Il principio della leva si fa risalire ad Archimede di Siracusa (287 a.C. – 212 a.C.), che, secondo la tradizione, per esprimere il suo entusiasmo in merito, avrebbe esclamato Datemi una leva e solleverò il mondo.
Perché serve conoscere il principio della leva?
Il principio di funzionamento della leva consente di sollevare grandi carichi con una forza modesta. Funzionano in base al principio della leva strumenti come le forbici, lo schiaccianoci, le pinze, le tenaglie; sono leve anche la bilancia a bracci uguali e l’altalena a bilico.
Che cos’è una leva?
Una leva è una macchina semplice, costituita da un’asta rigida che ruota attorno a un punto fisso, detto fulcro (F). A un’estremità dell’asta è applicata la forza da vincere, la resistenza (R), e all’altra la forza adatta a vincere la resistenza, la potenza (P).
La distanza della resistenza dal fulcro è il braccio della resistenza (br), quella della potenza dal fulcro è il braccio della potenza (bp).
Quando una leva è in equilibrio? – Legge di equilibrio delle leve
Una leva è in equilibrio se il prodotto della potenza (P) per il proprio braccio (bp) è uguale al prodotto della resistenza (R) per il proprio braccio (br), ovvero se potenza e resistenza sono inversamente proporzionali ai rispettivi bracci: P x bp = R x br, ovvero P : R = br : bp.
Quando le leve sono vantaggiose, svantaggiose o indifferenti?
Si dice che se:
bp › br la leva è vantaggiosa (esempi: l’apribottiglia, la carriola e lo schiaccianoci).
bp ‹ br leva svantaggiosa (esempi: la pinza che si utilizza in cucina per prendere i dolci o i cubetti di ghiaccio, la pala e la canna da pesca).
bp = br la leva è indifferente (esempio, la carrucola usata per sollevare carichi pesanti).
Quanti tipi di leve ci sono? – Leve di primo, secondo e terzo genere
Le leve non sono tutte uguali, ma si distinguono in leve di primo, secondo e terzo genere in base alla posizione di resistenza, potenza e fulcro.
Leve di primo genere
Nelle leve di primo genere il fulcro è posto tra la potenza e la resistenza. L’altalena a bilico e la bilancia a bracci uguali sono esempi di leve di primo genere; le forbici, così come le tenaglie, sono formate da due leve di primo genere. Le leve di primo genere possono essere vantaggiose, svantaggiose e indifferenti, rispettivamente se il braccio della potenza è più lungo, più corto o uguale a quello della resistenza.
Leve di secondo genere
Nelle leve di secondo genere il fulcro è posto a un’estremità della leva, la potenza all’estremità opposta, e la resistenza sta tra fulcro e potenza. Una leva di secondo genere è sempre vantaggiosa, perché il braccio della resistenza è sempre inferiore a quello della potenza, cioè br ‹ bp. La carriola e lo schiaccianoci sono esempi di leve di secondo genere.
Leve di terzo genere
Nelle leve di terzo genere il fulcro è posto a un’estremità della leva, la resistenza a un’estremità opposta, e la potenza sta tra fulcro e resistenza. Una leva di terzo genere è sempre svantaggiosa, perché il braccio della potenza è sempre inferiore a quello della resistenza, cioè br › bp. La pinza per dolci è un esempio di leva di terzo genere.
