Introduzione
Le leve sono macchine semplici che aiutano a sollevare o spostare oggetti pesanti con minore sforzo.
Ogni giorno usiamo le leve senza accorgercene. Le forbici, lo schiaccianoci e l'altalena funzionano grazie a questo principio. Gli esseri umani le usano da migliaia di anni. Anche il nostro corpo contiene molte leve naturali.
Gli elementi della leva
Una leva è formata da un'asta rigida che ruota attorno a un punto fisso. Questo punto si chiama fulcro ed è fondamentale per il funzionamento. Sulla leva agiscono sempre due forze diverse e opposte.
La prima forza si chiama potenza ed è quella applicata da chi usa la leva. La seconda forza si chiama resistenza e corrisponde al peso da vincere. La distanza tra il fulcro e ogni forza si chiama braccio. Il braccio determina quanto sarà efficace la leva.
La legge di equilibrio
Una leva è in equilibrio quando il prodotto della potenza per il suo braccio uguaglia quello della resistenza. Questa è la cosiddetta legge delle leve, scoperta da Archimede. In formula si scrive: P × bP = R × bR.
Se il braccio della potenza è più lungo, basta una piccola forza per vincere un grande peso. Questa proprietà rende le leve strumenti molto utili nel lavoro quotidiano. Archimede diceva di poter sollevare il mondo con una leva abbastanza lunga.
I tre generi di leve
Le leve si dividono in tre generi in base alla posizione del fulcro. La classificazione dipende da dove si trovano fulcro, potenza e resistenza. Ogni genere ha caratteristiche e utilizzi differenti.
Nella leva di primo genere il fulcro sta tra potenza e resistenza. Un esempio è l'altalena oppure le forbici. Questa leva può essere vantaggiosa o svantaggiosa. Dipende dalla lunghezza dei due bracci.
Secondo e terzo genere
Nella leva di secondo genere la resistenza si trova tra il fulcro e la potenza. Un esempio classico è la carriola usata in giardino. Questa leva è sempre vantaggiosa perché serve meno forza del peso da sollevare. Anche lo schiaccianoci funziona così.
Nella leva di terzo genere la potenza si trova tra il fulcro e la resistenza. Un esempio sono le pinzette o la canna da pesca. Questa leva è sempre svantaggiosa perché serve più forza del peso. In cambio però permette movimenti rapidi e precisi.
Le leve nel corpo umano
Il nostro corpo è ricco di leve formate da ossa, muscoli e articolazioni. Le articolazioni funzionano come fulcri attorno ai quali si muovono le ossa. I muscoli forniscono la potenza necessaria al movimento.
Quando pieghiamo l'avambraccio usiamo una leva di terzo genere. Quando ci alziamo sulle punte dei piedi usiamo una leva di secondo genere. Studiare le leve aiuta a capire meglio il funzionamento del nostro organismo. La fisica e la biologia sono quindi strettamente collegate.