Manual do Professor para o Tutorial Fly Higher 1. Aviões no Ar: Como voam os Humanos

(1)

Manual do Professor para o Tutorial Fly Higher 1

Aviões no Ar: Como voam os

Humanos

(2)

Manual do Professor para o tutorial “Aviões no Ar: Como voam os Humanos”

Sobre este documento

Este documento faz parte do primeiro Tutorial do Projeto Fly Higher “AVIÕES NO AR: COMO VOAM OS HUMANOS” que apoia o PowerPoint em anexo. Tem como objetivo proporcionar aos estudantes uma compreensão sobre a procura inicial em descobrir o segredo do voo humano e, para além disso, proporcionar-lhes uma compreensão simples dos princípios científicos envolvidos.

Autor

David Quince, Professor Assistente em Aeronáutica, Coventry University.

Editor: John Fairhurst, Associação Europeia de Diretores Escolares

Isenção de Responsabilidade

Os pontos de vista expressos nesta publicação pertencem aos autores e não refletem necessariamente o ponto de vista da Comissão Europeia sobre o assunto.

(3)

iii

Índice

Manual do Professor para o Tutorial Fly Higher 1 ... i

Aviões no Ar: Como voam os Humanos... i

Sobre este documento ...ii

Isenção de Responsabilidade ...ii

Índice ... iii

Sumário do Tutorial ... 5

Esboço da Lição ... 6

PowerPoint – Notas Adicionais ... 7

Slide 1: ... 7

Slide 2: Fase 1 Atividade Inicial ... 7

Slide 3 ... 8

Slide 4: ... 8

Slide 5 ... 9

Slide 6 ... 9

Slide 7 ... 9

Slide 8 ... 10

Slide 9 ... 10

Slide 10... 11

Slide 11... 11

Slide 12... 11

Slide 13... 11

Slide 14... 12

Materiais Adicionais ... 13

Dentro ou fora da aula ... 13

SOPA DE LETRAS SOBRE AERONÁUTICA 1a ... 15

SOPA DE LETRAS SOBRE AERONÁUTICA 1b ... 16

SOPA DE LETRAS SOBRE AERONÁUTICA 2a ... 17

SOPA DE LETRAS SOBRE AERONÁUTICA 2b ... 18

(4)

SOPA DE LETRAS 1 ... 19 SOPA DE LETRAS 2 ... 19 ... 20

(5)

Sumário do Tutorial

Intervalo de Faixa Etária:

O tutorial é concebido para estudantes dos 12 aos 16 anos.

Capacidade-Alvo:

Todas as capacidades (ao utilizar simplificações e extensões sugeridas à discrição do professor).

Duração:

Para discussão completa: 50 +minutos Mínimo possível: 35 minutos

Materiais Requeridos

 Computador e ecrã de exibição na sala

 Peso na mesa

 Balão Pequeno

(6)

Esboço da Lição

Introdução (Slide 1)

Declaração Informal dos Objetivos do Tutor (1 min) Identificação da imagem de um avião (1-3 min)

Fase 1. Os Pássaros e as Abelhas (Slides 2 – 4)

Atividade Inicial: Voo na Natureza – discussões em grupo – Vídeo 1, primeiras tentativas (3 - 5 mins) Brainstorming: (O Vídeo 2 é apenas para ser utilizado como pano de fundo) (3 - 6 mins)

Fase 2. Humanos e o Voo (Slides 5 – 12)

Primeiro Voo Humano – balões – Vídeo 3, segundas tentativas (3 - 5 mins) Irmãos Wright – Vídeo 4 (3 mins)

Aviões Modernos – factos e números (2 - 5 mins)

Pessoas na Aviação (Slide opcional e discussão de grupo) (4 - 6 mins)

O que mantém os aviões no ar? – O vídeo 5 e o professor lideram a discussão: Newton III; balão (8 – 12 mins)

Fase 3 Sumário e Fim (Slides 13 - 14)

Recapitulação – Vídeo final 6 (2 - 3 mins)

Todas as durações são aproximadas, pois são proporcionadas como um guia. Obviamente, as discussões durante a formação podem ser encurtadas ou desenvolvidas em maior profundidade, especialmente se os formandos trabalharem em pequenos grupos antes de uma discussão mais ampla. O programa pode ser prolongado se o professor apresentar o detalhe neste Manual do Professor.

(7)

Seguindo os tempos mínimos sugeridos aqui teríamos uma formação de 35 minutos. Se preferir as durações mais longas e proporcionando mais tempo para os tipos de motor a jato, a formação deverá demorar cerca de 50 a 55 minutos.

Os materiais adicionais podem ser utilizados para completar durações de formação mais longas ou definidos como trabalhos de casa. Esperamos que considere também utilizar as competições do Fly Higher como materiais adicionais. Visite http://www.flyhigher.eu.

PowerPoint – Notas Adicionais

Slide 1:

Dependendo do contexto e capacidade dos formandos, pode primeiro testá-los informalmente, para perceber que experiências têm em termos de voo, o seu nível de interesse em aviões e se são ou não capazes de reconhecer qualquer um dos três aviões apresentados.

Foto principal no centro: Airbus 350 - avião de passageiros, o mais novo Airbus Europeu (primeiro voo de teste em junho de 2013). Esta é uma peça de exibição inovadora para a Airbus. Apesar do aumento no número de passageiros - até 450 pessoas - é construído com materiais novos e mais leves e possui motores mais eficientes, de modo a que os custos de funcionamento das companhias aéreas sejam reduzidos.

(Principal rival da Airbus - Boeing nos EUA - lançaram recentemente o seu Dreamliner, que é similarmente inventivo e com aspeto futurista.)

Imagem esquerda inferior: Concorde

O primeiro avião supersónico (mais rápido que o som) de passageiros, concebido e construído na década de 60 como uma colaboração franco-britânica. Voa a uma velocidade mais rápida que a do som, mais especificamente 1236 km por hora (768 mph), ou cerca de um quilómetro em três segundos e aproximadamente uma milha em cinco segundos. O Concorde poderia atravessar o Atlântico, desde Paris a Nova Iorque - cerca de 5000 km (+ de 3000 milhas) - em cerca de 3 horas. Devido à diferença de fuso horário de seis horas, os passageiros chegariam a Nova Iorque três horas antes de saírem de Paris!

Imagem no canto inferior direito: Harrier Jump-jet

Avião de Caça da Marinha - notável pela sua capacidade de decolagem vertical, o que o tornou no avião perfeito para um porta-aviões e para muitas situações “estranhas” no campo de batalha, onde não havia nenhuma pista de aterragem/decolagem.

Slide 2: Fase 1 Atividade Inicial

 Utilize este slide como um pano de fundo para pedir aos formandos para citar alguns seres vivos que voam e o que têm em comum. (Asas e peso limitado - embora algumas aves maiores sejam pesadas ,

(8)

todas têm uma estrutura óssea leve e plumagem extensa que faz parecer que os seus corpos são maiores do que o que realmente são.)

 E alguns contraexemplos. Nem todos os insetos voam. Na verdade a maioria, como aqueles encontrados frequentemente em casa (besouros, por exemplo) não. As formigas aparecem em duas versões, voadoras e terrestres. Nem todas as aves voam. Atualmente existem cerca de quarenta espécies de aves não- voadoras. As mais conhecidas são a avestruz, ema, kiwi e pinguim. O Wikipedia oferece uma extensa lista.

 Os mamíferos (como nós) geralmente não voam. As nossas estruturas ósseas são muito pesadas e não temos asas! Os morcegos são uma exceção. Alguns mamíferos que vivem em árvores, esquilos asiáticos por exemplo, têm membros alados (em forma de asa quando estendidos como as de um morcego) que lhes permite planar, alargando assim a distância que podem saltar entre os ramos.

Mas estes não conseguem levantar voo a partir do chão.

Slide 3

 Na natureza, vemos que pássaros e insetos voadores têm asas em vez de braços e aplicam um movimento de bater asas de modo a alcançar o voo.

 Apresentação do vídeo “As tentativas de voo humano” com duração de 1 minuto e 2 segundos (1:02) que demonstra como as tentativas do homem nunca correram bem.

 A turma pode ser convidada a investigar este assunto em maior profundidade; existem vários vídeos como este no YouTube. Alguns terminam tragicamente. É incrível o quão longe as pessoas foram para testar as suas teorias - um homem chegou mesmo a acreditar que as suas “asas” lhe permitiam saltar do topo da Torre Eiffel! (Como se tratava efetivamente de um suicídio filmado nós não o incluímos conscientemente).

Slide 4:

Atividade Principal – o desenvolvimento do voo humano

 Comece por colocar os alunos a pensar sobre como as pessoas voam - mas de forma segura, de forma controlada: voar é não cair!

 Clique no link na caixa delineada a vermelho. Apresenta um vídeo mudo de 05:34 de um pássaro a bater as asas em camara lenta. Provavelmente vai querer encurtá-lo, é simplesmente um pano de fundo para a atividade.

 Enquanto o filme é apresentado, realize uma atividade de brainstorming em torno da pergunta feita no slide, e depois coloque a turma a partilhar as suas ideias.

Possíveis extensões (i) Encontre ou tire fotografias das várias formas de alcançar voo humano e crie uma colagem para uma exibição na sala de aula. Possível Extensão (ii) Desenhe ou tire fotografias de todas - algumas ou apenas uma - dessas muitas formas de voo humano e participe numa das duas competições Fly Higher. Para mais informações, consulte http://www.flyhigher.eu.

(9)

Slide 5

 Após o brainstorming, identifique que balões foram as primeiras máquinas voadoras, desenvolvidas principalmente pelos franceses, pelo menos no início. O balão, é claro, não está relacionado com o movimento de bater as asas das aves. Contudo, os balões estavam à mercê dos ventos e, nesta altura, não eram controláveis.

 Pergunte aos alunos se sabem exatamente o que é um balão de ar quente e se já estiveram em algum? Como é conseguido o voo? À medida que o ar do balão é aquecido, expande-se e assim é menos denso - ou seja, menos pesado - do que o ar à sua volta, de modo a causar uma pressão para cima, à medida que o ar quente tenta subir. Se o balão for grande o suficiente, este "levantar" pode ser suficiente para elevar o peso de várias pessoas do chão.

 As turmas mais velhas e mais capazes podem ter conhecimento sobre balões a hélio e hidrogénio, que são preenchidos com gás mais leve que o ar. Na década de 20 e 30 as aeronaves utilizaram este princípio para as levantar e motores para se moverem. No entanto, utilizaram principalmente hidrogénio, que é um gás altamente explosivo e o desastre de Hindenburg, em 1937 (quando toda a aeronave incendiou, quando ia a aterrar nos EUA após ter atravessado o Atlântico, partindo da Alemanha) destruiu a confiança na sua utilização, até porque toda a tragédia foi filmada e amplamente divulgada.

 Outras ideias, além de balões e dirigíveis, podem incluir: planadores, asa-delta, paraquedas, parapente, helicópteros, foguetes espaciais...

Extensão Possível (i) Encontrar fotografias de todas estas formas de voo humano e criar uma colagem para uma exibição. Extensão possível (ii) Encontrar fotografias de todas estas formas de voo humano e criar uma colagem para participação numa das Competições do Fly Higher. Para mais informação, visitar http://www.flyhigher.eu.

Slide 6

 SLIDE OPCIONAL- Para formações mais curtas, ignore este slide.

 Clique no vídeo (00:37) na caixa vermelha de novo: É a apresentação de algumas tentativas mais antigas de sucesso e tipos de máquinas voadoras variados. Começava-se a pensar para além da ideia de “bater asas”.

Slide 7

 Dadas as diferentes tentativas falhadas (e algumas vezes fatais), o primeiro voo seguro com uma máquina foi uma conquista importante.

 De enfatizar que o crédito para esta realização é atribuído aos irmãos Wright, Wilbur e Orville, e à sua "máquina voadora ", Kitty Hawk.

 Reproduza o vídeo do primeiro voo (00:33). É um filme mudo (o primeiro vídeo com som só apareceria 26 anos mais tarde).

(10)

 Os irmãos, Orville e Wilbur, estavam no negócio das bicicletas na Carolina do Norte nos Estados Unidos, mas tornaram-se obcecados com a realização do voo. Extensão possível: os alunos podem investigar os irmãos Wright, quem eram, de onde vieram e as suas várias experiências antes de alcançado o primeiro voo.

 A sua descoberta mais importante foi que as asas não têm que bater para que o avião se eleve – têm de ser rígidas, com uma forma muito particular e têm de ser empurradas pelo ar a grande velocidade, mais rápido que um homem a correr (então algum tipo de motor é necessário). Os aviões atuais funcionam nos mesmos princípios.

Slide 8

Repare no quanto evoluímos em apenas 110 anos! Na verdade, os desenvolvimentos mais recentes foram em materiais mais leves, motores a combustível mais eficientes e segurança. Demoramos apenas 60 anos a transitar do Kitty Hawk dos irmãos Wright para o supersónico Concorde - e apenas alguns anos mais para chegarmos à lua! Vamos agora focar-nos na aeronave moderna. O Airbus Europeu é apenas um exemplo.

Slide 9

Enfatize algumas das estatísticas mais extremas do Airbus (o seu peso e capacidade de combustível, por exemplo).

Outros factos não presentes no slide:

 O Lockheed-Martin Blackbird (que é um avião espião) pode voar a 2.145 Mph ou 3.452 km/h. Ou seja, é 36 vezes mais rápido que um carro na autoestrada ou mais de três vezes mais rápido que a velocidade do som!

 O foguetão Saturn 5 americano, que levou homens à Lua, tem mais de 110 metros de altura, o equivalente a cerca de 10 autocarros de dois andares; pesa 2.800.000 kg e voa um pouco abaixo de 25,000 mph ou 40.000 Km/h, uma vez no espaço. Isto é equivalente a 36 x mais rápido que uma bala!

Extensão Possível: Os formandos podem escolher um avião conhecido ou um no qual tenham viajado (mas não o Airbus A380, obviamente!) e procurar uma imagem adequada na qual escrevem “Factos e Números Incríveis” sobre esse avião.

Alternativamente desafie-os a realizar esta atividade para o Boeing “Dream Liner”, um avião bastante recente.

(11)

Slide 10

A Boeing é o maior fabricante de aviões do mundo. Provavelmente, o seu "Jumbo Jet" (na verdade, o 747, não esta versão menor - 737) é o mais famoso.

Slide 11

 SLIDE OPCIONAL: se tiver pouco tempo, ignore este slide.

 As estimativas variam, mas estima-se que a população humana da Terra seja de cerca de 6 biliões.

Portanto, quase metade de nós viajou para algum lugar num avião em 2011. Embora, obviamente, algumas pessoas viajem várias vezes;

 ATIVIDADE OPCIONAL: Se o tempo permitir pode querer que os formandos discutam quem faria maior uso do transporte aéreo e que empregos existem na indústria para tornar isso possível.

Alternativamente pode definir esta tarefa como uma atividade fora da formação (para trabalho de casa), ou utilizá-la como uma atividade introdutória para a lição 2.

Slide 12

 Tenha em atenção que este filme é uma adaptação da obra do Massachusetts Institute of Technology, uma das mais respeitadas universidades nos Estados Unidos.

 Apresente o vídeo na íntegra. (3:32). (Também pode querer chamar a atenção sobre a utilização do Inglês Americano "Airplane", e não a versão do Inglês europeu "Aeroplane").

 W = mg. (Peso = massa x aceleração da gravidade). Editamos a física por detrás disto; os formandos mais velhos e mais capazes podem ser relembrados disto se o tiverem visto anteriormente, e que é, obviamente, uma variação da Segunda Lei de Newton.

 Terceira Lei de Newton ("Para cada ação há uma reação igual e oposta") pode ser demonstrada simplesmente por um peso numa mesa: o peso pressiona claramente a mesa - mas à medida que permanece lá completamente imóvel, a mesa por sua vez pressiona o peso no sentido ascendente, de modo a obter equilíbrio. Se as crianças não entenderem, peça-lhes para fingirem que são a mesa e segurarem o peso numa mão estendida!

Slide 13

Fase 3 – Sumário e Fim

Este slide é um simples resumo dos pontos-chave da ciência, e uma recapitulação que conduz a:

Possível Extensão: (Mais relevante para formandos mais capazes ou da área científica). Os formandos escrevem o seu próprio resumo sobre "O que mantém um avião no ar?" enfatizando a ciência a tiveram acesso hoje.

(12)

Slide 14

 Vídeo final – retirado do Farnborough Airshow 2012, o espetáculo aéreo mais importante no Reino Unido.

 Os aviões são usados para transportar todos os tipos de coisas - não apenas passageiros. O transporte de carga e militar também é muito importante.

 O helicóptero é um pouco diferente de um avião de duas asas - mas as suas hélices atingem elevação da mesma forma que as asas do avião. Os Helicópteros serão abordados noutro tutorial.

(13)

Materiais Adicionais

Dentro ou fora da aula

Sopa de Letras

As duas sopas de letras que se seguem podem ser definidas a dois níveis: com as palavras-chave listadas como pistas ou sem essas palavras-chave. Podem ser utilizadas para prolongar a formação ou definidas como trabalho de casa. Todas as palavras devem ter sido utilizadas na apresentação em PowerPoint. As sopas de letras são apresentadas num formato fácil de copiar na próxima secção. (Todos os direitos de autor são renunciados para utilização educacional.)

A Sopa de Letras 1 é de um nível bastante baixo, mesmo sem as pistas. Todas as palavras são simplesmente exibidas vertical ou horizontalmente.

A Sopa de Letras 2 com as pistas é um pouco mais difícil e, sem as pistas, bastante difícil! Uma série de palavras estão escritas numa linha diagonal, ou da esquerda para a direita em linha reta, mas algumas palavras mais simples estão apresentadas da direita para a esquerda.

Várias atividades que podem ser desenvolvidas fora da formação estão listadas em pontos relevantes para a apresentação. Poderiam, evidentemente, ser definidas no fim do tempo da formação. Estas são:

Após a sessão de Brainstorming (Slide 4):

Possível Extensão (i) Encontre ou tire fotografias das várias formas de voo humano e crie uma colagem para uma exibição. Possível Extensão (ii) Desenhe ou tire fotografias de todas, algumas ou apenas uma - destas muitas formas de voo humano e participe numa das duas Competições Fly Higher. Para mais informações, consulte http://www.flyhigher.eu

Após o vídeo do primeiro voo dos Irmãos Wright (Slide 7)

Possível Extensão: pedir aos formandos para pesquisarem sobre os irmãos Wright, quem foram, de onde vieram e as suas várias experiências para alcançar o primeiro voo.

(14)

Após a estatística do Airbus A380 (Slide 9)

Extensão Possível: Os formandos podem escolher um avião conhecido ou um no qual tenham viajado (mas não o Airbus A380, obviamente!) e procurar uma imagem adequada na qual escrevem “Factos e Números Incríveis” sobre esse avião.

Alternativamente, desafie-os a realizar esta atividade para o Boeing “Dream Liner”, um avião bastante recente.

Após a discussão sobre quem viaja por via aérea e quem trabalha na indústria (Slide 11)

Extensão Possível: Pedir aos formandos para escrever (ou preparar uma discussão futura) quais os tipos de pessoas que mais utilizam o transporte aéreo e que empregos são necessários na indústria para tornar isto possível.

Após o vídeo e discussão sobre a ciência por detrás do voo e recapitulação (Slides 12/13)

Possível Extensão: (Mais relevante para formandos mais capazes ou da área científica). Os

formandos escrevem o seu próprio resumo sobre "O que mantém um avião no ar?" enfatizando a ciência a tiveram acesso hoje.

(15)

SOPA DE LETRAS SOBRE AERONÁUTICA 1a

Consegue encontrar estas dez palavras relacionadas com a aeronáutica escondidas nesta grelha? As palavras são:

 Airbus

 Balão

 Boeing

 Concorde

 Arrasto

 Gravidade

 Jumpjet

 Elevação

 Impulso

 Asas

A F B A L A O H L D

I E L E V A C A O B

R C O N C O R D E O

B K L C H H H A A E

U J U M P J E T S I

S I M P U L S O A N

G A R R A S T O S G

G R A V I D A D E A

Explique o significado de cada palavra à medida que a encontra.

(16)

SOPA DE LETRAS SOBRE AERONÁUTICA 1b

Consegue encontrar dez palavras relacionadas coma aeronáutica escondidas nesta grelha?

A F B A L A O H L D H D J

I E L E V A C A O B T J E

R C O N C O R D E O D H S

B K L C H H H A V E W T J

U J U M P J E T S I D J A

S I M P U L S O A N G S Y

G A R R A S T O S G A R U

E D A D I V A R G S G R Y

(17)

SOPA DE LETRAS SOBRE AERONÁUTICA 2a

Consegue encontrar estas dezassete palavras relacionadas com a aeronáutica escondidas nesta grelha? As letras estão apresentadas numa linha: na vertical, horizontal ou diagonal.

 Ar

 Airbus

 Balão

 Boeing

 Concorde

 Arrasto

 Motor

 Gravidade

 Harrier

 Jato

 Kittyhawk

 Elevação

 Supersónico

 Impulso

 Peso

 Asas

 Wright

I M P U L S O F H A R R I E R

U K D V A E L E V A C A O J S

D G G J R L T S A W A A D S U

C O N C O R D E R R I S L G P

K D A S P E S O R I R A J L E

K H K F S S R G A G B S A L R

P U T R E W Q G S H U H T B S

A S B A L A O D T T S D O O O

F F G G H J L P O P Y R E E N

S S D F G W M O T O R W E I I

S G R A V I D A D E J K L N C

G K I T T Y H A W K J K L G O

(18)

SOPA DE LETRAS SOBRE AERONÁUTICA 2b

Consegue encontrar as dezassete palavras relacionadas com a aeronáutica escondidas nesta grelha?

As letras estão apresentadas numa linha: na vertical, horizontal ou diagonal.

I M P U L S O J H A R R I E R

F R T Y A E L E V A C S O J S

Q W E R R T Y U A W A I O P U

E D R O C N O C R R I A S D P

F F G A P E S O R I R H J L E

C V S B N M P O A G B I U J R

Y A T R R E W L S H U K A B S

S J B A L A O J T T S T J O O

H P O I U Y T R O E O E W E N

B N M P T R M O T O R E W I I

V G R A V I D A D E E C X N C

C K I T T Y H A W K Z Z X G O

(19)

Respostas

SOPA DE LETRAS 1

A B A L A O

I E L E V A C A O B

R C O N C O R D E O

B A E

U J U M P J E T S I

S I M P U L S O A N

A R R A S T O S G

G R A V I D A D E

SOPA DE LETRAS 2

I M P U L S O H A R R I E R

A E L E V A C A O S

R A W A A U

C O N C O R D E R R I S P

P E S O R I R A J E

A G B S A R

S H U T B S

B A L A O T T S O O O

O E N

M O T O R I I

G R A V I D A D E N C

K I T T Y H A W K G O

(20)