Fisica per giovanissimi 01 (Leve)

Un certo jymmy97 ha posto il seguente quesito sul Forum di Fisica delle Superiori.
” Le leve sono macchine semplici che riescono, se vantaggiose, a sollevare un determinato peso con una forza inferiore. Perché hanno questo comportamento? “.
Considerato che jymmy97 è proprio del ’97 e frequenta la Terza Classe della Scuola Media, nasce il problema di come aiutarlo a capire, senza dare per scontate conoscenze di Fisica, che, a quel livello scolastico, ancora non ha. Qualcuno vuol dare una mano?

jymmy97 si chiede come mai una forza F, applicata ad una leva, possa sollevare un peso P superiore.
Grenet gli ha suggerito un elegante esperimento, facilmente realizzabile, per osservare sperimentalmente la condizione di equilibrio.

Riprendo l’argomento, limitandomi alla domanda, così come formulata da jymmy97.
Con riferimento alla figura, sia A una cerniera, attorno a cui una leva AC, di peso supposto trascurabile, possa ruotare liberamente. Sia P il peso di un oggetto ed F una forza orientata verso l’alto.

Si comprende facilmente che se la cerniera non fosse rigidamente fissata a qualche supporto, essa ruoterebbe verso il basso. Il supporto, per mantenerla fissa, le applica una forza esterna R.
Ecco dunque che in questo sistema sembra che la forza F possa equilibrarne una maggiore P. In realtà la forza P viene equilibrata non dalla sola F, ma dall’insieme delle due forze F ed R entrambe rivolte verso l’alto.

Una risposta a Fisica per giovanissimi 01 (Leve)

  1. Grenet scrive:

    A jymmy97 direi di procurarsi un righello (da 20 oppure da 30 cm è perfetto) possibilmente senza buchi, un po’ di monetine tutte uguali (0,50 oppure 1€) e una matita di quelle a sezione esagonale.
    Per semplicità facciamo riferimento a un righello da 30 cm. Messo “tipo scivolo”, questo sta in equilibrio sulla superficie laterale della matita in corrispondenza della tacca 15 cm.
    Se ora jymmy97 mette 1 monetina con il diametro in corrispindenza dello 0 e un’altra in corrispondenza della tacca 30, il righello starà ancora in equilibrio. Perfetto.
    Ora jymmy97 aggiunge alla monetina presso la tacca 30 un’altra monetina. l’equilibrio si rompe, ma per tentativi esso può essere ristabilito e si vede:
    – che ora 1 monetina riesce a tenerne in equilibrio 2;
    – che la distanza tra le 2 monetine e la matita è minore rispetto a quella che c’è dal lato della singola moneta.
    jymmy97 può aggiungere 2,3,ecc. monetine in corrispondenza della tacca 30 e trovare nuovamente le posizioni di equilibrio per tentativi. Scoprirà che:
    – con 1 monetina si riesce a tenere in equilibrio più monetine
    – che la distanza lato tante monetine dalla matita cala mano mano.
    Si può dedurre che se crescono le monetine, deve calare la loro distanza dalla matita e viceversa.

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