Per capire le leve e le macchine semplici è necessario far riferimento ad un argomento precedente: Le macchine, la meccanica e le forze.
Cosa sono le macchine semplici?
Le macchine possono essere “semplici” o “complesse”.
♦ Una macchina è complessa se può essere “scomposta” in macchine più elementari;
♦ Una macchina semplice, invece, è una macchina “elementare” che non può essere scomposta in macchine ancora più elementari.
Le macchine semplici, in pratica, sono le macchine che erano già disponibili nell’antichità, basate sulla forza muscolare. Un qualsiasi dispositivo atto a vincere una forza (resistenza) con la sola forza muscolare (forza motrice) è detta macchina semplice.
Macchine semplici sono la leva, la carrucola, il verricello, l’argano, la ruota, ecc.
Le leve
La leva è la macchina semplice più importante. Da essa derivano quasi tutte le macchine semplici (come carrucola, ruota, ecc.).
La leva è formata da un’asta rigida che può ruotare intorno ad un punto fisso detto fulcro (F). Il principio di funzionamento della leva consente di sollevare grandi carichi con una forza modesta.
La forza applicata alla macchina (o dall’uomo) è detta forza motrice (FM), la forza da vincere (ad esempio un peso) è detta forza resistente (FR).
La distanza tra fulcro e forza resistente è detta braccio resistente. La distanza tra fulcro e forza motrice è detta braccio della forza motrice.
Classificazione delle leve
Le leve vengono classificate in base alla posizione del fulcro rispetto in alla forza motrice FM e alla la forza resistente FR:
Leva di 1° genere INTERFULCRO – il fulcro si trova tra la forza motrice e la forza resistente (esempi: altalena, tenaglia, forbici, ecc.).
Leva di 2° genere INTERRESISTENTE – Il fulcro si trova ad una estremità e la forza resistente si trova in mezzo (es. schiaccianoci, cariola, ecc.).
Leva di 3° genere INTERPOTENTE – Il fulcro si trova ad una estremità e la forza motrice si trova in mezzo (es. pinzette, canna da pesca, ecc.).
La leva si dice vantaggiosa se con una piccola forza motrice si può vincere una forza resistente più grande.
Più il fulcro è vicino alla forza resistente, più la leva è vantaggiosa (perché il braccio della forza motrice è più grande di quello della forza resistente).
- La leva di 1° genere è VANTAGGIOSA solo se il braccio della forza motrice è maggiore di quello della forza resistente.
- La leva di 2° genere è sempre VANTAGGIOSA.
- La leva di 3° genere è sempre SVANTAGGIOSA
Macchine semplici derivanti dalla leva
Esistono delle macchine semplici che derivano dalla leva (sono, in pratica, forme particolari di leve).
Esse sono la carrucola, il verricello, l’argano e la ruota.
Altre macchine semplici
Altre macchine semplici sono costituite dal piano inclinato e dalle sue applicazioni (cuneo e vite).