O mais fascinante de trabalhar com robótica educacional é mostrar que uma mesma base pode resolver problemas completamente diferentes. O nosso robô Gearboy foi projetado como uma plataforma modular de investigação. Se na montagem original a nossa hipótese era alcançar a velocidade extrema para lançar piões, no Reel Mode (Modo Carretel) nós invertemos a lógica mecânica.
Usando instruções e peças extras, desafiamos os alunos a transformarem o robô veloz em um guincho de tração focado em força bruta. É um exercício prático de Engenharia e Matemática que demonstra como alterar a transmissão de engrenagens converte um sistema rápido em uma máquina capaz de tracionar cargas e superar o atrito físico do mundo real.
GearBoy Reel Mode: Investigando tração, torque e força
Lançando o desafio para a turma
O manual de prototipagem (Expansão)
Reel Mode Gearboy documentado pelo Prof. Pedro
Nota de investigação: Esta atividade utiliza a base do robô estruturada no Post Original do Gearboy. Se os seus alunos ainda não montaram o chassi principal, recomendo começar por lá antes de aplicar esta expansão.
O passo a passo da nossa investigação mecânica
- A Problematização (Por que o motor trava?): Antes de pegar nas peças, fazemos um teste empírico. Tentamos fazer um motor pequeno puxar um objeto pesado diretamente. Ele falha. É assim que introduzimos o conceito de “torque” (a força de arranque) na prática, criando a necessidade de uma solução de engenharia.
- A Hipótese da Redução: Se no lançamento de piões o nosso objetivo era multiplicar a velocidade, aqui investigamos o oposto. Mostro a eles como acoplar uma engrenagem pequena (motora) a uma grande (movida). Sacrificamos a velocidade, mas ganhamos uma vantagem mecânica proporcional para realizar trabalho pesado.
- Prototipagem do Guincho: Durante a montagem estrutural, os alunos modificam o chassi do Gearboy. O grande desafio dessa etapa é a precisão motora: eles precisam alinhar o carretel e o guia de fio perfeitamente. Se houver folga, a força se perde no atrito; se ficar apertado demais, o sistema trava.
- O Código como Limitador de Segurança: Na programação, o desafio lógico muda. O código não deve mais acelerar tudo de uma vez. Desenvolvemos juntos um algoritmo que prioriza uma aceleração linear e constante. Eles descobrem que, na engenharia pesada, evitar trancos é vital para preservar a integridade física das peças e do motor.
- Testes de Estresse (Levando ao limite): Com o protótipo pronto, começamos a adicionar pesos gradualmente. Os alunos medem qual é a capacidade máxima de tração do robô antes que o chassi comece a ceder ou o motor atinja seu ponto de saturação. O erro físico (a quebra ou o travamento) não é uma falha, mas a descoberta empírica do limite do nosso hardware.
A Matemática por trás do Torque vs. Velocidade
O conceito central que os alunos constroem no Reel Mode é a Razão de Transmissão com Redução. Para conseguirmos puxar o peso, invertemos a matemática do primeiro post: usamos a engrenagem pequena conectada ao motor para girar a engrenagem maior conectada ao carretel.
Essa diferença de tamanhos cria uma vantagem mecânica formidável. O motor precisa dar várias voltas rápidas apenas para fazer o carretel dar uma única volta completa. O resultado é um ganho massivo de força de tração (torque).
É o equilíbrio clássico das leis da Física na prática: tudo aquilo que a gente perde em velocidade de giro, acabamos ganhando em capacidade de carga, permitindo que o robô faça um esforço enorme sem sobrecarregar o seu hardware.
