Argomento: Le leve

Una leva è costituita da un’asta rigida con un asse fisso, detto fulcro. Ad essa generalmente sono applicate due forze, la resistenza e la forza motrice o potenza.

A seconda della reciproca posizione del fulcro, della resistenza e della forza motrice possiamo avere tre tipi di leve.

• Leve di primo genere
• Leve di secondo genere
• Leve di terzo genere

 

Leva di primo genere

 

Se il fulcro F si trova tra la resistenza R e la forza motrice P, la leva si dice di primo genere.

 

 

La condizione di equilibrio è espressa dall’uguaglianza dei moduli dei momenti della resistenza e della forza motrice rispetto al fulcro. Perciò, detti b ed a i bracci della resistenza e della forza motrice si ha:

P ×a = R ×b,

cioè le due forze applicate sono inversamente proporzionali ai loro bracci.

Pertanto:

1. se a > b risulta P < R e la leva si dice vantaggiosa;
2. se a < b risulta P > R e la leva si dice svantaggiosa;
3. se a = b risulta P = R e la leva si dice indifferente.

 

La leva di primo genere può essere vantaggiosa, svantaggiosa o indifferente a seconda che il braccio della forza motrice risulti rispettivamente maggiore, minore o uguale al braccio della resistenza.

Sono esempi di leve di primo genere le forbici e la bilancia. In particolare, la bilancia è una leva di primo genere a bracci uguali che si adopera per il confronto dei pesi. Schematicamente è costituita da un’asta rigida, detta giogo, con i tre punti caratteristici della leva: un punto di applicazione della resistenza, relativo al peso incognito, l’asse di rotazione O, corrispondente al fulcro, e un punto di applicazione della forza motrice, corrispondente al peso noto.

 

 

Indicati con a e b i bracci dei due pesi P e P’, la condizione di equilibrio, come uguaglianza dei due momenti, è espressa dalla relazione:

P ×a = P’ ×b.

Poiché siamo nell’ipotesi che a = b, segue che

P = P’,

cioè il peso incognito P’ è uguale al peso noto P, necessario perché la bilancia sia in equilibrio.

 

 

Leva di secondo genere

 

Nella leva di secondo genere il fulcro F si trova ad un’estremità dell’asta e la resistenza R è applicata in un punto compreso tra il fulcro e la forza motrice P.

 

 

La condizione di equilibrio è espressa ancora dall’uguaglianza dei moduli dei momenti della resistenza e della forza motrice rispetto al fulcro. Perciò, detti b ed a i bracci della resistenza e della forza motrice si ha:

P ×a = R ×b,

in cui a è sempre maggiore di b per definizione. La leva di secondo genere è perciò sempre vantaggiosa, in quanto nelle condizioni di equilibrio la forza motrice P è minore della resistenza R.

Sono esempi di leve di secondo genere lo schiaccianoci, il remo di una barca (in cui il fulcro si trova nel punto in cui il remo è immerso nell’acqua)e la carriola.

 

 

Leva di terzo genere

 

In questo tipo di leva, la forza motrice P si trova tra il fulcro F e la resistenza R.

 

 

Poiché la condizione di equilibrio è espressa ancora dall’uguaglianza dei moduli dei momenti della resistenza e della forza motrice rispetto al fulcro, si ha:

P ×a = R ×b,

dove b ed a sono rispettivamente i bracci della resistenza e della forza motrice. Poiché, per definizione, a è minore di b, risulta sempre P > R. La leva di terzo genere è perciò sempre svantaggiosa.

Un esempio di leva di terzo genere è costituito dalle pinzette.