- Nível de escolaridade
- Ensino secundário (anos 9/10–12) dos 15 aos 17/18 anos. Três grupos de 4 alunos.
- Ensino Secundário / Universitário / Raparigas, Mulheres 16-30 anos Arte, Design, Tecnologias Humanas. Quatro a cinco grupos de 4 alunos.
- Assuntos
Ciências Naturais: propriedades do material.
Tecnologia: codificação
Matemática: Medição e classificação de materiais com base na condutividade.
- Duração
Sessão 1Introdução ao Projeto e Montagem (1 hora)
Sessão 2: Programar o Arduino e Montar o Circuito (1 hora)
Sessão 3: Montagem Final e Demonstração (1 hora)
- Resultados de Aprendizagem
Os alunos aprenderão a criar um projeto de luz flutuante numa garrafa utilizando uma luz negra de LED, um painel solar, um Arduino e água tónica. Este projeto combina elementos de energia renovável, programação e química. O objetivo deste projeto interdisciplinar é incentivar a criatividade, melhorar as competências técnicas e proporcionar uma compreensão abrangente de como diferentes princípios científicos podem ser aplicados de uma forma divertida e envolvente. No final deste projeto, os alunos terão uma garrafa única e brilhante que demonstrará os seus novos conhecimentos e competências.
Introdução ao Projeto "Luz Flutuante numa Garrafa"
Neste projeto empolgante e inovador, os alunos embarcarão numa jornada para criar uma hipnotizante luz flutuante numa garrafa. Utilizando uma luz negra LED, um painel solar, uma bateria, um microcontrolador Arduino e água tónica, este projeto não só ilumina, mas também integra elementos chave de vários campos STAEM, incluindo energia renovável, programação e química.
Energias Renováveis: Ao incorporar um painel solar, os alunos irão explorar os princípios da conversão da luz solar em energia elétrica, tornando o projeto ambientalmente amigável e sustentável.
Programação: Utilizando um microcontrolador Arduino, os alunos irão mergulhar nos fundamentos da programação, aprendendo a controlar a luz negra LED e a criar vários efeitos luminosos.
Química: O uso de água tónica introduz uma reação química fascinante, pois a quinina na água tónica fluoresce sob luz negra, produzindo um efeito luminoso.
- Dimensões e tipos de B&T abrangidos
Dimensões
- Dimensão 1: autoconfiança em ciência e tecnologia: Ao construir o item do zero, obtém-se grande confiança.
- Dimensão 2: Confiança no progresso tecnopolítico: Ao combinar ações práticas, elementos criativos e programação, os alunos conseguem aumentar a confiança através de pequenos sucessos e, em seguida, aplicar as suas competências para construir projetos maiores.
- Dimensão 3: Interesse em novas tecnologias: Os alunos exploram e participam em atividades técnicas e práticas, dependendo do seu processo criativo.
- Dimensão 6: A tecnologia pode ser aprendida: Esta atividade mostra a todos que a tecnologia pode ser aprendida, oferecendo uma atividade divertida que tem resultados interessantes.
Tipos
- Criadores criativos: Um desafio interessante para o criador. Envolver-se na montagem de um aspeto técnico de forma criativa e técnica.
- Exploradores: Esta atividade proporciona um espaço seguro e guiado para experimentar e aprender por tentativa e erro. Testar materiais quanto à condutividade e descobrir como a codificação e os elementos funcionais trabalham em conjunto.
- Conhecimentos
O(s) professor(es) para esta lição necessitam de conhecimentos básicos de fabrico de eletrónica (ou seja, soldadura, circuitos, breadboard). Eles também requerem um entendimento de microcontroladores e capacidades de programação Arduino ou equivalente.
- Materiais
- Luz negra LED
- Pequeno painel solar
- Bateria
- Microcontrolador Arduino
- Água tónica
- Garrafa de plástico transparente ou de vidro
- Selante à prova de água
- Fios e conectores
- Placa de ensaio
- Resistências
- Cabo USB para Arduino
- Arduino IDE (instalada em computadores)
- Ferramentas básicas (chaves de fenda, alicates de corte, ferro de soldar)
Precaução de Segurança E comercial dicas:
- Cuidado com a eletricidade
- Plano de Aula
Introdução (15 minutos)
Numa sala ou instalações onde se possam explicar os diferentes desenvolvimentos passo a passo.
Desenvolvimento passo a passo
Sessão 1: Introdução ao Projeto e Montagem (1 hora)
Passo 1: Introdução (15 minutos)
- Explique brevemente o projeto e os seus componentes.
- Discutir os princípios da energia renovável utilizando um painel solar.
- Explicar o papel do Arduino no controlo da luz LED.
- Introdução à fluorescência e como a água tónica será utilizada para criar um efeito luminoso.
Passo 2: Preparação da Garrafa (20 minutos)
- Demonstre como limpar e preparar a garrafa.
- Deite água tónica na garrafa e sele-a com um selante à prova de água.
- Teste a garrafa abanando-a para garantir que está bem selada e que não há fugas de água.
Passo 3: Configurar o Painel Solar, a Bateria e o Arduino (25 minutos)
- Mostre como ligar o painel solar ao Arduino.
- Explica a importância da polaridade correta e como utilizar um multímetro para verificar as ligações.
- Conecte o painel solar a uma placa de ensaio e, em seguida, ao Arduino.
Sessão 2: Programação do Arduino e Montagem do Circuito (1 hora)
Passo 1: Introdução ao Arduino IDE (15 minutos)
- Apresentar o Arduino IDE e conceitos básicos de programação.
- Explicar como escrever e carregar um programa simples para o Arduino.
Passo 2: Escrever o Código (30 minutos)
- Forneça o código para controlar a luz negra LED com base na entrada do painel solar. (transferências)
- Explique o código passo a passo.
- Ajude os alunos a carregar o código para os seus Arduinos.
Passo 3: Ligar o LED e Testar (15 minutos)
- Demonstre como ligar o LED de luz negra ao Arduino usando a protoboard e resistências apropriadas.
- Teste a configuração para garantir que a luz LED acende e apaga com base na entrada do painel solar.
Sessão 3: Montagem Final e Demonstração (1 hora)
Passo 1: Finalizar a Montagem (20 minutos)
- Ajude os alunos a colocar a luz negra LED dentro da garrafa ou a fixá-la firmemente no exterior.
- A garrafa deve ser enchida a 2/3 com água tónica e deve ser fechada novamente.
- Certifique-se de que todas as ligações são estanques e seguras. (ver ficheiros de download da solução estanque)
- Todos os componentes eletrónicos podem ser colocados numa caixa com os painéis solares por cima e preenchida com a solução à prova de água após os testes. Pode incluir um dispositivo flutuante, como algumas bolas de ping pong (mínimo 2), para manter o sistema no lugar.
Passo 2: Testar o Projeto (20 minutos)
- Coloque a garrafa à luz do sol ou sob uma fonte de luz forte para ativar o painel solar.
- Observe a luz negra LED a acender e a fazer a água tónica brilhar.
- Testar as capacidades de flutuação do sistema despejando água tónica para dentro ou para fora da garrafa.
- Certifique-se de que o painel solar está direcionado para a luz do sol.
- Conclusão e Reflexão
Terminar Passo 3: Discussão e Conclusão (20 minutos)
- Discuta o resultado do projeto e quaisquer desafios enfrentados durante a montagem.
- Incentive os alunos a pensar em melhorias ou variações que poderiam fazer no projeto.
Explique como os conceitos aprendidos podem ser aplicados a outros projetos que envolvam energias renováveis e microcontroladores.
- Galeria de Fotos
- Atividades de Extensão
- Experimente com diferentes formatos e tamanhos de garrafas para ver como isso afeta a difusão da luz.
- Modifique o código para incluir diferentes padrões de iluminação ou respostas a níveis de luz variáveis.
- Integre sensores adicionais, como um sensor de temperatura ou de movimento, para criar projetos mais interativos.
- Não tem de ser um dispositivo flutuante, como um aparelho autónomo funciona tão bem no escuro como uma luz azul brilhante. Também funciona muito bem em ambientes gelados.
- Recursos Adicionais
- Desafio de Luz: Espetáculos de luz em cidades
- Plataforma de aprendizagem com ideias e hardware
- Solução estanque
- Referências: https://www.arduino.cc/
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