Le macchine semplici
Vengono dette macchine semplici quelle che non possono essere scomposte in parti più elementari.
- Leva (carrucola, verricello, argano)
- Piano inclinato (cuneo, vite)
La leva è formata da un’asta rigida che può ruotare intorno a un punto fisso detto fulcro (F), consente di sollevare grandi carichi con una forza modesta. È uno strumento che semplifica la vita di tutti i giorni: le forbici, lo schiaccianoci, le pinze, ecc.
- Forza motrice (FM), è la forza applicata alla macchina
- Forza operatrice (FR), è la forza da equilibrare o da vincere
Classificazione delle leve
- 1° genere (vantaggiose o interfulcrate), quando il braccio della FM è maggiore di quello della FR, (es. pinza, tenaglia)
- 2° genere (sempre vantaggiose o interresistenti) quando il braccio della FM è sempre maggiore di quello della FR (es. schiaccianoci, cesoia)
- 3° genere (svantaggiose o interpotenti) quando il braccio della FM è sempre minore di quello della FR (es. pinzetta)
Teorema dei momento delle leve
Il prodotto di una forza per la sua distanza dal fulcro (braccio) è detto momento della forza. Quando una leva è in equilibrio il momento della forza resistente (MR) è uguale al momento della forza motrice (MM).
| MR = MM | MR = FR x r
MM = FM x m |
FR x r = FM x m |
Il funzionamento della leva ci aiuta a capire come nell’antichità gli uomini siano stati in grado di spostare enormi blocchi di pietra.
La Carrucola o puleggia (IMG)
È una macchina semplice costituita da un disco scanalato, capace di ruotare intorno al proprio asse, che ha la funzione di tirare una fune.
- Carrucola fissa (equivale ad una leva di 1° genere) né vantaggiosa né svantaggiosa FM = FR
- Carrucola mobile (equivale ad una leva di 2° genere) sempre vantaggiosa FM = FR/2
l verricello (IMG)
È formato da un tamburo (asse) orizzontale intorno al quale si avvolge una fune o una catena, e da una manovella o ruota.
L’argano è un verricello ad asse verticale
Sono due macchine sempre vantaggiose FM > FR
Il piano inclinato (IMG)
È costituito da un piano che forma un angolo con il suo piano orizzontale. Permette di sollevare corpi pesanti (FR) facendoli scorrere sul piano applicando una forza motrice (FM) minore. È tanto più vantaggioso quanto minore è la pendenza (i tornanti delle strade, la vite, il cuneo, scivolo)
Il cuneo (IMG)
È formato da un prisma di materiale duro (acciaio, legno) a sezione triangolare, è una macchina semplice vantaggiosa (sommatoria di due piani inclinati)
La vite (IMG)
Rappresenta l’applicazione del piano inclinato avvolto su un cilindro. La FM viene applicata sulla vite per mezzo di una chiave o di una manovella.
La ruota (IMG)
È una delle più importanti macchine mai inventate. Prima come ruota da vasaio, poi applicata ai carri. La ruota si comporta come una leva a 360° che gira intorno a un punto centrale fisso, chiamato perno, ma poiché la ruota è molto più grande del perno, in un giro essa compie una distanza maggiore, spostando via via i carichi sul suolo.
Il cacciavite
È una ruota che lavora al contrario, la sua impugnatura è più grande della punta, così quando si gira l’impugnatura la punta si muove con una forza maggiore.