by Bianca Altieri
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LE LEVE
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LE LEVE
Molto spesso capita che la sola forza che esercitiamo su un corpo particolarmente grande o pesante rispetto a noi non sia sufficiente a far spostare, o a sollevare il corpo.
Per questo, si utilizzano dei macchinari appositi, detti macchine semplici; queste permettono di agire su un corpo applicando una forza al nostro posto, una forza molto più potente della nostra. Queste macchine sono, ad esempio, le leve o le carrucole.
Il loro funzionamento si basa sul fatto che la forza che viene applicata sul corpo (detta forza motrice) riesce ad equilibrare, e a vincere, un’altra forza di intensità o direzione diversa (detta forza resistente).
Infatti, nel caso della carrucola, la forza che si esercita sulla corda della stessa, che viene tirata verso il basso, permette di vincere la forza-peso dell’oggetto appeso al gancio, che quindi viene sollevato verso l’alto.
Le leve sono un particolare tipo di macchine semplici, presenti frequentemente nella vita quotidiana; esse permettono di aumentare o ridurre le forze.
Le leve sono formate da un corpo rigido, spesso un’asta, che può ruotare attorno ad un punto fisso, detto fulcro.
Chiamiamo la forza resistente e la forza motrice rispettivamente Fr e Fm; le loro istanze dal fulcro si indicano con br e bm (definiti bracci resistente e motore rispetto al fulcro).
Nel caso in cui i momento delle forze che agiscono hanno stesso modulo, ma versi opposti, la leva è in equilibrio; quindi, in particolare, la somma dei momenti della forza resistente e di quella motrice è uguale a zero:
Fr⋅br= Fm⋅bm
Possiamo anche affermare che una leva è in equilibrio se vale la seguente proporzione:
Fm:Fr=br : bm
Molto spesso, non è necessario applicare una forza motrice molto grande, o comunque maggiore di quella resistente, per utilizzare la leva; infatti, l’esito dell’operazione dipende molto anche dalle lunghezze dei bracci delle forze in gioco.
Infatti, nel caso in cui la forza motrice è minore di quella resistente, sarà sufficiente utilizzare un braccio motore che sia maggiore di quello resistente.
La posizione del fulcro rispetto alle due forze, quindi, è molto importante; esso, infatti, influenza le lunghezze reciproche dei due bracci; in base a tale posizione, quindi, vengono classificate le leve:
- se il fulcro di trova tra le due forze si hanno leve di primo genere, come sono ad esempio le forbici; se la forza motrice è minore di quella resistente, questo tipo di leva risulta vantaggiosa se il braccio motore è maggiore di quello resistente; sono svantaggiose altrimenti;
- se la forza resistente si trova tra il fulcro e la forza motrice, si hanno leve di secondo genere; queste leve, come lo schiaccianoci, risultano sempre vantaggiose, qualunque siano le forze applicate, e qualunque sia la lunghezza die rispettivi bracci;
- se la forza motrice si trova tra il fulcro e la forza resistente, si hanno leve di terzo genere; in questo caso, invece, le leve risultano sempre svantaggiose, quindi riducono le forze che vengono applicate su di esse;
Consideriamo una leva di terzo genere, in equilibrio sotto l’azione di una forza resistente di 5,7 N; sapendo che il braccio resistente misura 80 mm, e quello motore 55 mm, calcoliamo la forza motrice che equilibra la leva.
Sapendo che una leva (di qualsiasi tipo) è in equilibrio quando il momento della forza motrice è uguale a quello della forza resistente, possiamo applicare tale relazione per calcolare la forza resistente necessaria:
Fr⋅br= Fm⋅bm → Fm=Fr⋅brbm
ricordiamoci di esprimere le grandezze nella giusta unità di misura:
Fr=5,7N
bm=55mm=0,55cm
br=80mm=0,80cm
Sostituendo troviamo, quindi:
Fm=5,7N⋅0,80cm0,55cm=8,3N
Published: Apr 27, 2020
Latest Revision: Apr 27, 2020
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