La leva è una macchina semplice che consiste in un'asta rigida capace di ruotare attorno ad un punto fisso chiamato FULCRO CHE è soggetto all’azione di due forze tradizionalmente dette l’una POTENZA e l’altra RESISTENZA La distanza fra la resistenza e il fulcro La distanza fra il fulcro e la potenza prende il nome di prende il nome di BRACCIO DELLA RESISTENZA (R) BRACCIO DELLA POTENZA (P) Potenza resistenza Braccio della resistenza br Braccio della potenza bp P Asta rigida R Fulcro Creiamo una leva con un righello e del cordoncino e utilizziamo le monetine come forza-peso per RESISTENZA E POTENZA Alla fine dell’attività di laboratorio compiliamo insieme la seguente tabella: BRACCIO DELLA POTENZA BRACCIO DELLA RESISTENZA DA QUALE PARTE PENDE LA RIGA? NUMERO DI MONETE DISTANZA FULCRO NUMERO DI MONETE DISTANZA FULCRO 4 2 cm 4 4 cm resistenza 4 5 cm 4 3 cm potenza 4 2 cm 4 2 cm equilibrio 4 2 cm 2 4 cm equilibrio Quale condizione deve verificarsi affinché la riga sia in equilibrio? Numero di monete x cm = numero monete x cm ANALIZZANDO I DATI RACCOLTI SI ARRIVA ALLA SEGUENTE UGUAGLIANZA: P x bp = R x br E QUINDI ALLA SEGUENTE PROPORZIONE: P : br = R : bp Possiamo affermare che: L’equilibrio si ottiene quando il braccio della potenza per la potenza è uguale alla resistenza per il braccio della resistenza E quindi: Prima di andare avanti chiariamo la definizione di forza Una forza è ogni cosa che può modificare lo stato di quiete o di moto di un corpo o che può anche deformarlo CONTINUA LE LEVE APPROFONODISCI LE FORZE Le leve possono essere: Una leva è vantaggiosa quando bp è più lungo di br In una leva vantaggiosa per sollevare un certo peso (R) è sufficiente una forza inferiore (P) del peso da sollevare. R br bp > br Una leva è svantaggiosa quando br è più lungo di bp In una leva svantaggiosa per sollevare un certo peso (R) è necessaria una forza maggiore (P) del peso da sollevare. br bp < br R Una leva è indifferente quando bp è lungo come br In una leva indifferente per sollevare un certo peso (R) è sufficiente una forza (P) uguale a quel peso. br R bp = br ESISTONO TRE TIPI DI LEVA Di definiscono leve di primo genere quelle leve in cui il fulcro si trova sempre fra la potenza e la resistenza. Possono essere vantaggiose, svantaggiose o indifferenti a seconda della lunghezza dei bracci della potenza e della resistenza Di definiscono leve di secondo genere quelle leve in cui il la resistenza si trova sempre fra il fulcro e la potenza R P Per definizione sono sempre vantaggiose P R F Di definiscono leve di terzo genere quelle leve in cui la potenza si trova sempre fra il fulcro e la resistenza R Per definizione sono sempre svantaggiose R P P Il piano inclinato è una macchina semplice che mi consente di far salire un’oggetto con una forza minore di quella del suo peso… ...quindi è particolarmente utile nel sollevamento di corpi pesanti. Un esempio tangibile dell’applicazione di questa macchina semplice si ha ad esempio nelle rampe di accesso ad enti pubblici per la riduzione delle barriere architettoniche La forza peso F (Resistenza) che corrisponde alla diagonale del parallelogramma può essere scomposta in una forza F1 parallela al piano inclinato e una forza F2 ad essa perpendicolare. La componente F2 essendo perpendicolare al piano inclinato, non ha alcuna influenza sullo sforzo (Potenza) per far risalire l’oggetto, quindi bisogna vincere solo la componente F1 parallela al piano inclinato che è minore dell’intera F1 F F2 forza peso F. Il PIANO INCLINATO è una macchina vantaggiosa video Il cuneo, formato dall’unione di due piani inclinati, scompone la potenza in due direzioni, perpendicolari ai due piani che lo costituiscono; nel materiale in cui è inserito, per esempio un ceppo di legno, vengono quindi applicate due forze divergenti. Il cuneo è una macchina vantaggiosa, perché la potenza è sempre inferiore alla resistenza alla resistenza La vite è una macchina semplice che deriva dal piano inclinato, Lo sforzo da compiere per far penetrare una vite è tanto minore quanto più piccolo è il suo passo, ossia la distanza tra due spire successive. La carrucola è da considerarsi una particolare leva di primo genere costituita da un disco girevole solcato intorno al quale viene fatta passera una fune: • Il fulcro corrisponde al perno • La resistenza è il peso da sollevare • La potenza è la forza applicata è per sollevarlo La carrucola è una leva indifferente Si tratta comunque di uno strumento utile perché permette di sollevare un peso tirando una corda dall’alto piuttosto che piegare la schiena e portarlo dal basso verso l’alto Il verricello è una macchina semplice costituita da un tamburo cilindrico, ad asse orizzontale, intorno al quale si avvolge una fune o una catena in virtù della rotazione R di una ruota o manovella L’argano è invece un verricello ad asse verticale usato prevalentemente per spostare carichi molto consistenti Entrambe la macchine sono leve di 1° genere sempre vantaggiose perché il braccio della potenza (braccio della manovella) è sempre maggiore rispetto al braccio della resistenza Una forza è ogni cosa che può modificare lo stato di quiete o di moto di un corpo o che può anche deformarlo Esempio Prendiamo un’automobilina giocattolo e leghiamola ad uno spago. Finche non tiriamo, il giocattolo rimane fermo; ma se tiriamo lo spago il giocattolo si muove Su di un corpo agiscono due o più forze, sommando i loro effetti agiscono come una sola forza detta forza risultante che si indica con una R. La forza risultante si ottiene combinando tra loro i vettori che rappresentano le diverse forze componenti. La risultante di due forze concordi è una forza che ha lo stesso punto di applicazione ,la stessa direzione, lo stesso verso delle forze componenti e per intensità la somma delle loro intensità. La risultante di due forze discordi è una forza che ha lo stesso punto di applicazione, la stessa direzione delle forze componenti, lo stesso verso della forza maggiore e per intensità la differenza delle loro intensità. Un vettore è un elemento geometrico rappresentato da un segmento orientato, munito cioè di una freccia in una delle sue estremità, e caratterizzato da quattro elementi: modulo: rappresenta la lunghezza del vettore; direzione: la retta su cui giace il vettore; verso: il verso è indicato dalla punta della freccia; punto di applicazione: il punto da cui parte il vettore opposte - F1 = F 2 F1- F2= 0 Se i ragazzi della figura impiegano la stessa forza nel tirare la corda, Le due forze si bilanciano e la forza risultante è nulla: si ha una condizione di equilibrio e di fatto non si verifica nessuno spostamento Se le forze hanno lo stesso punto di applicazione ma verso e direzioni differenti, la risultante si trova con la «regola del parallelogramma» CONTINUA LE LEVE IL PIANO INCLINATO