Le leve sono un argomento di fisica da conoscere e capire bene.
Infatti, sapere come funzionano le leve è utile nella vita reale, ad esempio se devi trovare un modo per spostare un oggetto pesante, a scuola, per compiti e interrogazioni, nei test di ammissione alle facoltà ad accesso programmato.
In questo articolo trovi tutta la teoria spiegata con le immagini, le formule sulle leve e i tipi di leve con esempi. In più, guarda la videolezione con l’esercizio sulle leve svolto dal nostro tutor di fisica.
Definizione di leva
Cosa sono le leve?
Le leve sono macchine semplici formate da un’asta che si muove intorno a un punto fermo, detto fulcro.
Le leve vengono usate dagli uomini per uno scopo definito, che può essere quello di rompere, sollevare o spostare un oggetto.
Questo tipo di macchina si basa sul principio di equilibrio dei momenti, per cui azionando la leva tramite l’applicazione di una forza motrice si genera una forza resistente che viene sfruttata per raggiungere lo scopo umano per cui quella leva è stata creata.
Le leve: spiegazione semplice
Il meccanismo di funzionamento delle leve non è complicato.
Come già detto, le leve sono formate da un punto fermo, che può trovarsi al centro della leva o ai suoi estremi, e da un’asta rigida che ruota intorno a questo punto. Su questa macchina agiscono due forze:
- la forza motrice Fm, spesso applicata dall’uomo
- la forza resistente Fr, esercitata dall’oggetto
La forza motrice viene applicata sul braccio motore, la cui lunghezza va dal fulcro al punto di contatto tra le leva e la forza motrice stessa.
La forza resistente viene esercitata sul braccio resistente, che va dal fulcro al punto in cui si trova l’oggetto.
Qual è la condizione di equilibrio della leva? Quando il momento della forza motrice è uguale e contrario al momento della forza resistente.
Mm = Mr
Formule leve
Come si calcolano le leve?
Dati:
- bm = braccio motore
- br = braccio resistente
- Fm = forza motrice
- Fr = forza resistente
la formula delle leve è semplice:
bm · Fm = br · Fr
Dalla formula si deduce che se voglio spostare l’oggetto ma la mia forza è inferiore alla sua, devo avere un braccio motore maggiore rispetto al braccio resistente.
Come si calcola la forza motrice e quali sono le formule inverse delle leve:
- forza motrice formula Fm = (br · Fr) / bm
- forza resistente Fr = (bm · Fm) / br
- braccio motore bm = (br · Fr) / Fm
- braccio resistente br = (bm · Fm) / Fr
Tipi di leve
Come vengono classificate le leve? Ci sono due modi per classificare le leve.
Una prima classificazione si basa sul rapporto tra Fr e Fm, ossia tra forza resistente e motrice. Quindi avremo leve vantaggiose, svantaggiose e indifferente:
- leve vantaggiose, quando la forza motrice richiesta è minore rispetto a quella resistente, ovvero il braccio resistente è più corto del braccio motore;
- leve svantaggiose, quando la forza motrice richiesta è maggiore di quella resistente, cioè se il braccio resistente è più lungo del braccio motore;
- leve indifferenti, quando le due forze sono uguali e i due bracci hanno la stessa lunghezza.
Una seconda classificazione, si basa sulla posizione del fulcro. Quindi avremo:
leve di primo genere: il fulcro si trova tra le due forze;
leve di secondo genere: la forza resistente agisce tra il fulcro e la forza motrice;
leve di terzo genere: la forza motrice viene applicata tra il fulcro e la forza resistente.
Riassumendo. Quali leve sono sempre vantaggiose? Le leve di secondo genere sono sempre vantaggiose perché il braccio motore è maggiore del braccio resistente. Per il motivo uguale e contrario, le leve di terzo genere sono sempre svantaggiose.
Le leve di primo genere possono essere vantaggiose, svantaggiose o indifferenti. Sono vantaggiose se il fulcro è più vicino alla forza resistente e quindi il braccio motore maggiore. Sono svantaggiose se il fulcro è più vicino alla forza motrice. Sono indifferenti se equidistante.
Esempi di leve
Ecco alcuni esempi di leve, che di certo avrai visto e usato nella tua vita:
- esempi leve di primo genere: forbici e tenaglie
- esempi leve di secondo genere: schiaccianoci e carriola
- esempi leve di terzo genere: pinzette e tagliaunghie
Se invece preferisci studiare attraverso un video, guarda la videolezione sulle leve con la teoria e un problema svolto dal nostro tutor di fisica.
Video e immagini nel testo di Robert Panai, tutor WAU!
Immagine in evidenza di Nick Demou da Pexels
