FISICA
Le macchine semplici
Le macchine sono congegni che l'uomo utilizza per equilibrare e per vincere forze, dette forze
resistenti, impiegando altre forze, dette forze motrici.
Se la forza motrice è minore della forza resistente, diciamo che la macchina è vantaggiosa; nel caso
contrario, diciamo che è svantaggioso.
Una macchina è semplice quando si impiega una sola forza motrice per equilibrare e vincere una
sola forza resistente. Le macchine semplici fondamentali sono la leva e il piano inclinato.
Dalla leva derivano le carrucole (fissa e mobile), il paranco, il verricello e l'argano.
Dal piano inclinato derivano la vite e il cuneo.
Infine, il torchio deriva il suo principio di funzionamento sia dalla leva sia dal piano
inclinato.
LA LEVA
La leva è una macchina semplice costituita da un'asta rigida che può ruotare attorno a un punto,
detto fulcro.
Sulla leva agiscono due forze: la forza resistente, o resistenza (R), e la forza motrice, o potenza
(P).
Anche il fulcro, però, esercita una forza. Essa si chiama reazione vincolare (V) o forza di reazione
del fulcro, perché reagisce all'azione della resistenza e della potenza; questa forza, esercitata in
genere dall'elemento che contiene o sorregge il fulcro (per esempio, il perno metallico di uno
schiaccianoci o la struttura portante di un'altalena) va tenuta presente da chi progetta o usa una leva,
il cui fulcro deve poter sopportare gli sforzi a cui è sottoposto.
La distanza tra il punto di applicazione della potenza e il fulcro si chiama
braccio della potenza e si indica con p; la distanza tra il punto di
applicazione della resistenza e il fulcro si chiama braccio della resistenza e si
indica con r
Una volta conosciute le parti della leva e le forze che vi agiscono, per capirne
il funzionamento occorre considerare la sua condizione di equilibrio: per
vincere la resistenza, infatti, la potenza deve essere in grado di alterare tale
condizione.
I VARI TIPI DI LEVA
Le leve vengono classificate in base alla posizione che la potenza e la
resistenza assumono nei confronti del fulcro.
Si ha la leva di primo genere quando il fulcro è situato tra la potenza e la
resistenza.
La leva di primo genere è vantaggiosa quando il braccio della potenza (forza
motrice) è maggiore del braccio della resistenza; in questo caso, infatti, per la
relazione prima ricordata (P : R = r : p), per ottenere la condizionedi
equilibrio occorre applicare una forza motrice di intensità minore a quella della resistenza.
Se il braccio della potenza è minore del braccio della resistenza la leva è Vantaggiosa.
Se, infine, il braccio della potenza è uguale a quello della resistenza la leva è indifferente.
Nella leva di primo genere il fulcro reagisce con una forza (V) avente intensità pari alla somma
delle altre due forze e verso contrario.
Sono leve di primo genere l'altalena, la bilancia a stadera e le tenaglie.
Si ha la leva di secondo genere quando la resistenza è posta tra il fulcro e la potenza.
Questo tipo di leva è sempre vantaggiosa, perché il braccio della potenza è
sempre maggiore del braccio della resistenza.
Nella leva di secondo genere il fulcro reagisce con una forza avente intensità pari
alla differenza tra la resistenza e la potenza (R - P) e verso uguale a quello della
potenza.
Sono leve di secondo genere lo schiaccianoci, (composto da
due leve di secondo genere con il fulcro in comune), la
carriola e l'apribottiglie.
Si ha la leva di terzo genere quando la potenza sta tra il
fulcro e la resistenza.
La leva di terzo genere è sempre svantaggiosa, perché il
braccio della potenza è sempre minore del braccio della
resistenza.
Nella leva di terzo genere il fulcro reagisce con una forza avente intensità
uguale alla differenza tra la potenza e la resistenza (P - R) e verso uguale a
quello della resistenza.
Sono esempi di leva di terzo genere la pinza a molle, la scopa e la canna da
pesca.
