Le leve scambiano forza e distanza — Ingegneria, 11–13 anni
Una leva può facilitare un compito usando una barra rigida e un punto di appoggio, ma ottenere più forza richiede di solito un movimento maggiore.
Una leva gira intorno a un punto di appoggio
Una leva è una barra rigida che gira intorno a un punto fisso chiamato fulcro. Spingendo una parte, un’altra si muove. Le distanze dal fulcro contano: un braccio lungo può produrre una rotazione maggiore di uno corto con la stessa spinta.
Perché usare una leva
Alcuni lavori richiedono più forza di rotazione di quanta una persona possa applicare comodamente, per esempio sollevare un coperchio pesante o svitare un bullone bloccato. Avvicinare il fulcro al carico rende più lungo il braccio della spinta. Serve così meno forza, ma il manico deve percorrere una distanza maggiore.
Sollevare con una leva
Un carico di 60 newton si trova a 0,2 metri dal fulcro. Spingi a 0,6 metri dal fulcro. Per l’equilibrio, sforzo × braccio dello sforzo è uguale a carico × braccio del carico. Quindi sforzo × 0,6 = 60 × 0,2 = 12, e lo sforzo vale 20 newton, ignorando le perdite.
Meno forza non significa meno lavoro
È facile pensare che una leva crei energia perché rende più facile sollevare un oggetto pesante. L’errore è comprensibile: si nota la spinta minore, ma non il movimento più lungo. Una leva scambia forza e distanza: in condizioni ideali, l’energia fornita è circa uguale a quella ricevuta.
Le leve sono dentro gli strumenti di ogni giorno
Un apribottiglie, una carriola, le forbici e le pinzette usano l’azione di una leva, anche se i fulcri sono in posizioni diverse. Gli ingegneri scelgono queste posizioni secondo il compito: sollevare, tagliare o spostare con precisione un oggetto piccolo. Anche braccia e dita usano ossa e articolazioni come leve.
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