STEM Capstone
STEM combina ciência, tecnologia, engenharia e matemática para aprimorar a capacidade do aluno de pensar como um cientista ao abordar um problema. Os alunos STEM usam o Processo de Projeto de Engenharia para definir um problema, debater soluções, pesquisar e projetar protótipos, testar o protótipo e fazer melhorias em seu projeto em busca dos melhores resultados possíveis. Os seguintes projetos principais podem ser usados por alunos do ensino médio na conclusão de seus estudos STEM.
Energia eólica
Nível da série: 9-12
Tempo: 2-5 dias
Questão orientadora
- Qual é o material com maior eficiência energética para a construção de lâminas de uma turbina eólica?
Materiais:
- computador / internet
- kits de construção de turbina (cubo, buchas, motor DC, suporte)
- ventilador
- madeira balsa
- cartão
- cartolina
- copos descartáveis de plástico
- fita adesiva
- multímetro
Procedimento:
- Depois de realizar pesquisas na Internet sobre o design e os materiais usados para criar pás em turbinas eólicas, os alunos criarão seu próprio protótipo para testar os materiais das pás.
- O primeiro passo é construir a base de uma turbina eólica (sem pás ainda). O ângulo e a localização das lâminas devem permanecer consistentes em todos os testes, portanto, o projeto básico da turbina não será alterado.
- A próxima etapa é criar um modelo para as lâminas. Independentemente dos materiais usados para criar as lâminas, cada lâmina terá o mesmo tamanho e formato.
- Em seguida, os alunos traçarão e recortarão lâminas de vários materiais, como madeira balsa, papelão, cartolina, copos plásticos, …
- O primeiro conjunto de pás será acoplado à turbina eólica para teste. Durante cada tentativa, o ventilador e o moinho devem permanecer em posições fixas. Com o ventilador na posição baixa, as pás irão girar.
- Os alunos usarão o multímetro para verificar a tensão da turbina e registrar os dados. Os alunos irão completar 3 testes para cada conjunto de lâminas.
- Os alunos ajustarão seu projeto conforme necessário e farão o teste novamente. Os ajustes possíveis podem incluir o tamanho ou a posição das lâminas.
- Os resultados serão traduzidos em gráficos a partir dos quais uma conclusão escrita será tirada.
Teste de Água
Nível da série: 9-12
Tempo: 2-3 dias
Questão orientadora
- Qual é o sistema mais eficaz para filtrar água poluída?
Materiais:
- carvão ativado
- bomba de aquário
- Câmera
- limpar garrafas de 2 litros
- jarras de galão limpo
- gaze
- filtros de café
- computador / internet
- bolas de algodão
- cascalho
- copos de plastico
- poluentes (como sal, pimenta, bicarbonato de sódio, papel picado, sujeira)
- areia
- solo
- agitadores
- elásticos
- kits de teste de água
Procedimento:
- Use a internet para pesquisar problemas e soluções associados à poluição da água.
- Prepare jarros de galão com água poluída. Permita que a água poluída fique em uma área ensolarada por alguns dias.
- Tire uma foto da amostra de água poluída e registre-a com observações sobre a aparência e o cheiro da água.
- Mexa a água poluída e divida-a em copos plásticos para teste. Coloque a bomba do aquário em uma das amostras de água poluída durante a noite para arejá-la.
- Corte as garrafas de 2 litros ao meio e elimine a metade inferior das garrafas. As garrafas serão colocadas de cabeça para baixo com uma garrafa aninhada em cima da outra. A garrafa no fundo precisará de uma tampa e será usada para coletar a água filtrada. A outra garrafa conterá um filtro.
- Os alunos filtrarão a água despejando as amostras poluídas em cada um dos seguintes:
- filtro de gaze
- pano de algodão e bolas de algodão
- pano de algodão e filtro de café
- pano de algodão e filtro de café cheio de sujeira
- pano de algodão e filtro de café cheio de areia
- pano de algodão e filtro de café cheio de cascalho
- pano de algodão e filtro de café com carvão ativado
- Desaparafuse a tampa para despejar a água filtrada em copos plásticos rotulados.
- Tire fotos e legenda cada amostra com observações sobre a visão e o cheiro.
- Use um kit de teste de água para medir a amostra poluída e cada uma das amostras tratadas.
- Crie uma rubrica para avaliar a eficácia de cada método de aeração e filtração.
- Exiba os resultados graficamente e tire conclusões sobre o tratamento da água para apresentar.
Insonorização
Nível da série: 9-12
Tempo: 5-10 dias
Questão orientadora:
- Quais materiais são mais eficazes para bloquear o som?
Materiais:
- caixa (papelão ou construída a partir de sobras de madeira)
- computador / internet
- alto-falante de áudio
- medidor de nível de som (ou app)
- poliestireno
- cobertores móveis
- borracha de vinil
Procedimento:
- Coloque um alto-falante dentro da caixa.
- Coloque um medidor de nível de som em cima da caixa.
- Reproduza um som de 80 decibéis no alto-falante. Registre o nível de som no medidor de som.
- Repita o processo, revestindo alternadamente as laterais da caixa com materiais à prova de som, como poliestireno, borracha de vinil e cobertores móveis. Registre os dados.
- Exiba os dados graficamente e escreva uma frase de conclusão sobre as descobertas e aplicações.