Aprender física como brincar com LEGO

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A analogia

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Podemos estabelecer uma analogia entre uma situação real e um brinquedo LEGO.

A analogia entre a realidade em forma de viagem e um brinquedo LEGO

A situação real é descrita por variáveis e equações que as associam.

O brinquedo LEGO através de seus tijolos e peças que são montados para formar o modelo.

Cada tijolo corresponde, assim, a uma variável que liga diferentes partes como fazem as equações.

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As Variáveis

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Se for considerada a modelagem de um veículo em movimento, deve-se inserir a posição inicial $s_0$ e a posição final alcançada $s$:

A analogia entre variáveis e peças LEGO

Dentro da analogia, um tijolo LEGO é associado a cada variável. Como são variáveis diferentes, diferenciam-se neste caso pela sua cor.

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As Equações

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Dentro do modelo faz sentido calcular o caminho percorrido $\Delta s$.

Para fazer isso, um novo tijolo LEGO deve ser introduzido na analogia.

A analogia entre equações e conjuntos LEGO

Para o seu cálculo deve ser definida a equação correspondente, que neste caso corresponde a

$\Delta s = s - s_0$

Em nossa analogia, os tijolos LEGO são conectados para formar a primeira unidade do nosso modelo.

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O Tempo

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Para descrever o movimento em nosso modelo é necessário introduzir o tempo.

Em analogia com a posição, deve-se inserir um tempo inicial $t_0$, o tempo final $t$ e o tempo decorrido $\Delta t$.

Cada uma das variáveis corresponde a uma peça LEGO que está representada na imagem:

A introdução do tempo e a analogia com LEGO

Além disso, o tempo decorrido deve ser inserido, que é uma equação da forma

$\Delta t = t - t_0$

Este, por sua vez, é representado na analogia como uma nova unidade do modelo LEGO.

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A Velocidade

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Para prever como o veículo se moverá, você deve inserir a velocidade.

Isso é definido como a razão entre a distância percorrida e o tempo decorrido.

Dentro da analogia, os tijolos do caminho percorrido são levados com os do tempo decorrido e montados em um novo tijolo que representa a velocidade:

A analogia para a introdução de velocidade

Assim, a terceira equação é introduzida

$v = \displaystyle\frac{\Delta s}{\Delta t}$

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Todas as Equações

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Se você terminar de montar o modelo LEGO, obterá relações adicionais que correspondem a outras descrições de grupos de tijolos.

Desta forma, o modelo é representado pelas cinco variáveis já definidas e por um total de quatro equações:

Conjunto de todas as equações

A parte central mostra a equação adicional que surge da montagem do modelo completo.

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O Modelo

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Por fim, temos o modelo completo, ou seja, as variáveis e as equações que as associam.

Dentro da analogia existe praticamente um tipo de instrução de um modelo LEGO em que são listados os tijolos necessários e os elementos que estão sendo construídos.

Instruções do modelo no estilo LEGO

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