LEVE E LORO APPLICAZIONI

Il principio di funzionamento della leva meccanica era noto già agli antichi (Archimede, secolo IV-III a.c.).
La leva, la più elementare delle macchine semplice è costituita, nella sua forma più schematica da un’asta rigida che ha la possibilità di ruotare intorno ad un punto fisso detto fulcro (F).
A un’estremità dell’asta si applica la forza che deve essere equilibrata o vinta, detta resistenza (R) o forza resistente e all’altra estremità la cosiddetta potenza (P) o forza motrice, ovvero la forza che deve equilibrare o vincere la resistenza. La distanza dal fulcro alla resistenza è detta braccio della resistenza (br), la distanza tra la potenza e il fulcro invece è detta braccio della potenza (bp).

La condizione di equilibrio statico della leva si scrive imponendo che il momento meccanico della potenza sia eguale al momento meccanico della resistenza rispetto al fulcro, ove il momento meccanico è definito come prodotto della forza per il braccio. In condizioni di equilibrio deve essere nulla la sommatoria dei momenti di tutte la forze agenti sulla leva



Da ciò si deduce che, quanto maggiore è il braccio della potenza rispetto al braccio della resistenza, tanto minore è la potenza richiesta per equilibrare (ed eventualmente vincere) la resistenza. Si parla pertanto di leva “vantaggiosa” se il braccio della potenza è minore del braccio della resistenza.
Tradizionalmente, le leve meccaniche vengono suddivise in tre categorie:

1. leva di primo genere, in cui il fulcro si trova tra la potenza e la resistenza. Tale leva può essere vantaggiosa, svantaggiosa o indifferente a seconda che il braccio della potenza sia maggiore, minore o uguale al braccio della resistenza;

2. leva di secondo genere, in cui il punto di applicazione della resistenza si trova tra il fulcro e il punto di applicazione della potenza. Tale leva è sempre vantaggiosa;

3. leva di terzo genere, in cui il punto di applicazione della potenza si trova tra il fulcro e il punto di applicazione della resistenza. Tale leva è sempre svantaggiosa.

ESEMPI DI LEVA

Leve di primo genere

Le leve di I genere sono vantaggiose quando F1 è minore di F2 perché il braccio F1 è maggiore del braccio di F2. Serve per sollevare pesi, ad esempio l’altalena su cui stanno persone con masse diverse. La più leggera si siede più lontano



Le leve di I genere sono svantaggiose quando la F1 è maggiore di F2 perché il braccio di F1 è minore di quello di F2.
Può essere utile per esempio si pensi al bambino F2 che può sollevare il padre F1.
Oppure posso sollevare oggetti lontani che non riesco a prendere in altro modo



Le leve di I genere sono indifferenti quando la P è uguale ad R perché il braccio della potenza è uguale al braccio della resistenza. Es: Bilancia a braccia eguali



Altri esempi di leve di I genere sono le forbici, le tenaglie, la stadera


Leve di secondo genere

Hanno il fulcro all’estremità.
- Hanno la resistenza fra il fulcro e la potenza.
- Sono sempre vantaggiose.
- a > b quindi P < R
- Esempi: lo schiaccianoci, la carriola, il trolley, il piede.



Il remo di una barca è una leva di secondo genere, in quanto il fulcro si trova all’incirca nel centro della pala immersa nell’acqua, la resistenza si trova nello scalmo (cioè nel punto di contatto tra il remo e la barca) e la potenza è applicata nel punto di impugnatura del remo.

Leve di terzo genere

- Queste leve sono sempre svantaggiose, ma sono molto usate perché permettono di afferrare e manipolare con precisione oggetti anche molto piccoli.
- Hanno la potenza fra il fulcro e la resistenza.
- Esempi: gli aghi, la canna da pesca, il braccio, le molle per il camino, le pinze per il ghiaccio...