolição para trás com
a outra mão e solte para derrubar a torre!
COMO FUNCIONA: Uma bola de demolição é um grande pêndulo.
Quando você puxa a bola para trás, você a levanta cada vez mais. Isso
dá à bola mais energia na forma de energia potencial gravitacional.
Quando você a solta, a bola começa a se mover porque está
transformando sua energia potencial em energia cinética.
Quanto mais para trás você puxa a bola de demolição, mais alta ela vai, e mais
energia potencial gravitacional ela tem. Isso significa que, ao soltá-la, ela terá
também mais energia cinética e poderá se mover mais rápido e derrubar ainda
mais blocos!
Quando engenheiros de construção usam bolas de demolição na vida real, eles
fazem a mesma coisa. Em vez de tentar forçar algo, eles simplesmente puxam a
bola de demolição para trás e a soltam. Assim, eles trabalham de forma mais
inteligente, não mais difícil!
CONEXÃO: A física é usada nesta atividade quando a bola de demolição é
puxada para trás e solta. Você está usando a ciência da energia potencial e
cinética e aproveitando a gravidade para tornar seu trabalho mais fácil!
CONSTRUINDO UM FILTRO DE ÁGUA
NÍVEL DE DIFICULDADE:
TEMPO:
FÁCIL
 20 MINUTOS
PASSOS
MATERIAIS
Tesoura
1 garrafa plástica vazia (de 500 ml ou maior) com tampa
1 alfinete
1 filtro de café
2 bolas de algodão
Areia
Cascalho
Água suja
Cuidado: Alfinetes e tesouras podem ser muito cortantes. Tenha cuidado ao usá-los
e peça ajuda a um adulto!
Você já ouviu falar do ciclo da água? Toda a água na Terra está conectada. Não
jogamos a água velha fora nem fazemos nova água, porque ela é reutilizada através
do ciclo da água. Para tornar a água segura para beber, engenheiros civis tratam a
água, e uma parte do processo de tratamento usa filtros. Nesta atividade, você vai
aprender a fazer seu próprio filtro!
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Use a tesoura para cortar a garrafa plástica ao meio.
Use o alfinete para fazer furos na tampa da garrafa. Faça furos
suficientes para que a água possa gotejar pela tampa.
Rosqueie a tampa de volta na garrafa e coloque a parte superior da
garrafa de cabeça para baixo dentro da parte inferior da garrafa.
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Despeje lentamente a água suja sobre o cascalho.
Observe a água gotejando na parte inferior da garrafa. Está suja ou clara?
Coloque o filtro de café na parte superior da garrafa.
Adicione as duas bolas de algodão sobre o filtro de café.
Adicione uma camada de areia de um centímetro sobre as bolas de algodão.
Adicione uma camada de pedrisco de um centímetro sobre a areia.
COMO FUNCIONA: Engenheiros civis limpam e filtram a água nas estações de
tratamento antes que ela chegue às nossas casas. Neste projeto, você usou
diferentes tipos de filtros para remover as partículas de solo da água. À medida
que a água passa pelo filtro, os buracos vão ficando cada vez menores. A água
passa primeiro pelo pedrisco, depois pela areia, pelas bolas de algodão e,
finalmente, pelo filtro de café. A tampa cheia de furos ajuda a desacelerar a água
enquanto ela passa pelo filtro, então as partículas grandes são filtradas em cima,
e as partículas menores são filtradas embaixo.
CONEXÃO: Usamos a ciência para entender como diferentes materiais podem
trabalhar juntos para filtrar partículas da água. Além disso, aprendemos que
quanto mais devagar a água suja passa pelo filtro, mais limpa ela fica!
EXPERIMENTO DE PRESSÃO DA ÁGUA
NÍVEL DE DIFICULDADE:
TEMPO:
FÁCIL
 20 MINUTOS
PASSOS
MATERIAIS
Chave de fenda
Galão plástico vazio
Fita adesiva
Água
Cuidado: Você precisará usar a chave de fenda para fazer furos no galão
vazio. Chaves de fenda podem ser cortantes, então peça ajuda a um adulto!
Você sabia que a água tem diferentes pressões dependendo de quão profunda ela
está? Neste experimento, você vai demonstrar como a pressão da água muda com
a profundidade da água em um galão.
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Use a chave de fenda para fazer três furos em um galão plástico. Tenha
cuidado e peça ajuda a um adulto! Faça um furo perto do topo, um perto do
fundo e um no meio. Tente alinhar os furos para observação fácil.
Cubra cada furo com fita adesiva e encha o galão com água.
Retire a fita adesiva do furo superior, depois do meio e, finalmente, do fundo.
Observe como a água sai de cada furo.
COMO FUNCIONA: À medida que a profundidade da água aumenta, a pressão
da água aumenta. Isso acontece porque, quanto mais fundo você vai na água,
mais água há acima, aumentando a pressão. Quando os engenheiros projetam
e constroem represas,eles precisam entender a quantidade de força que a
água vai criar. Os engenheiros precisam saber quanto de pressão da água está
agindo sobre a represa. Quanto mais profundo a água, maior a pressão, então
as represas precisam ser capazes de suportar as maiores forças na parte
inferior da represa.
CONEXÃO: Esta atividade usa a ciência para entender como
a pressão da água muda com a profundidade da água.
CONSTRUINDO UM EXPERIMENTO DE VOLUME DE SOLO
NÍVEL DE DIFICULDADE:
TEMPO:
 FÁCIL
25 MINUTOS
PASSOS
MATERIAIS
1 lata de batata frita vazia (ou outro cilindro que caiba dentro de um dos copos)
Pedrinhas pequenas (o suficiente para preencher o cilindro)
2 copos descartáveis de 500 ml
Terra úmida
Quando engenheiros de construção estão em um canteiro de obras, eles movem
muita terra! Às vezes, a mesma quantidade de terra pode ter um volume diferente,
dependendo de quanto ar está misturado. Nesta atividade, você vai ver como o solo
se expande após a escavação!
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Encha a lata de batata frita com pedrinhas pequenas. Encha o primeiro
copo com uma polegada de terra úmida. Use a lata de batata frita
cheia para compactar, ou pressionar, a terra. Tente deixá-la o mais
compacta possível! Repita os passos 2 e 3 até que o copo esteja
completamente cheio de terra compactada. Em seguida, use uma
colher para retirar cuidadosamente a terra do primeiro copo e
transferi-la para o segundo copo. NÃO compacte. Continue retirando a
terra para o segundo copo até que ele esteja cheio. Quanto de terra
ainda resta no primeiro copo?
COMO FUNCIONA: O solo nativo é compactado muito firmemente e
não tem muito ar misturado. O copo com a terra compactada é como
o solo nativo. Quando você retira a terra com a colher, é como quando
os engenheiros escavam terra em um canteiro de obras.
Depois de encher o segundo copo com terra, você notará que o primeiro copo
ainda tem um pouco de terra. Isso acontece porque, ao escavar a terra, você
está misturando ar, e isso faz com que a terra ocupe mais espaço. Esse aumento
no volume é chamado de expansão.
CONEXÃO: Esta atividade usa ciência para entender como o volume do
solo pode mudar ao misturar ar. Engenheiros de construção também
usam matemática quando utilizam fatores de expansão para prever
quanto o solo nativo vai se expandir após a escavação.
CONSTRUINDO UMA ESTRADA
NÍVEL DE DIFICULDADE:
TEMPO:
MÉDIO
20 MINUTOS, MAIS UMA NOITE PARA SECAR
PASSOS
MATERIAIS
Caixa de sapato
Terra
Cascalho/pedrinhas
Areia
Tigela média para mistura
Cola branca
Estradas ajudam a nos mover pelas nossas comunidades e ir de um lugar para
outro. Você pode saber como é uma estrada por cima, mas já se perguntou
como ela é por baixo? Este projeto vai ajudá-lo a entender as diferentes partes
de uma estrada.
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Encha a caixa de sapato com terra o suficiente para cobrir toda a parte inferior.
Esta será a sub-base da sua estrada.
Prepare sua sub-base pressionando-a no fundo da caixa. Quando compactamos a
terra assim, chamamos isso de compactação.
Adicione uma camada de cascalho sobre a sub-base. Despeje as pedrinhas de
cima para baixo, tentando não mover a sub-base que você já compactou. Esta é a
camada base da sua estrada.
Despeje um pouco de areia na tigela de mistura e adicione cola até que fique fácil
de misturar. Se a mistura estiver grudenta, adicione mais cola. Se estiver líquida,
adicione mais areia.
Despeje a mistura de areia e cola sobre a camada base. Esta é a camada de
desgaste da sua estrada.
Deixe a sua estrada secar durante a noite.
wearing
COMO FUNCIONA: Estradas são construídas sobre a terra que já está no
local da construção. Quando essa terra é compactada, ela se torna a
sub-base da estrada. A compactação garante que a estrada não afunde
em certas áreas depois que carros e caminhões passam por cima.
Estradas têm várias camadas que ajudam a torná-las mais fortes. Uma camada de
pedras como base adiciona força, enquanto ainda permite que a água, como a
chuva, passe. Diferentes tipos de concreto são usados no topo, como concreto
asfáltico ou cimento Portland, que age como cola para manter as pedras e a areia
juntas. Essas camadas de concreto são o que nós dirigimos. A camada superior é
chamada de camada de desgaste porque é a parte que desgasta com o tempo.
CONEXÃO: Estradas exigem o uso de engenharia e matemática.
Engenheiros usam algo chamado design de mistura para calcular
quanto concreto (neste caso, cola) misturar com pedras e areia para
construir uma estrada forte e durável. Quando você decide quanto de
areia e cola usar na sua mistura, esse é o seu próprio design de mistura!
CONSTRUINDO UMA POLIA
NÍVEL DE DIFICULDADE:
TEMPO:
MÉDIO
 15 MINUTOS
MATERIAIS
Cola quente de baixa temperatura e bastões de cola
2 latas vazias de 400 ml
1 cartolina dobrada em tríptico
2 bolas de tênis
1 balde pequeno com alça
Barbante
1 mosquetão
Cuidado: Pistolas de cola podem ficar muito quentes (mesmo as de baixa
temperatura). Peça ajuda a um adulto ao usar uma pistola de cola.
Quando um novo prédio está em construção, às vezes os trabalhadores precisam
levantar materiais pesados do chão para o topo do prédio. Uma maneira de fazer
isso é usar um sistema de polias. Sistemas de polias podem facilitar o levantamento
das coisas. Neste projeto, você vai criar a sua própria polia.
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PASSOS
Use a pistola de cola para colar duas latas na cartolina lado a lado.
Adicione as bolas de tênis ao balde.
Tente levantar o balde. Pense em como ele se sente ao segurá-lo.
Passe o barbante sobre uma das latas e amarre uma extremidade
do barbante na alça do balde.
Puxe a outra extremidade do barbante para baixo e observe o
balde subir. Parece mais pesado, mais leve ou igual?
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Agora adicione mais polias ao sistema. Desamarre ou corte o barbante
da alça do balde.
Amarre uma extremidade do barbante em uma das latas.
Faça um formato de U com o barbante e segure-o no lugar enquanto
você passa a outra extremidade do barbante sobre a segunda lata.
Prenda a alça do balde no mosquetão e prenda-o na parte inferior do U.
Puxe a extremidade livre do barbante para baixo e observe o balde subir.
Parece mais pesado, mais leve ou igual?
COMO FUNCIONA: Polias são um tipo de máquina simples e um ótimo exemplo de
como a tecnologia pode facilitar nosso trabalho. À medida que você adiciona mais
polias ao sistema, a carga fica cada vez mais fácil de levantar.
CONEXÃO: Engenheiros usam física para projetar máquinas simples, como
sistemas de polias, e novas tecnologias para tornar seu trabalho mais fácil.
DESENHE UMA SUBDIVISÃO
NÍVEL DE DIFICULDADE:
TEMPO: 1 HORA
MÉDIO
PASSOS
PARTE 1:
MATERIAIS
1 cartolina (56 cm x71 cm)
Lápis
Lápis de cor
Tinta
Subdivisões são áreas em comunidades suburbanas onde terrenos são divididos em
lotes para construir novas casas. Engenheiros civis planejam e desenham essas
subdivisões para atender às necessidades das novas comunidades, seguindo as leis
locais e regionais. Neste projeto, você planejará e desenhará sua própria subdivisão,
como os engenheiros fazem na vida real!
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Crie 18 lotes. Há uma estrada principal que permite acesso à subdivisão, e essa
estrada corre paralela à parte inferior da cartolina. Crie uma via que se conecte a
essa estrada principal. As estradas devem ser perpendiculares umas às outras e
cada lote deve ter acesso a uma estrada.
Use um lápis para desenhar suas estradas e lotes de modo que todo o espaço de
um lado da cartolina seja utilizado. Tente fazer os lotes com tamanhos
semelhantes.
Use lápis de cor e tinta para completar seu design conceitual.
Imagine que o prefeito adicionou uma nova regra dizendo que, para todas as novas
subdivisões, 25% da área deve ser espaço verde, como um parque. Do outro lado da
cartolina, desenhe espaço para 18 lotes novamente, mas desta vez, 25% do espaço
será um parque comunitário. Cada lote e o parque devem ter acesso a uma estrada.
4. Desenhe um retângulo que ocupe um quarto da cartolina para fazer espaço
para o parque.PARTE 2:
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Use lápis de cor e tinta para completar e decorar seu design.
Mostre seu design para sua família para obter opiniões sobre seus planos!
Decida onde você quer que as estradas fiquem, garantindo que todos tenham
acesso a uma estrada.
Divida a área restante uniformemente para fazer espaço para 18 lotes.
COMO FUNCIONA: Quando engenheiros civis planejam e desenham subdivisões,
eles decidem a melhor maneira de dividir uma grande área em lotes menores para
casas. Cada casa deve ter acesso a uma estrada que permita viajar para dentro e
para fora, e os engenheiros devem decidir onde tudo será colocado para evitar
desperdício de espaço. Às vezes, existem regras especiais para o design. Neste
projeto, você precisou criar um design que tivesse espaço para 18 lotes e um
parque comunitário. Engenheiros têm que seguir todas as regras da área para a
qual estão projetando. Ao desenhar novas estradas, os engenheiros tentam
garantir que os motoristas possam ver facilmente qualquer tráfego vindo em um
cruzamento. A estrada na sua subdivisão é perpendicular à estrada principal para
que os motoristas possam ver o tráfego vindo e sair da subdivisão com segurança.
CONEXÃO: Ao planejar e desenhar subdivisões, os engenheiros devem usar
criatividade e arte para desenhar comunidades bonitas e funcionais. Você
também usa matemática nesta atividade para dividir uma área em 18 lotes iguais
e quando você desenha seu parque comunitário para ocupar 25% do espaço.
CONSTRUA UM DIQUE
NÍVEL DE DIFICULDADE:
TEMPO:
MÉDIO
 45 MINUTOS
PASSOS
MATERIAIS
Fita adesiva
Palitos de picolé
1 saco plástico tamanho quartilho
Recipiente de plástico, pelo menos 15 cm de profundidade e menos de 18 cm de largura
Bolas de algodão
1 xícara de areia
1 xícara de cascalho
Esponja
Terra
Água
Fita métrica
Comunidades próximas à água correm risco de inundações após tempestades
severas. Diques podem ajudar a proteger essas comunidades criando uma barreira
entre a fonte de água e a comunidade. Neste projeto, você desenhará e construirá
seu próprio dique!
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Use fita adesiva para prender os palitos de picolé no interior de cada
extremidade do saco plástico de quartilho. Este será seu dique.
Decida qual lado do recipiente será o rio e qual será a cidade. Coloque o dique no
meio do recipiente e selecione materiais da lista para fixar o dique no lugar.
Lembre-se, você precisa proteger a cidade do rio que está transbordando. Este é
seu design, então você decide como e com o que prenderá o dique dentro do
recipiente para manter a cidade completamente seca!
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Agora adicione 12 cm de água ao lado do rio do recipiente. Seu dique
funcionou? Se não, como você pode melhorar seu design?
Ajuste seu design até que seu dique funcione!
COMO FUNCIONA: Diques reais devem ser altos e largos o suficiente para evitar
inundações. Para este projeto, você precisou desenhar um dique com pelo menos
12 cm de altura e capaz de manter a água em um lado do recipiente enquanto o
outro lado permanecia seco. Você teve que escolher os materiais mais adequados
para manter a água em um lado do seu recipiente. A água fluirá onde houver um
ponto fraco: pelos lados ou até mesmo por baixo do dique. Uma parte importante
da engenharia é criar um design, testar esse design e melhorá-lo. Tudo bem se seu
primeiro design não funcionar. Como um futuro engenheiro, você deve ser capaz de
entender por que seu design não funcionou e descobrir como melhorá-lo.
CONEXÃO: Esta atividade usa arte e criatividade para selecionar
materiais e criar um design para o dique. Você também usa ciência
para entender que a pressão da água é maior no fundo do recipiente,
então você deve garantir que a base do dique seja forte o suficiente
para bloquear a água que está tentando passar.
CONSTRUA UM CARRINHO DE MÃO
NÍVEL DE DIFICULDADE:
TEMPO:
MÉDIO
 30 MINUTOS
PASSOS
MATERIAIS
1 tigela (15 cm de diâmetro)
Lápis
Folhas de papelão (o suficiente para fazer seis círculos de 15 cm)
Tesoura
Pistola de cola de baixa temperatura e bastões de cola
1 caixa de papelão
2 cabos de vassoura
1 cabo de desentupidor (remova a parte de borracha)
Cuidado: Pistolas de cola podem ficar muito quentes (mesmo as de baixa
temperatura). Peça ajuda a um adulto ao usá-la. Tesouras podem ser
extremamente afiadas. Tenha cuidado ao usá-las e peça ajuda a um adulto, se
necessário.
Você pode ter visto um carrinho de mão sendo usado em um canteiro de obras.
Carrinhos de mão são outro tipo de máquina simples que facilita levantar e
carregar cargas pesadas. Pode ser difícil carregar um grande saco de pedras de
um lugar para outro, mas é fácil se você usar um carrinho de mão!
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Use a tigela para desenhar seis círculos nas folhas de papelão. Depois use a
tesoura para recortar os círculos.
No meio de cada círculo, faça um buraco grande o suficiente para o cabo de
desentupidor passar.
Use a pistola de cola para colar três círculos juntos. Tente empilhá-los o mais
alinhado possível, pois esta será uma de suas rodas.
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Repita o passo 3 para os outros três círculos. Agora você deve ter duas rodas.
Faça quatro buracos próximos ao topo da caixa de papelão, dois de cada lado.
Os buracos devem ser grandes o suficiente para os cabos de vassoura passarem
e cada buraco deve se alinhar com um do outro lado.
Passe cada cabo de vassoura pelos buracos no topo da caixa de papelão. Os
cabos devem correr paralelamente ao lado longo da caixa.
7.
8. Empurre cada uma de suas rodas de papelão em cada extremidade
do eixo. Seu carrinho de mão está completo! Teste-o adicionando
uma carga!
Faça dois buracos próximos ao fundo da sua caixa de papelão, um de cada lado.
Empurre o cabo de desentupidor através desses buracos, deixando cerca de 5 cm
para fora da caixa em cada extremidade. Este é o eixo.
COMO FUNCIONA: Um carrinho de mão é um tipo de alavanca que tem três
partes principais: um pivô, uma carga e o esforço. Uma gangorra é um tipo de
alavanca que tem o pivô no meio, uma carga em uma extremidade e o esforço
aplicado na outra extremidade. Quando você brinca em uma gangorra, pode
facilmente levantar seu amigo em uma extremidade ao empurrar para baixo na
extremidade oposta. Em um carrinho de mão, o pivô está em uma extremidade
(as rodas), a carga está no meio (a caixa, neste caso), e o esforço aplicado está
na outra extremidade. Quanto mais longe o esforço está do pivô, menos força é
necessária para levantar a carga. Além disso, quanto mais próxima a carga
estiver do pivô, menos força é necessária para levantar a carga.
CONEXÃO: Máquinas simples usam física para facilitar o movimento de
coisas. A física nos ensina sobre forças e nos ajuda a trabalhar de forma
mais inteligente, não mais difícil!
CONSTRUA UMA FERROVIA
NÍVEL DE DIFICULDADE:
TEMPO:
MÉDIO
 30 MINUTOS
PASSOS
MATERIAIS
7 palitos de artesanato (largura de 12,7 cm a 1,90 cm)
Pistola de cola de baixa temperatura e bastões de cola
12 cubos de madeira de meia polegada
Cascalho ou pedras
1 caixa de sapatos de tamanho adulto
Ferrovias ajudam a mover pessoas e suprimentos de um lugar para outro. São
necessárias três partes principais para construir uma ferrovia: trilhos, dormentes e
lastro, que significa algo pesado. Trens viajam nos trilhos. Dormentes mantêm os
trilhos juntos. Lastro mantém tudo no lugar.
Atenção: Pistolas de cola podem ficar muito quentes (mesmo as de baixa
temperatura). Peça ajuda de um adulto ao usar a pistola de cola.
1.
2.
3.
4.
Coloque três palitos de artesanato em uma superfície plana, mantendo-os
aproximadamente à distância de um palito de artesanato entre si. Esses palitos
serão os dormentes.
Use a pistola de cola para colar dois cubos de madeira juntos. Esses cubos serão
as placas de amarração que conectam os trilhos aos dormentes. Repita cinco
vezes até ter seis pares de cubos.
Use a pistola de cola para fixar uma placa de amarração em uma extremidade de
um dos dormentes. Cole outra placa de amarração na outra extremidade do
dormente.
Adicione placas de amarração aos outros dois dormentesque você colocou.
Agora você está pronto para adicionar o trilho!
5.
6.
7.
Coloque um palito de artesanato de lado e cole suas extremidades em uma
placa de amarração para criar o primeiro trilho. Certifique-se de deixar espaço
na placa de amarração para a próxima peça de trilho!
Cole outro palito de artesanato ao lado do último pedaço de trilho e na próxima
placa de amarração.
Repita os passos 5 e 6 para adicionar trilhos ao outro lado dos seus dormentes.
Parabéns, você construiu uma trilha esquelética! Despeje algumas pedras ou
cascalho em uma caixa de sapatos grande o suficiente para caber sua trilha.
8.
9.
Coloque a trilha esquelética por cima. Pressione a trilha esquelética
suavemente nas pedras para garantir que tudo esteja seguro.
Agora você pode levar sua ferrovia com você para mostrar a todos o que
você construiu!
COMO FUNCIONA: Primeiro, você coloca os dormentes e os trilhos no "chão" já
que é mais fácil construir a trilha em uma superfície plana. Isso é chamado de
trilha esquelética porque parece um esqueleto antes de adicionar músculos e
pele! Depois, o lastro é adicionado para manter os dormentes e trilhos no lugar. É
importante usar pedras ásperas e pontiagudas para o lastro porque elas se
trancam e permanecem firmes no lugar. O lastro também ajuda a manter a água
longe dos trilhos, pois há espaço suficiente entre as pedras para a chuva drenar.
CONEXÃO: Uma ciência chamada geologia ajuda os engenheiros a escolher o
melhor tipo de pedras para o lastro. Neste projeto, você também usou
matemática para garantir que os trilhos estivessem retos e que os
dormentes estivessem em ângulos retos com os trilhos.
CONSTRUA UM VAGÃO DE TREM
NÍVEL DE DIFICULDADE:
TEMPO:
MÉDIO
 30 MINUTOS
PASSOS
MATERIAIS
Lápis
1 pedaço pequeno de papelão (7,5 cm x 20 cm)
1 tampa de garrafa grande (como uma tampa de garrafa de bebida esportiva)
Tesoura
1 tampa de garrafa pequena (como uma tampa de garrafa de água)
Pistola de cola de baixa temperatura e bastões de cola
Tachinha
1 caixa de presente pequena (7,5 cm x 15 cm)
2 cavilhas de madeira (0,6 cm x 12,5 cm)
Você já olhou para um vagão de trem ou locomotiva e se perguntou como eles
ficam nos trilhos? Já ouviu barulhos altos quando um trem passa? Este projeto
ajudará você a entender como os trens funcionam e como eles se movem sem sair
dos trilhos!
Atenção: Pistolas de cola podem ficar muito quentes (mesmo as de baixa
temperatura). Peça ajuda a um adulto ao usá-las. Tachinhas e tesouras são muito
afiadas, tenha cuidado ao usá-las.
1.
2.
3.
Trace quatro círculos no pedaço de papelão usando a tampa de garrafa grande.
Recorte-os.
Trace oito círculos no pedaço de papelão usando a tampa de garrafa pequena.
Recorte-os.
Use a pistola de cola para colar dois círculos pequenos no meio de um círculo
grande. Repita para os outros três círculos grandes. Estas serão suas rodas.
Use a tachinha para fazer um furo na frente da caixa de presente, perto do
fundo. Retire a tachinha e empurre o lápis pelo furo para ampliá-lo. Repita do
outro lado da caixa.
Empurre uma das cavilhas pelos furos que você acabou de fazer. Este será seu
eixo dianteiro.
Repita os passos 4 e 5 para a parte traseira da caixa de presente. Este será seu
eixo traseiro.
4.
4.
5.
7. Cole com cola quente as rodas nos eixos dianteiro e traseiro da caixa de
presente. Os círculos maiores devem estar no interior e os menores no exterior.
COMO FUNCIONA: Trens podem transportar grandes cargas pesadas mais
facilmente do que caminhões, então materiais de construção frequentemente
são transportados por longas distâncias usando trens. Diferente de carros ou
caminhões que dirigem em estradas, trens andam em trilhos. As rodas precisam
ser especialmente projetadas para andar nos trilhos. Assim como neste projeto,
uma roda real de vagão de trem tem duas partes. Os círculos pequenos
descansam nos trilhos, e os círculos grandes ajudam a estabilizar a roda no trilho.
Os eixos giram com as rodas e movem o vagão para frente. Se um trilho estiver
torto ou se um trem estiver viajando muito rápido em uma curva, a parte maior da
roda, o flange, ajuda a manter o trem nos trilhos. As rodas reais de trem também
são cônicas, o que ajuda os trens a fazerem curvas.
CONEXÃO: A matemática é usada para medir o vagão de trem. Os eixos precisam
ter a largura certa para que as rodas possam viajar nos trilhos. Se os eixos forem
muito largos ou muito curtos, o vagão não conseguirá se mover nos trilhos!
CONSTRUIR UM EXPERIMENTO DE FORÇA DE FORMA
NÍVEL DE DIFICULDADE:
TEMPO:
MÉDIO
 30 MINUTOS
STEPS
MATERIAIS
Argila de modelagem
Palitos de dente
1 livro pequeno (ou peso)
Quando engenheiros projetam estruturas, há muitas formas que eles podem
escolher. Neste projeto, você comparará um quadrado e um triângulo para ver qual
forma é mais forte!
1.Faça quatro pequenas bolas de argila de modelagem.
2.Use as bolas de argila para conectar os cantos dos palitos de dente e formar um
quadrado.
3.Pegue o quadrado e empurre um dos cantos. O que acontece?
4.Remova um palito de dente e uma bola de argila e forme um triângulo.
5.Pegue o triângulo e empurre um dos cantos. O que acontece?
6.Use bolas de argila de modelagem e palitos de dente para fazer dois quadrados.
Conecte os quadrados com mais palitos de dente para fazer um cubo.
7.Coloque um livro pequeno ou peso em cima do cubo. O que acontece?
8.Use bolas de argila de modelagem e palitos de dente para fazer outro triângulo.
Use mais três palitos de dente e uma bola pequena para fazer um tetraedro.
9.Adicione palitos de dente e argila para fazer tetraedros adicionais. Continue até
ter seis tetraedros conectados.
10.Coloque o mesmo livro em cima dos tetraedros. O que acontece?
COMO FUNCIONA: Quando você empurra no canto do quadrado, ele colapsa.
Quando você empurra no canto do triângulo, ele não se move. Isso acontece
porque o ângulo entre dois lados do triângulo é fixo com base no
comprimento do lado oposto. Quadrados podem mudar sua forma porque os
ângulos podem mudar sem precisar alterar o comprimento dos lados. O cubo
colapsa quando você coloca o livro em cima porque ele é feito de quadrados
conectados. Os tetraedros conseguem suportar o livro porque são feitos
usando triângulos. Quando engenheiros projetam estruturas como treliças,
um tipo especial de estrutura de suporte, eles usam triângulos porque essas
formas não colapsam como vimos com os quadrados.
CONEXÃO: Esta atividade usa matemática para entender como os ângulos
em um triângulo se relacionam com o comprimento dos seus lados. A
matemática nos mostra que os triângulos não podem mudar seus ângulos
sem alterar o comprimento dos lados.
CONSTRUIR UM EXPERIMENTO DE GEOGRID
NÍVEL DE DIFICULDADE:
TEMPO:
MÉDIO
 30 MINUTOS
PASSOS
MATERIAIS
Marcador permanente
2 cilindros (10 cm de diâmetro) abertos em ambas as extremidades (como canos curtos de PVC)
3 filtros de café (ou tela de arame)
Tesoura
Areia úmida
1 lata de batata chips vazia cheia de pedras (ou qualquer outro cilindro pesado que caiba dentro
do cilindro de 10 cm)
Carga (alguns tijolos ou livros pesados)
Atenção: Tesouras podem ser muito afiadas. Tenha cuidado ao usá-las e peça
ajuda a um adulto!
Quando engenheiros de construção constroem estruturas no local, às vezes o solo
nativo não é forte o suficiente para suportar uma carga. Engenheiros usam geogrids
para adicionar força aos solos. Neste projeto, você verá como duas amostras de
solo idênticas se comportam com e sem geogrids!
1.
2.
Trace quatro círculos com seu marcador nos filtros de café ou tela de arame
usando o interior dos seus cilindros de 10 cm.
Use sua tesoura para cortar os círculos.
3.
4.
5.
6.
7.
Rotule seus cilindros como "A" e "B".
Encha cada cilindro com 2,5cm de areia úmida.
Use a lata de batata chips para compactar a areia. Tente compactá-la o máximo
possível!
Coloque um dos círculos de filtro de café ou tela de arame dentro do cilindro B
apenas.
Repita os passos 4 a 6 mais três vezes, até ter quatro camadas de areia. Lembre-
se de adicionarum círculo de filtro de café ou tela de arame ao cilindro B apenas
após cada camada de areia.
Adicione lentamente sua carga à torre de areia do cilindro A. Quanto de carga
ela pode suportar antes de falhar?
Adicione lentamente sua carga à torre de areia do cilindro B. Quanto de carga
ela pode suportar antes de falhar?
Adicione uma camada final de 2,5 cm de areia a cada recipiente e compacte.
Deslize cuidadosamente os cilindros para cima, como quando você faz um
castelo de areia. Agora você terá duas torres de areia, uma com geogrids e
uma sem.
8.
9.
11.
10.
COMO FUNCIONA: Para este projeto, você criou duas amostras idênticas,
exceto que uma tem um geogrid (os filtros de café) e a outra não. Quando
você adiciona a carga à amostra sem geogrid, ela desmorona. Quando você
adiciona a carga à amostra com geogrid, ela consegue suportar a carga. O
geogrid neste projeto mantém a areia unida para que ela não se desfaça. Isso
permite que ela suporte uma carga maior do que seria possível sem o reforço
do geogrid.
CONEXÃO: Este projeto usa física para entender como uma amostra reagirá
quando uma carga é adicionada. Você também está usando o método
científico ao comparar duas amostras que têm apenas uma diferença.
CONSTRUIR UM SISTEMA DE
DRENAGEM SUBTERRÂNEA
NÍVEL DE DIFICULDADE:
TEMPO:
MÉDIO
 40 MINUTOS
PASSOS
MATERIAIS
Tesoura
1 caixa de macarrão com queijo vazia (ou de tamanho semelhante)
Fita adesiva transparente
1 canudo jumbo
Caneta
1 ou 2 filtros de café
Terra
Água
Atenção: Tesouras podem ser extremamente afiadas. Tenha cuidado ao usá-las e
peça ajuda a um adulto.
Você já se perguntou para onde a água vai após uma grande tempestade se você
não vê canos de drenagem ou canais? Às vezes, engenheiros civis usam drenagens
subterrâneas para mover a água para longe de estruturas como edifícios ou
estradas. Essas drenagens subterrâneas estão escondidas debaixo da terra, então
você não pode vê-las, mas estão sempre funcionando! Neste projeto, você
aprenderá como construir o seu próprio sistema de drenagem subterrânea!
2.
1. Use a tesoura para cortar a frente da caixa. Prenda os cantos com fita
adesiva.
Corte um pequeno V em um lado do canudo jumbo para revelar um
buraco em forma de diamante. Repita este corte ao longo do canudo,
com 2,5 cm entre cada buraco.
5.
3.
4.
6.
Trace o buraco do canudo jumbo na parte inferior de uma extremidade da caixa.
Use uma caneta para fazer um furo no meio do círculo.
Trace o buraco do canudo jumbo novamente na parte superior da outra
extremidade da caixa. Use a caneta para fazer um furo no meio do círculo.
Corte um filtro de café para que ele envolva todo o canudo apenas uma vez,
cobrindo todos os buracos. Use fita adesiva para fixar o papel do filtro ao
canudo.
Empurre o canudo jumbo pelos furos em cada extremidade da caixa.
7.
8.
Encha a caixa até o topo com terra. Balance a caixa de um lado para o outro
para garantir que não haja espaços vazios.
Leve a caixa para fora e despeje água lentamente no meio da caixa (acima do
canudo jumbo). O que acontece?
COMO FUNCIONA: A água pode enfraquecer estruturas, então engenheiros
trabalham muito para manter a água longe das construções, como edifícios e
estradas. As drenagens subterrâneas são uma ótima maneira de mover o
excesso de água para longe das estruturas. Os engenheiros instalam essas
drenagens subterrâneas em um ângulo, assim como o canudo neste projeto,
para que a gravidade mova a água pelos drenos. Não são necessários bombas
ou outros equipamentos! Engenheiros usam um tipo especial de tecido de filtro
chamado geotêxteis para envolver as drenagens subterrâneas. Geotêxteis
mantêm as drenagens subterrâneas limpas e livres de sedimentos que podem
entupir as drenagens e impedi-las de funcionar como deveriam.
CONEXÃO: Você usa ciência ao colocar drenagens subterrâneas em um
ângulo, porque está usando a gravidade para fazer a água fluir sozinha, sem
uma bomba. A boa drenagem também é uma parte importante dos projetos
que os engenheiros projetam e constroem.
CONSTRUIR UMA CERCA DE SEDIMENTOS
NÍVEL DE DIFICULDADE:
TEMPO:
MÉDIO
 20 MINUTOS
PASSOS
MATERIAIS
Um local ao ar livre onde você pode cavar
Uma ferramenta de escavação (um lápis pode servir)
6 palitos de picolé padrão
Fita adesiva transparente
1 pacote de filtros de café
Água barrenta
Fita métrica
Você já reparou em uma cerca preta e baixa ao redor de um canteiro de obras? Isso
se chama cerca de sedimentos e impede que lama e água suja saiam do local de
construção. Nesta atividade, você vai construir sua própria cerca de sedimentos para
entender como ela funciona!
3.
4.
1.
2.
5.
Encontre um local de 60 cm ao ar livre onde você possa cavar uma pequena
trincheira ligeiramente curvada.
Para cavar a trincheira, use sua ferramenta de escavação ou lápis e arraste-o no
chão para fazer uma linha ligeiramente curvada de 60 cm.
Continue arrastando sua ferramenta ao longo dessa linha até que a trincheira
tenha cerca de 1,3 cm de largura e 1,3 cm de profundidade.
Empurre um dos palitos de picolé no chão em uma extremidade da trincheira. Ele
deve penetrar cerca de 2,5 cm no solo.
Repita isso para os outros cinco palitos de picolé, colocando um a cada 12,7 cm
ao longo da trincheira.
6.
7.
Use fita adesiva para colar os filtros de café no lado da trincheira de cada palito.
Use quantos filtros de café forem necessários para criar uma cerca contínua de
filtros de café. Deixe o fundo dos filtros caírem na trincheira.
Preencha a trincheira novamente com terra. Sua cerca de sedimentos está
completa!
8. Lentamente, despeje um pouco de água barrenta em direção ao meio da cerca.
O que acontece?
COMO FUNCIONA: Árvores e grama naturalmente impedem a erosão do solo.
Durante a construção, quando árvores ou grama que cobrem o solo são removidas,
o chão fica exposto. A erosão acontece quando o solo ou a sujeira expostos são
levados, podendo fluir para nossos rios e riachos. Engenheiros de construção usam
cercas de sedimentos para impedir que esse sedimento entre em nossos cursos
d'água. Após a conclusão do projeto, os engenheiros replantam árvores e grama
para cobrir o solo e removem a cerca de sedimentos.
CONEXÃO: Quando você espaça seus palitos de picolé para a cerca de
sedimentos, está usando matemática para garantir que os palitos
fiquem igualmente espaçados. Além disso, você usa ciência ao usar um
filtro especial para impedir que as partículas de solo escapem.
CONSTRUIR UMA TORRE À PROVA DE TERREMOTOS
NÍVEL DE DIFICULDADE:
TEMPO:
MÉDIO
 30 MINUTOS
PASSOS
MATERIAIS
1 folha de cartolina (21,6 cm x 27,9 cm)
Massa de modelar
50 mexedores de café de plástico
2 clipes de pasta
Quando engenheiros projetam edifícios em zonas de terremoto, precisam
garantir que esses edifícios não desabem durante ou após um terremoto. Nesta
atividade, você vai projetar um edifício que possa resistir a um terremoto!
1. Coloque a cartolina em uma superfície plana. Faça um quadrado usando bolas
de massa de modelar e mexedores de café. Fixe a massa do quadrado na
cartolina. Essa será a base do seu edifício.
2.
3.
4.
5.
6.
Use os mexedores de café e a massa de modelar para fazer
um cubo sobre a base.
Adicione um mexedor de café acima de cada canto superior
do cubo e conecte-os com um pedaço de massa. Seu
primeiro edifício está completo!
Cuidadosamente, mova seu edifício e coloque-o em uma
mesa de agitação de terremoto. (Veja aqui como fazer a sua
própria.)
Use os clipes de pasta para prender a cartolina ao papelão.
Segure a parte inferior da mesa de agitação com uma mão e
segure a régua com a outra. Comece a agitar!
7.
8.
9.
10.
11.
Seu edifício permaneceu de pé ou desabou? Você pode fazer algumas coisas
para melhorar o design.
Tente adicionar mais formas triangulares.
Tente fazer uma base mais larga para tornar sua torre mais estável.
Tente adicionar travessas cruzadas dividindo um quadrado em dois triângulos
com um mexedor de café para tornar seu edifício mais resistente.
Após melhorar seu design, teste novamente! Continue até ter umatorre que
resista a um terremoto!
COMO FUNCIONA: Engenheiros criam modelos pequenos de seus projetos e os
testam em mesas de agitação para entender como o edifício se comportará
durante e após um terremoto. Os engenheiros descobriram que bases mais largas,
formas triangulares e travessas cruzadas podem tornar os edifícios mais
resistentes em um terremoto. Uma base larga torna o edifício mais estável e evita
que ele tombe. Triângulos são mais fortes do que retângulos ou quadrados, então
adicionar triângulos evita que o edifício desabe.
CONEXÃO: Este projeto usa ciência para entender que, quando a mesa
treme, cria forças que agem na torre. Esta atividade também usa
matemática para escolher a forma mais forte para sustentar a torre.
CONSTRUIR UM TREVO DE QUATRO FOLHAS
NÍVEL DE DIFICULDADE:
TEMPO: 1 HORA
DESAFIANTE
PASSOS
MATERIAIS
Tesoura
8 folhas de cartolina preta (21,6 cm x 27,9 cm)
Cola
1 cartolina (55,9 cm x 71,1 cm)
3 tubos de papelão de rolo de papel higiênico
Giz
Cuidado: Tesouras podem ser extremamente afiadas. Tenha cuidado ao usá-las e
peça ajuda a um adulto.
Você já fez uma viagem de carro com sua família e notou enormes estradas que se
cruzam em diferentes direções? Essas estradas formam interseções. Nesta atividade,
você vai projetar um tipo especial de interseção: um trevo de quatro folhas!
1.
2.
3.
4.
Corte duas folhas de cartolina no sentido do comprimento em tiras de 7,6 cm de
largura. Cole tiras suficientes ponta a ponta para criar duas estradas longas o
suficiente para formar um “+” e ir de uma extremidade à outra da cartolina.
Cole uma estrada no meio da cartolina.
Corte um tubo de papel higiênico ao meio. Cole cada metade em cada lado da
estrada, à mesma distância. Estes são os pilares da ponte.
Corte os outros tubos de papel higiênico em quartos. Cole um quarto em cada
lado da estrada, além dos pilares da ponte, à mesma distância.
5.
6.
Cole a outra estrada perpendicular à primeira, em cima dos pilares da ponte.
Agora, há duas estradas no lugar, uma sobre a outra. Esta é uma travessia em
nível diferente.
Desenhe a direção do tráfego com giz. Nos Estados Unidos, os carros dirigem
no lado direito da estrada. Desenhe setas para mostrar para onde os carros
devem ir.
7. Coloque uma folha de cartolina em cada canto da travessia em nível diferente.
Desenhe um laço em cada folha de papel. Desenhe setas nos laços que
correspondam às que você já desenhou nas outras estradas.
8.
9.
10.
Corte os laços e cole cada laço na estrada. Cole a extremidade do laço que
está conectada à estrada inferior na cartolina. Cole a extremidade do laço
que está conectada à estrada superior na estrada superior. Estes são os
acessos.
Deslize um quarto de tubo de papel higiênico sob a parte elevada de cada
laço para suporte. Esses laços formam o trevo de quatro folhas.
Use o restante da cartolina para fazer quatro novas estradas. Conecte essas
estradas a cada extremidade das duas estradas originais para formar um
diamante.
COMO FUNCIONA: Os carros geralmente viajam a velocidades baixas em bairros
onde sinais de parada e semáforos controlam o fluxo do tráfego. Para viagens mais
longas, as pessoas querem viajar mais rápido, mas em velocidades mais altas é
mais difícil parar com segurança. Além disso, mesmo que não fosse mais difícil,
haveria muitos atrasos se houvesse muitas paradas. Em rodovias e vias expressas,
os engenheiros civis mantêm as pessoas seguras projetando interseções como o
trevo de quatro folhas. As separações de nível permitem que uma estrada cruze
sobre outra para que as pessoas não precisem parar para deixar outros carros
passarem.
CONEXÃO: Esta atividade usa matemática para medir a largura das
estradas e projetar as curvas dos acessos. O trevo de quatro folhas
terminado também se parece com um trevo de verdade, então as
estradas podem ser sua própria obra de arte!
CONSTRUÇÃO DE UMA LAJE DE CONCRETO REFORÇADO
NÍVEL DE DIFICULDADE:
TEMPO:
DESAFIADOR
1 HORA (MAIS 4 HORAS DE TEMPO DE ESPERA)
PASSOS
MATERIAIS
1 cabide de arame
Linha de pesca ou fio
Cortadores de arame (opcional)
Mistura de concreto de secagem rápida
3 caixas de sapato (ou qualquer outra caixa retangular)
Água
Pá de jardim
2 tijolos ou pedras de pavimentação
Cuidado: Peça a ajuda de um adulto para esta atividade e use luvas de proteção.
Cabides de arame e cortadores de arame podem ser muito afiados. Trabalhar com
concreto de secagem rápida também pode ser perigoso.
Os engenheiros adoram usar concreto porque é extremamente forte e durável. Às
vezes, o concreto não é forte o suficiente sozinho, então os engenheiros adicionam
aço a ele. O concreto com aço é chamado de concreto reforçado, e neste projeto,
você fará o seu próprio para entender a importância dele!
1.
2.
Peça a um adulto para ajudar a desenrolar o cabide de arame até
deixá-lo em um fio reto. Dobre o arame em três seções iguais.
Amarre a linha de pesca ou o fio ao redor do arame para manter
as seções paralelas umas às outras ou, se você tiver cortadores
de arame, corte o arame em três pedaços iguais.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Despeje o suficiente da mistura seca de concreto em uma caixa de sapato para
cobrir o fundo das outras duas caixas.
Adicione água lentamente ao concreto. Misture bem com a pá até que o concreto
fique com a consistência de uma mistura para panquecas com pedras.
Coloque um pouco de concreto em uma segunda caixa de sapato. Coloque o
arame dobrado ou cortado em cima do concreto. Cubra o arame com concreto
até que tenha 2,5 cm de espessura. Alise o concreto com a parte de trás da pá.
Esta será a laje de concreto.
Despeje 2,5 cm de concreto na terceira caixa de sapato. Use a pá para alisar o
topo. Rotule esta segunda laje de concreto como "sem arame".
Lave a pá antes que o concreto endureça.
Deixe o concreto curar em uma superfície plana por quatro horas.
Retire as caixas de sapato do concreto.
10.
11. Repita o passo 10 com a laje "com arame". O que aconteceu?
Coloque um tijolo sob cada extremidade da laje "sem arame". Peça a um
adulto para pisar no meio da laje de concreto. O que aconteceu?
COMO FUNCIONA: O concreto é extremamente forte em compressão, ou forças
que empurram para juntos, mas não tão forte em tração, ou forças que puxam
para longe.
Colocar uma laje de concreto sobre os tijolos age como uma ponte. Quando você
empurra para baixo na ponte, a parte superior da ponte está em compressão e a
parte inferior está em tração. É quase como quando você se deita para fazer
abdominais. Quando você faz abdominais, os músculos da sua barriga se
contraem, mas suas costas se esticam.
A primeira laje de concreto quebra. Isso acontece porque o concreto na parte inferior é muito
fraco em tração. A laje de concreto reforçada, no entanto, racha perto da parte inferior, mas
permanece em uma peça. Isso acontece porque você adicionou aço, que é forte em tração.
CONEXÃO: Esta atividade usa física para entender qual parte
da ponte está em tração e qual parte está em compressão.
CONSTRUA UMA PONTE AUTO-SUSTENTÁVEL
NÍVEL DE DIFICULDADE:
TEMPO:
DESAFIADOR
 25 MINUTOS
PASSOS
MATERIAIS
18 palitos de artesanato
Marcador
Você já ouviu falar do famoso artista Leonardo da Vinci? Sabia que ele fez muitas
outras coisas além de arte? Uma das suas criações famosas é uma ponte auto-
sustentável. Nesta atividade, você aprenderá a construir uma ponte que pode
suportar uma carga, usando apenas palitos! Você vai construir esta ponte
entrelaçando, então preste atenção nas ilustrações e nos números dos palitos para
manter as coisas simples. Vá um passo de cada vez!
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Comece numerando seus palitos de 1 a 18 com um marcador.
Coloque o palito 1 sobre a mesa, e depois coloque os palitos 2 e 3 em cima do
palito 1.
Adicione o palito 4 em cima dos palitos 2 e 3.
Levante cuidadosamente o palito 1 e entrelace os palitos 5 e 6 sob o palito 1 e
sobre o palito 4.
Deslize o palito 7 sob os palitos 5 e 6.
Deslize os palitos 8 e 9 sob cada extremidade do palito 7 e sobre cada
extremidade do palito 1.