Esercizi e teoria sulle leve per i Test di Ingresso

Negli esercizi di fisica applicata che compaiono nei test di ingresso, può essere richiesto di classificare la leva in base alla posizione del fulcro, della forza motrice e della resistenza, nonché di determinare la relazione tra i bracci e le forze in equilibrio. Qui si propone una spiegazione chiara di ciò che conviene ricordare per rispondere correttamente.

Struttura e specie di leve

Una leva è un’asta rigida capace di ruotare attorno a un punto fisso detto fulcro. Le due forze in gioco sono:

• Forza motrice (Fm), che tende a imprimere il movimento.
• Forza resistente (Fr), che si oppone al movimento.

La distanza dal fulcro al punto di applicazione di ciascuna forza è detta braccio:

• bm per la forza motrice.
• br per la forza resistente.

Le leve si classificano in:

1. Prima specie: fulcro tra Fm e Fr (esempio: forbici).
2. Seconda specie: resistenza tra fulcro e forza motrice (esempio: schiaccianoci).
3. Terza specie: forza motrice tra fulcro e resistenza (esempio: braccio umano).

Condizione di equilibrio

Quando la leva è in equilibrio, la somma dei momenti rispetto al fulcro è niente. Per due forze contrapposte si scrive:

$$F_m \cdot b_m=F_r \cdot b_r$$

Se questa relazione è rispettata, la leva non ruota.

Esempio con dati diversi

Si consideri una leva di prima specie con fulcro a 20 cm dal punto di applicazione della forza motrice e a 30 cm dalla forza resistente. Se la forza motrice è 10 N, la forza resistente necessaria per mantenere l’equilibrio è:

$$F_m \cdot b_m=F_r \cdot b_r \quad \Longrightarrow \quad 10 \mathrm{~N} \times 0,20 \mathrm{~m}=F_r \times 0,30 \mathrm{~m}$$

$$F_r=\frac{10 \times 0,20}{0,30}=\frac{2}{0,30} \approx 6,67 \mathrm{~N}$$

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