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Leva di primo genere

Che cosa si intende per leva di primo genere?

Una generica leva è una macchina semplice costituita da un’asta rigida su cui agiscono due forze, dette rispettivamente resistenza e potenza o forza motrice, ed indicate con R e P.

L’asta può ruotare attorno ad un punto fisso che viene detto fulcro della leva.

A seconda della posizione del fulcro rispetto a quella della resistenza e della potenza, una leva può essere classificata in: leva di primo genere, leva di secondo genere e leva di terzo genere.

In questa sezione studieremo le leve di primo genere.

Definizione di leva di primo genere

Una leva si dice di primo genere se il fulcro si trova tra il braccio della potenza e quello della resistenza; per questo esse sono anche dette leve interfulcrate:

leva di primo genere

Guadagno di una leva di primo genere

Si definisce guadagno di una leva il rapporto tra la forza resistente e la forza motrice:

G = R/P

Dalla equazione:

P ∙ bp = R ∙ br

che rappresenta la condizione di equilibrio di una leva, si ha che:

R / P = bp / br

Pertanto il guadagno di una leva si può esprimere anche in funzione dei bracci:

G = bp / br

Se il braccio della potenza è superiore al braccio della forza resistente allora il guadagno sarà superiore all’unità, per cui la leva è vantaggiosa.

Se il guadagno è compreso tra 0 e 1 la leva sarà svantaggiosa.

Se il guadagno è invece pari a 1 la leva è indifferente.

Esempio di leva di primo genere

Un esempio di leva di primo genere sono le forbici e le cesoie:

esempio di leva di primo genere

Nella figura sopra possiamo osservare come il braccio della forza motrice sia superiore a quello della forza resistenza, per cui la leva è di tipo vantaggiosa; tuttavia esistono anche delle forbici con lama molto più lunga per effettuare tagli di precisione.

In queste tipo di forbice il braccio della resistenza è maggiore di quello della potenza: si impiegherà dunque più fatica per il taglio, ma si ottiene un risultato più preciso. Quindi anche una leva svantaggiosa può avere la sua funzionalità.

Altri esempi di leve di primo genere sono i seguenti:

esempi di leve di primo genere

La leva di primo genere è tipica della bilancia a due bracci.

Esercizio

In una leva di primo genere la resistenza è rappresentata da una massa di 15 Kg posta a 6 cm dal fulcro.

Il braccio della potenza è costituito da un’asta variabile in lunghezza ed assume le seguenti misure (in cm): 2, 3, 5, 6, 10, 15, 30.

Calcolare quali devono essere i rispettivi valori della forza motrice affinchè la leva sia in equilibrio.

Sistemare i dati così ricavati in un’apposita tabella che mostri l’andamento del valore assunto dalla forza motrice e dal suo braccio; riportare i dati in un diagramma cartesiano e discutere l’andamento della curva così ottenuta.

Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: esercizio su una leva di primo genere.

Esercizi sulle leve

Li trovi qui: esercizi sulle leve.

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