Leva (fisica)

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Tipi di leve: in alto una leva del primo tipo, in basso una del terzo

Una leva è una macchina semplice che trasforma il movimento.

Essa è composta da due bracci solidali fra loro (che ruotano cioè dello stesso angolo e con la stessa velocità angolare) incernierati per una estremità ad un fulcro, attorno al quale sono liberi di ruotare.

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 resistiva applicata al braccio della resistenza.

[modifica] Condizione di equilibrio

La condizione di equilibrio nella leva è la consueta condizione di equilibrio alla rotazione: la somma dei momenti delle forze ad essa applicate deve essere uguale a zero; poiché nella leva l'asse di rotazione è fisso e sono applicate solo due forze, è sufficiente uguagliare i moduli dei momenti:

$b_1 \cdot F_1 = b_2 \cdot F_2$ ,

dove:

$\vec F_1$ , è la forza applicata all'estremità del braccio $b 1$ (che farebbe ruotare la leva in un dato verso);
$\vec F_2$ è la forza applicata all'estremità del braccio $b 2$ (che farebbe invece ruotare la leva nel verso opposto).

Segue $\frac {b_1}{b_2} = \frac {F_2}{F_1}$ , ovvero il braccio e la forza su di esso applicata sono inversamente proporzionali.

[modifica] Vantaggio meccanico

Dalla condizione di equilibrio segue che imprimendo all'estremità del braccio lungo della leva un movimento con una determinata forza, l'estremità del suo braccio corto si muoverà con una forza moltiplicata di un fattore b₁/b₂, anche se percorrerà un cammino ridotto dello stesso fattore, e viceversa se l'azione viene invece compiuta sul braccio corto. Il rapporto tra le dimensioni dei bracci determina quindi il rapporto tra forza resistiva e forza da applicare.

[modifica] Classificazione delle leve

In base al rapporto tra forza resistiva e forza applicata (o potenza) le leve si distinguono in:

vantaggiose: se la forza applicata richiesta è minore della forza resistiva, ovvero se il braccio-resistenza è più corto del braccio-potenza (b_p / b_r > 1);
svantaggiose: se la forza applicata richiesta è maggiore della forza resistiva, ovvero se il braccio-resistenza è più lungo del braccio-potenza (b_p / b_r < 1);
indifferenti: se la forza applicata richiesta è uguale alla forza resistiva, ovvero se il braccio-resistenza è uguale al braccio-potenza (b_p / b_r = 1);

In base alla posizione reciproca del fulcro e delle forze le leve si distinguono in:

leve di primo genere: il fulcro si trova tra le due forze; possono essere vantaggiose, svantaggiose o indifferenti;

leve di secondo genere: la forza resistiva si trova tra fulcro e forza applicata (o potenza); sono sempre vantaggiose;

leve di terzo genere: la forza applicata (potenza) si trova tra fulcro e forza resistiva; sono sempre svantaggiose.

[modifica] Esempi di leve

La tabella seguente riporta alcuni semplici esempi di leve, indicando il fulcro, i punti di applicazione delle forze, il tipo di leva.

Leva	Fulcro	Forza resistiva	Forza applicata	Tipo
Forbici	Punto di taglio	Oggetto da tagliare	Impugnatura	I
Remo	Contatto tra remo e acqua	Scalmo	Manico	II
Carriola	Asse della ruota	Peso da trasportare	Manici	II
Braccio umano	Gomito	Mano	Muscoli del braccio	III

[modifica] Voci correlate

[modifica] Collegamenti esterni

Una applet dimostrativa sulle leve

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