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“Datemi un punto d'appoggio e solleverò il mondo”. (Archimede) Le leve Le leve sono macchine semplici che consentono di svolgere lavoro con minore energia. LA LEVA è una macchina semplice Le macchine semplici: Vi sono sei macchine semplici: la leva l'asse della ruota la puleggia il piano inclinato la vite il cuneo. Esse aiutano l'uomo a compiere diverse specie di lavoro: sollevare, trasportare, ruotare, tirare e tagliare. Combinando insieme le macchine semplici, si hanno le macchine complesse. Per lo più le macchine complesse sono destinate ad eseguire compiti specifici. Le macchine semplici sono chiamate così perché non si possono scomporre in macchine ancora più elementari. Esse potenziano enormemente la forza muscolare. Le macchine più importanti che hanno facilitato nei secoli il lavoro dell'uomo e dalle quali sono derivati poi tutti i più sofisticati meccanismi sono: la leva, la vite e il piano inclinato. I bracci di una leva sono anche indicati con i termini di braccio-potenza (P) e braccio-resistenza (R); il primo è il braccio al quale bisogna applicare una forza per equilibrare la forza resistente applicata all'altro braccio. Le leve sono classificate in base alla posizione relativa di resistenza, potenza e fulcro. LE LEVE DI PRIMO GENERE Nelle leve di primo genere (le pinze) il fulcro sta tra resistenza e potenza. Altri esempi: altalena, forbici, tenaglie,bilancia a due bracci LEVE DI SECONDO GENERE Nelle leve di secondo genere (lo schiaccianoci) la resistenza sta tra potenza e fulcro. Altri esempi: carriola, taglierina, apribottiglia… LEVE DI TERZO GENERE In quelle di terzo genere (la molletta per lo zucchero) la potenza viene applicata tra fulcro resistenza. E' una leva che non amplifica la potenza, ma il movimento. Altri esempi: pinze,canna da pesca, molle per il camino… L’EQUILIBRIO DELLE LEVE Una leva è in equilibrio se il prodotto della potenza per il braccio è uguale al prodotto della resistenza per il proprio braccio cioè: P x bp = R x br es: l’altalena Ma anche P : R = br : bp Legge di equilibrio di una leva L’uso delle leve è sempre vantaggioso? Bp> br la leva è vantaggiosa Bp< br la leva è svantaggiosa Bp= br la leva è indifferente Esercizi: Per spostare un masso che pesa 102 kg, quanta potenza sarà necessaria, sapendo che il fulcro dista 400cm dalla potenza e 40 cm dalla resistenza? Se il masso pesa 102 kg esso offre una resistenza di F=m a= 102 x 9,8N=1000 N circa Per la legge di equilibrio della leva possiamo scrivere: E quindi avremo P : R = br : bp P:1000N= 40:400 Da cui 1000x40: 400=100N Con una potenza di 100 N la leva sarà in equilibrio; per spostare il masso basta una potenza leggermente superiorea 100 N (circa 10 Kg) ad es una potenza di 110 N Conclusione: la leva risulta vantaggiosa per R=1000N e P=110N 2. Su una leva, a 15 cm dal fulcro, èposto un peso di 30 Kg. Quale peso deve essere posto a 45 cm dal fulcro perché la leva resti in equilibrio? CONOSCERE IL CORPO UMANO: MUSCOLI e LEVE LE LEVE del CORPO UMANO I muscoli scheletrici (che rappresentano l'elemento attivo del movimento), inserendosi sulle ossa (che rappresentano l'elemento passivo del movimento), per mezzo della contrazione muscolare determinano il movimento. Questo è possibile grazie anche alle articolazioni (che rappresentano l'elemento di congiunzione e perno delle ossa). Tutto l'apparato locomotore è basato su un sistema di leve. Questa situazione determina che, tutte le volte che c'è movimento, si produce una leva che può essere di primo, di secondo o di terzo tipo. FULCRO asse di rotazione (di solito l'articolazione, ma può anche essere un punto di appoggio o di presa); POTENZA punto in cui viene applicata la forza (di solito l'origine o l'inserzione muscolare, non il ventre muscolare); RESISTENZA punto in cui viene generata la resistenza stessa (un peso, lo spostamento di un segmento corporeo, la gravità, ecc.). 14 CONOSCERE IL CORPO UMANO: MUSCOLI e LEVE Le leve del corpo umano 1° genere 2° genere 15 3° genere CONOSCERE IL CORPO UMANO: MUSCOLI e LEVE Articolazione di appoggio del capo Atlanto – Occipitale. Leva di 1° GENERE In questo caso SVANTAGGIOSA bP è < di bR FULCRO = ARTICOLAZIONE Resistenza = PESO del CAPO POTENZA = MUSCOLI SPLENICI (posteriori del collo) 16 CONOSCERE IL CORPO UMANO: MUSCOLI e LEVE Sollevamento sugli avampiedi Flessione plantare del piede dalla stazione eretta Leva di 2° GENERE VANTAGGIOSA bP è > di bR FULCRO = DITA RESISTENZA = PESO che grava sulla CAVIGLIA POTENZA = MUSCOLI GEMELLI (esercitano una trazione sul Tendine di Achille) 17 CONOSCERE IL CORPO UMANO: MUSCOLI e LEVE Articolazione del Gomito Flessione dell’avambraccio sul braccio Leva di 3° GENERE SVANTAGGIOSA bP è < di bR FULCRO = ARTICOLAZIONE del GOMITO RESISTENZA = PESO dell’AVAMBRACCIO e della eventuale massa sostenuta dalla mano POTENZA = Forza esercitata dal M. BICIPITE BRACHIALE 18 CONOSCERE IL CORPO UMANO: MUSCOLI e LEVE L’articolazione del gomito col braccio disteso è più svantaggiosa dell’articolazione del gomito col braccio raccolto vicino al tronco poiché in questo caso si può aumentare il braccio della potenza (Bp) e diminuire quello della resistenza (Br). 19
