leva

leva

Un rimedio alla fatica

«Datemi una leva e un punto d’appoggio e solleverò il mondo». Così sembra abbia detto Archimede dopo aver scoperto il principio della leva. Non servono, comunque, intenzioni tanto speciali per vedere una leva all’opera; basta guardarsi attorno perché molti oggetti di uso comune, oltre ad alcune parti del nostro corpo, sono azionati da leve

Quando le braccia non bastano

Sin dall’antichità gli esseri umani si sono resi conto che lavorare con le sole braccia richiede molta fatica e non sempre è indispensabile. In diversi casi possono venire in aiuto i bracci di una leva. La leva è costituita da un oggetto rigido che può ruotare attorno a un punto fisso detto fulcro. Agli estremi della leva si applicano due forze, la resistenza e la potenza, e le distanze tra i punti di applicazione di queste due forze e il fulcro sono i bracci della leva.

Strumenti come le forbici, lo schiaccianoci, le pinze e le tenaglie funzionano in base al principio della leva; sono leve anche la bilancia a bracci uguali e l’altalena a dondolo. Insomma, a ben vedere le leve non servono solo per svolgere in modo più efficiente e con poca fatica molte attività come sollevare, spostare, tagliare, rompere o afferrare oggetti, ma aiutano anche a divertirsi.

Archimede fu il primo a scoprire che il rapporto tra i bracci della resistenza e della potenza è inversamente proporzionale al rapporto tra le rispettive forze: vale a dire che più uno dei due valori cresce, più diminuisce l’altro. Non a caso si dice che una leva è vantaggiosa se la potenza viene applicata a una distanza dal fulcro maggiore della resistenza, svantaggiosa quando si verifica il contrario, perché la potenza da applicare è maggiore della resistenza che si deve vincere, mentre è indifferente quando i due bracci sono uguali.

Supponiamo di voler sollevare un masso facendo leva con un robusto bastone: in questo caso la resistenza è rappresentata dal peso del masso, la potenza dalla forza muscolare e il fulcro dal punto scelto per poggiare il bastone. Se si spinge sul bastone vicino al fulcro la forza da applicare per sollevare il masso è decisamente superiore a quella necessaria quando si agisce all’estremità libera, perché in questo secondo caso il braccio della potenza è maggiore.

Le leve non sono tutte uguali

Le leve vengono distinte in base alla posizione del fulcro rispetto al punto di applicazione della potenza e della resistenza.

Leve di primo genere. Hanno il fulcro tra la potenza e la resistenza, come accade nella bilancia a bracci uguali, nella stadera, nell’altalena a due bracci. Possono essere vantaggiose, svantaggiose o indifferenti a seconda della lunghezza dei bracci della potenza e della resistenza.

Leve di secondo genere. In questo caso la resistenza si trova tra il fulcro e la potenza, come accade nella carriola (la resistenza è il peso del carico, la potenza è la forza impartita dalle mani, mentre il fulcro è la ruota) o nello schiaccianoci (la resistenza è applicata in corrispondenza del guscio da rompere, la potenza all’altezza dell’impugnatura, il fulcro è la porzione terminale dello schiaccianoci dove le due parti simmetriche dell’attrezzo si uniscono).

Leve di terzo genere. Hanno la potenza tra il fulcro e la resistenza e quindi sono sempre svantaggiose perché il braccio della potenza è in ogni caso il più corto, ma permettono di manipolare con precisione oggetti piccoli (le pinzette per le ciglia) o afferrare ciò che sarebbe molto difficile maneggiare direttamente, per esempio un gelido pezzo di ghiaccio o un tizzone ardente.

I movimenti del corpo umano

Possiamo masticare, camminare, afferrare oggetti grazie alle leve che muovono diverse parti del nostro corpo. In questi casi la potenza è sempre fornita da un muscolo, la resistenza è il peso della parte del corpo che vogliamo muovere e il fulcro è l’articolazione tra le due ossa. Nel corpo umano esistono leve di diverso genere: la mandibola, per esempio, è una leva del primo genere, la caviglia una del secondo genere, mentre l’avambraccio è di terzo genere. In quest’ultimo caso il fulcro è rappresentato dal gomito, mentre la potenza, esercitata attraverso i muscoli del braccio, è applicata a un punto dell’avambraccio poco lontano dal gomito e la resistenza è applicata alla mano.