Será que o amor dos seus filhos por blocos de Lego se traduz em um maior conhecimento da física? Kirsty OConnor - Imagens PA / Imagens PA via Getty Images Bloco a bloco, uma seção de plástico de cada vez, crianças e adultos em todo o mundo competem para construir a estrutura de Lego mais alta do planeta. Um quebrador de recorde recente, medindo 102 pés (31,09 metros) de altura, usou cerca de 500, 000 quarteirões para subir no ar da cidade [fonte:World Records Academy].
Mas para aqueles de nós que não procuram quebrar recordes, até mesmo a construção de um projeto com 30 centímetros de altura exige reflexão. Sua estrutura será equilibrada e não tombará? A base é larga o suficiente para suportá-lo? Sua criação de Lego pode resistir às forças da natureza - ou mesmo ao gato da família?
Brincar e fazer experiências com Lego vai além da hora de brincar na infância. Na verdade, esses blocos e produtos apresentam uma oportunidade prática de aprender o básico de Engenharia estrutural , um campo no qual os especialistas examinam questões semelhantes durante a construção de edifícios, pontes, carros, represas, estádios e outras estruturas grandes.
O império final de Lego e a engenharia estrutural do mundo real têm duas coisas em comum:uma compreensão de física e criatividade . Contanto que você conheça as limitações dos materiais com os quais está trabalhando, haverá menos problemas em conjurar sua criação de plástico - e talvez outras estruturas à medida que você se torna mais avançado.
A escala é tudo, especialmente se você deseja construir uma réplica de um famoso marco ou edifício. Leia por que a escala também é importante para os engenheiros na página seguinte.
Aprender a construir em escala é uma das marcas registradas das peças Lego. Xinhua News Agency / Xinhua News Agency via Getty Images Os conceitos de escala são importantes tanto para a construção de Lego quanto para a engenharia estrutural. Afinal, você deseja construir algo que seja grande o suficiente para sua minifigura de brinquedo e seus amigos, direito?
Nós vamos, o mesmo conceito se aplica a engenheiros que criam espaços grandes o suficiente para acomodar um número desejável de pessoas. Mesmo considerando o resultado final, há uma razão mais importante para pensar em escala:ela requer planejamento e modelagem de sua estrutura antes de lidar com a realidade - uma necessidade para engenheiros estruturais e arquitetos.
Digamos que você queira construir uma representação da Torre Eiffel com peças de Lego. Antes de reunir o número de peças de que você precisa, é uma boa ideia determinar a escala do seu projeto e quão grande ele será. Isso permite que você crie a essência da estrutura com os tijolos em uma escala menor. Construir em escala também coloca os materiais de construção em perspectiva, exigindo que você admita suas limitações. Quanto maior a estrutura, mais facilidade você terá para incorporar curvas e arcos nele, mesmo ao usar tijolos retangulares. Se você está especialmente preparado para o desafio, você pode usar a matemática para reduzir o tamanho de projetos anteriores de Lego, dividindo as seções em tamanhos mais gerenciáveis.
O céu é o limite - mesmo com produtos Lego. Mas sua estrutura é funcional? Descubra mais na próxima página.
Os blocos de Lego podem ajudar as crianças a imaginar melhor dois princípios básicos que os engenheiros consideram:carregamento estático e carregamento dinâmico. Anton Novoderezhkin / Anton Novoderezhkin / TASS Carregando restrições pode influenciar como os engenheiros estruturais abordam um determinado projeto. Embora o termo possa não soar familiar, é basicamente uma forma de questionar o que acontecerá quando o peso ou outros fatores agirem sobre uma estrutura ou objeto.
Usando peças de Lego, você pode imaginar melhor dois princípios básicos que os engenheiros consideram: carregamento estático e carregamento dinâmico . O carregamento estático inclui o peso e a pressão sobre a estrutura enquanto ela está estacionária, enquanto o carregamento dinâmico se refere a como as forças externas agem na estrutura enquanto ela está sendo usada. Por exemplo, cada edifício tem seus limites físicos para o que pode suportar - sua capacidade de carga estática. Mas e quanto a algo um pouco mais móvel - como um avião feito para acomodar passageiros e sempre mudando as condições de vôo? Os engenheiros devem considerar esses fatores para garantir que, quando um avião é carregado dinamicamente (com pessoas, e no ar) é seguro e eficiente.
Para testar as restrições de carregamento dinâmico, construir uma ponte de Lego e, em seguida, usar um carro de controle remoto ou carros de madeira de vários pesos para ver como eles afetam a estrutura à medida que se movem por ela. Uma das vigas entorta com o peso adicionado? Brincar com o carregamento dinâmico é muito mais eficaz do que ler sobre isso em um livro, onde pesos e números não são tangíveis.
Próximo, falaremos sobre o que todo construtor sério de Lego precisa saber.
Designer e artista, Yinka Ilori (extrema direita), inspira as crianças a construir uma cidade divertida durante uma oficina de LEGO. Tristan Fewings / Getty Images para LEGO Saber como usar tijolos para reforçar a resistência de uma estrutura não só lhe dará uma vantagem ao usar produtos Lego, mas também pode ajudá-lo a envolver seu cérebro em torno das estruturas complexas em toda a sua comunidade Lego.
Digamos que você crie uma pitoresca vila em miniatura e perceba que um prédio não é muito estável e tomba. Ao pegá-lo, você percebe que ainda está relativamente intacto. Você deve descartá-lo?
Não necessariamente. Veja se você pode fornecer suporte extra por meio reforço , ou adicionar peças adicionais para suporte. Para um engenheiro estrutural, treliças, colunas e vigas devem fazer o truque, mas os pinos e eixos do conector fornecerão suporte extra para seu homólogo Lego. Também, é sensato se perguntar:você estava empilhando peças incompatíveis ou construindo com os mesmos tipos de tijolos um em cima do outro? Usar os mesmos tipos de peças para empilhar é uma boa estratégia para tornar as estruturas mais estáveis.
A geografia e os padrões climáticos influenciam como os engenheiros criam uma estrutura. Como você pode testar essas condições usando produtos Lego?
Engenheiro Estrutural vs. ArquitetoEmbora as duas profissões frequentemente colaborem, engenheiros estruturais e arquitetos realizam trabalhos diferentes. Muitas vezes, o arquiteto apresenta um projeto e trabalha ao lado de um engenheiro estrutural para verificar a segurança e a eficácia do plano.
Crianças brincam com blocos de construção de LEGO na inauguração do LEGOLAND Castle Hotel em Carlsbad, Califórnia. Daniel Knighton / Getty Images Diversas competições e experimentos visuais usaram projetos Lego para modelar as armadilhas da engenharia estrutural durante eventos naturais, como terremotos. Os concorrentes aprendem como carregamento sísmico , ou o estresse extra que um edifício suporta durante um terremoto, afeta suas estruturas de pequena escala.
O que tanto os construtores de Lego quanto os engenheiros estruturais admitem coletivamente é que criar um modelo robusto - ou mesmo um edifício real, por falar nisso - requer a compreensão de uma série de ondas sísmicas e os problemas que elas representam. Como algumas áreas do noroeste sofrem terremotos de baixa e alta frequência, os engenheiros são desafiados a projetar estruturas de edifícios que possam suportar ambos.
Para criar edifícios mais robustos que possam resistir a terremotos, os alunos criam estruturas com topos mais pesados ou inserem treliças de suporte entre pisos ou camadas de edifícios, muito parecido com o que uma equipe de engenheiros estruturais faria. Então, eles desafiam suas estruturas colocando-as em simuladores de terremoto para ver qual projeto funciona melhor. A ideia é deixar a inovação natural tomar conta, à medida que alguns projetos apresentam novas ideias que valem a pena testar em uma escala maior.
O que mantém os componentes de sua ponte Lego juntos? Descubra na próxima página qual conceito de engenharia estrutural você pode usar em sua sala de estar.
Construindo qualquer coisa, seja uma ponte de tensão ou apenas uma parede maciça, fora de Legos, vai ensinar seu filho sobre engenharia. BSIP / Universal Images Group via Getty Algumas pontes parecem desafiar a física, com peças maciças suspensas no ar. Acontece que o mesmo conceito que torna isso possível também funciona em menor escala com projetos de Lego em casa.
Tensão (as forças de tração nos materiais) e compressão (a pressão nos materiais), dão a muitas estruturas um efeito flutuante. Para os amantes de Lego, você pode tentar suspender partes das estruturas criando seus próprios arcos e pontes. Pontes de treliça, em particular, use tensão e compressão para fazer o trabalho. Também é importante ter em mente a rigidez do seu material, pois cederá mais ou menos sob pressão adicional.
Publicado originalmente em:13 de setembro de 2011
