Impara a usare le leve, che possono essere vantagiose, svantaggiose o indifferenti, e i momenti delle forze.

Le leve in fisica

Impara ad utilizzare le leve per sollevare dei solidi utilizzando i momenti delle forze.

Le leve sono macchine che sfruttano i momenti delle forze per eseguire lavori come per esempio sollevare qualcosa di pesante. Ne esistono di tre tipi:

  • di primo genere (vantaggiose, svantaggiose, indifferenti)
  • di secondo genere (sempre vantaggiose)
  • di terzo genere (sempre svantaggiose)

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Prerequisiti per imparare le leve

Le leve - Video

Per iniziare, guarda il video che introduce il funzionamento e la classificazione delle leve (in fondo alla lezione puoi trovare il video con gli esercizi correlati!).
 
Guarda su youtube: Le leve
 
Grazie alla Prof.ssa Daniela Molinari
Testo: Dal libro U. Amaldi, "Dalla mela di Newton al bosone di Higgs", vol. 1+2 plus, cap. 5, Zanichelli 

Le leve

Come possiamo sollevare un elefante di massa maggiore a £$1000 \ \text{kg}$£ solo avendo un sasso e una barra rigioda di ferro? Utilizzando le leve!

Una leva è una macchina che sfrutta i momenti delle forze per le esigenze umane (tipo sollevare qualcosa di pesante). È formata da un'asta rigida che ruota attorno ad un punto chiamato fulcro £$(F)$£. Il fulcro può essere agli estremi della leva oppure al centro.

Sull'asta agiscono due forze: 

  • la forza motrice £$(F_m)$£ che agisce sulla leva (di solito rappresentata dall'azione umana)
  • la forza resistente £$(F_r)$£ che resiste alla forza motrice (di solito rappresentata da un oggetto). 

Il braccio motore £$b_m$£ è la distanza dal fulcro del punto di contatto della forza motrice con la leva, il braccio resistente £$b_r$£ è la distanza dal fulcro del punto di contatto della forza resistente con la leva. 

Bracci e forze formano due momenti (motore e resistente) che agiscono sulla leva, la leva è in equilibrio quando la somma dei momenti è uguale a 0.

Quindi affinché la leva sia in equilibrio: £$b_m \cdot F_m = b_r \cdot F_r$£

Perciò per riuscire a sollevare il nostro elefante con una forza inferiore alla sua basterà avere un braccio motore maggiore.

Tipi di leve

Esistono tre tipi di leve: 

  • le leve di primo genere sono le leve in cui il fulcro è compreso tra i punti dove vengono applicate la forza motrice e la forza resistente. Esempi: le forbici o l'elefante dell'esempio precedente. 
  • le leve di secondo genere sono le leve in cui la forza resistente agisce tra la forza motrice e il fulcro. Esempi: la cariola e lo schiaccianoci. 
  • le leve di terzo genere sono le leve in cui la forza motrice agisce tra la forza resistente e il fulcro. Esempi: il bicipite umano o una pinzetta. 

Leve di primo genere

Le leve di primo genere sono le leve in cui il fulcro è compreso tra i punti dove vengono applicate la forza motrice e la forza resistente.

Queste leve possono essere:

  • vantaggiose, quando il braccio motore è più lungo del braccio resistente, il che comporta che si può sollevare una forza maggiore con una forza minore
  • svantaggiose, quando il braccio motore è più corto del braccio resistente
  • indifferenti, se i due bracci sono uguali. 

Esempi: le forbici o l'elefante dell'esempio precedente. 

Leve di secondo genere

Le leve di secondo genere sono le leve in cui la forza resistente agisce tra la forza motrice e il fulcro.

In queste leve il braccio motore è sempre maggiore di quello resistente perciò le leve di secondo genere sono sempre vantaggiose! Infatti grazie alla cariola riusciamo a sollevare un carico molto pesante con una forza modesta.

Esempi: la cariola e lo schiaccianoci.

Leve di terzo genere

Le leve di terzo genere sono le leve in cui la forza motrice agisce tra la forza resistente e il fulcro.

In queste leve il braccio resistente è sempre maggiore di quello motore, quindi le leve di terzo genere sono sempre svantaggiose

Esempi: il bicipite umano o una pinzetta.

Esercizi parte 1: le leve - video

Puoi esercitarti facendo gli esercizi proposti nel video e controllare guardando la correzione!

 

Guarda su youtube: Leve: esercizi

 

Grazie alla Prof.ssa Daniela Molinari

https://www.amolamatematica.it/

Testo: Dal libro U. Amaldi, "Dalla mela di Newton al bosone di Higgs", vol. 1+2 plus, cap. 5, Zanichelli 

Esercizi parte 2: le leve - video

Ecco un altro video con esercizi svolti sulle leve!

 

Guarda su youtube: Leve:esercizi di correzione

 

Grazie alla Prof.ssa Daniela Molinari

https://www.amolamatematica.it/

Testo: Dal libro U. Amaldi, "Dalla mela di Newton al bosone di Higgs", vol. 1+2 plus, cap. 5, Zanichelli