“Datemi una leva e vi solleverò il mondo”. Sarebbe questa la frase pronunciata da Archimede per indicare il principio della leva
La leva è una macchina semplice costituita da due bracci che ruotano con lo stesso angolo e con la stessa velocità angolare, incernierati per un’estremità a un fulcro, attorno a cui sono liberi di ruotare.
È utilizzata per vincere delle forze resistenti con l’applicazione di forze motrici.
Parti della leva
Le parti fondamentali sono:
- il fulcro intorno a cui ruotano i bracci di leva.
- bracci della leva che servono per l’applicazione della potenza e della resistenza.
I bracci di una leva sono anche indicati con i termini di braccio-potenza (P) e braccio-resistenza (R). Il primo è il braccio dove si applica una forza per equilibrare la forza resistente presente all’altro braccio.
Il braccio-potenza ha lunghezza pari alla distanza tra fulcro F e punto applicazione di P
Il braccio-resistenza ha lunghezza pari alla distanza tra fulcro F e punto applicazione di R
A seconda della posizione del fulcro e dei punti di applicazione delle forze si hanno tre tipi di leve
Leve di primo genere
tipi di leve
Sono leve in cui il fulcro si trova tra la forza motrice e la forza resistente. Esse possono essere vantaggiose, svantaggiose o indifferenti.
Sono vantaggiose se la forza applicata richiesta è minore della forza resistente, ovvero se il braccio-resistenza è più corto del braccio-potenza
Sono svantaggiose se la forza applicata richiesta è maggiore della forza resistente, ovvero se il braccio-resistenza è più lungo del braccio-potenza.
Se il braccio-resistenza è uguale al braccio-potenza sono indifferenti
Esempi sono le forbici e le tenaglie Possiamo trovare esempi di leve di primo genere anche all’interno del corpo umano. Un ottimo esempio è la testa e il collo. La testa è il carico e il collo è il fulcro. La forza che applichiamo con i muscoli del collo determina se il cranio rimane fermo, si muove in avanti o indietro, a sinistra o a destra.
Leve di secondo genere
Sono leve in cui il fulcro è un estremo e la potenza si applica sul secondo estremo per vincere la resistenza al centro. In queste leve il braccio-potenza è sempre maggiore rispetto al braccio-resistenza e pertanto sono sempre vantaggiose
Esempi sono il remo e lo schiaccianoci. Possiamo trovare leve di secondo genere anche nel corpo umano. Ad esempio, i piedi quando ci si mette in punta di piedi. Le dita fungono da fulcro, con il peso del corpo come carico. Lo sforzo proviene dai muscoli del polpaccio, che applicano forza per sollevare i talloni da terra.
Leve di terzo genere
Sono leve in cui la forza motrice agisce tra fulcro e forza resistente. In esse il braccio-resistenza è più lungo del braccio-potenza e sono quindi sempre svantaggiose
Esempi sono la pinzetta e il prendi ghiaccio. Per un esempio di leva di terzo genere nel corpo umano, possiamo guardare cosa succede quando solleviamo qualcosa usando un braccio. Lo sforzo proviene dai muscoli della parte superiore del braccio, appena sopra il gomito, noti come bicipiti. L’articolazione del gomito è il fulcro e il carico è nella mano.
Vantaggio meccanico
Una leva fornisce un vantaggio meccanico che rappresenta quanto una macchina semplice moltiplica una forza applicata. La posizione dello sforzo, del carico e del fulcro determinerà il tipo di leva e la quantità di vantaggio meccanico che la macchina fornisce. Più lo sforzo è lontano dal fulcro, più è facile spostare il carico.
Il vantaggio meccanico è pari al rapporto tra sforzo e carico e alla distanza tra sforzo e fulcro e alla distanza tra carico e fulcro
