L.Buccellato - a.s. 2005/06 Una delle caratteristiche distintive della specie umana è la capacità...

L.Buccellato - a.s. 2005/06

Una delle caratteristiche distintive della specie umana è la capacità di fabbricare strumenti con i quali costruirne altri.

Strumenti come il martello, le forbici o la sega sono come un prolungamento materiale delle mani dell'uomo che permettono di lavorare con maggiore precisione e velocità i materiali con cui si costruiscono gli oggetti.


Moltissime attività dell’uomo si basano sull’uso di strumenti che permettono di sollevare, spostare o tagliare oggetti, anche grandi e pesanti, con poco sforzo.

In fisica questi strumenti vengono chiamati MACCHINE

Una MACCHINA è un qualsiasi dispositivo adatto a vincere una forza, detta RESISTENZA, con la forza attiva dell’uomo, cioè la forza muscolare, detta POTENZA.

Macchine


Le macchine più importanti che hanno facilitato nei secoli il lavoro dell'uomo e dalle quali sono derivati poi tutti i più sofisticati meccanismi sono: la VITE, la LEVA e il PIANO INCLINATO

Le macchine sempliciLe macchine semplici sono chiamate così perchè non si possono scomporre in macchine ancora più elementari. Altre macchine, infatti, si possono considerare combinazioni di più macchine semplici. Esse potenziano enormemente la forza muscolare.


La leva è una macchina semplice

La LEVA è un’asta rigida che può girare intorno a un punto fisso detto FULCRO (F) Su di essa agiscono due forze contrapposte: ad una estremità dell’asta si applica la forza che deve essere vinta, RESISTENZA (R) e, all’altra estremità, la forza adatta a vincere la resistenza, POTENZA (P).

Fulcro

Forza resistente

Forza motrice


La leva è una macchina semplice

La distanza della resistenza dal fulcro si chiama braccio della resistenza (br) e la distanza della potenza dal fulcro si chiama braccio della potenza (bp)

F

forza resistente

forza motrice

braccio della R

R

P

braccio della P

Legge delle Leve

Una leva è in equilibrio quando

R x br = P x bp

Momento della resistenza = Momento della

potenza

P : R = br : bp

Potenza e Resistenza sono inversamente proporzionali ai loro bracci


Se una leva ci consente di vincere una grande resistenza con una piccola potenza allora la riteniamo vantaggiosa

V=R

P

Definiamo vantaggiovantaggio il rapporto tra la resistenza e la potenza

Quando P è inferiore a R, la leva si dice vantaggiosa

P < R

Quando P è maggiore rispetto a R, la leva si dice svantaggiosa

P > R

Quando P è uguale a R, la leva si dice indifferente

P = R

Pertanto:

http://scuolaworld.provincia.padova.it/roncalli/didattica/macchine/pg007.html

http://scuolaworld.provincia.padova.it/roncalli/didattica/macchine/pg009.html


Leva di 1° Genere

Una leva è di primo genere se il fulcro si trova fra il punto di applicazione della Resistenza e quello della Potenza.

Fulcro

P

R

(bp)

(br)

Essa pertanto può essere:

vantaggiosa se il braccio della potenza è più lungo di quello della resistenza;

svantaggiosa se il braccio della potenza è minore;

indifferente se la lunghezza dei due bracci è uguale.


Leva di 2° Genere

Una leva di questo genere è sempre vantaggiosa perchè il braccio della potenza è sempre più lungo di quello della resistenza.

Una leva è di secondo genere se il punto di applicazione della Resistenza si trova fra il fulcro e il punto di applicazione della Potenza.

Esempi: remo della barca, carriola, pedale della bicicletta, freno d'auto, apribottiglia, schiaccianoci.

bp

br

P

R

Fulcro


Leva di 3° Genere

Una leva di questo genere è sempre svantaggiosa perchè il braccio della potenza è sempre più corto di quello della resistenza.

Essa viene comunque usata perchè permette di prolungare lo spazio d'azione e fare movimenti più precisi.

Una leva è di terzo genere se il punto di applicazione della Potenza si trova fra il fulcro e il punto di applicazione della Resistenza.

Esempi: canna da pesca, vanga, pinza a molla.

P

Rbr

bp

Fulcro


Quesito n°1

R = 100 kg

br = 90 cm

P = 75 kg

l (asta) = ?

Lunghezza dell’asta = br + bp = 90 cm + ……

bp = R x br = 100 x 90 = 120 cm P 75

P : R = br : bp

Con un’asta rigida si deve sollevare un masso di 100 kg. Il braccio della resistenza è lungo 90 cm e si applica una potenza di 75 kg. Quanto è lunga l’asta?


Quesito n°1

Con un’asta rigida si deve sollevare un masso di 100 kg. Il braccio della resistenza è lungo 90 cm e si applica una potenza di 75 kg. Quanto è lunga l’asta?

R = 100 kg

br = 90 cm

P = 75 kg

l (asta) = 210 cm

Lunghezza dell’asta = br + bp = 90 cm + 120 cm = 210 cm

bp = R x br = 100 x 90 = 120 cm P 75

P : R = br : bp


Quesito n°2

R = 60 kg

br = 225 cm

bp = 150 cm

P = ?

P : R = br : bp

P = R x br = 60 x 225 = 90 kg bp 150

Una persona dal peso di 60 kg è seduta su un’altalena ad una distanza dal fulcro di 225 cm, un’altra persona è seduta ad una distanza di 150 cm e l’altalena è in equilibrio. Quanto pesa quest’ultima?


Quesito n°3

In una leva di 1° genere la resistenza è di 80 kg ed è applicata a 40 cm dal fulcro.

Quale dovrà essere l’intensità della potenza, applicata a 80 cm dal fulcro, affinché la leva risulti in equilibrio?

R = 80 kg

br = 40 cm

bp = 80 cm

P = ?

P

R

(bp=80cm)

(br=40cm)

Fulcro

P : R = br : bp

P = R x br = 80 x 40 = 40 kg bp 80

P : 80 = 40 : 80


Quesito n°3


Mantieni invariati i due bracci e completa la seguente tabella calcolando i valori della potenza al variare della resistenza

R = 80 kg

br = 40 cm

bp = 80 cm

P = 40 kgP

R

(bp=80cm)

(br=40cm)

Fulcro

R(kg)

P(kg)

20 30 40 6050

1P = R x br = R x 40 = R x 1 = ….. kg bp 80 2 2


Quesito n°3


Indica con x la resistenza e con y la potenza e scrivi la relazione che lega y a x

Riporta sul piano cartesiano i valori ottenuti nella tabella e disegna il grafico; quale tipo di grafico ottieni?

Quali osservazioni puoi fare?

x (R) 20 30 40 50 60y (P) 10 15 20 25 30

0

10

20

30

40

0 50 100

R (resistenza)

P (

po

ten

za)

y (P)

Y = X 2

R(kg)

P(kg)

20 30 40 6050

10 15 20 25 30


Quesito n°4


a) Quale dovrà essere l’intensità della potenza applicata a 60 cm dal fulcro, affinché la leva risulti in equilibrio?

b) Mantieni invariati i due bracci e completa la seguente tabella calcolando i valori della potenza al variare della resistenza

c) Indica con x la resistenza e con y la potenza e scrivi la relazione che lega y a x

d) Riporta sul piano cartesiano i valori ottenuti nella tabella e disegna il grafico; quale tipo di grafico ottieni?

e) Quali osservazioni puoi fare?

R P

br

bp

R(kg)

P(kg)

30 45 60 9075


R P

br

bp R = 15 kg

br = 20 cm

bp = 60 cm

P = ?

P = R x br = 15 x 20 = 5 kg bp 60

P : R = br : bp

P : 15 = 20 : 60

a) Quale dovrà essere l’intensità della potenza applicata a 60 cm dal fulcro, affinché la leva risulti in equilibrio?

Quesito n°4


R P

br

bp R = 15 kg

br = 20 cm

bp = 60 cm

P = ?

P : R = br : bp

b) Mantieni invariati i due bracci e completa la seguente tabella calcolando i valori della potenza al variare della resistenza

R(kg)

P(kg)

30 45 60 9075

10 15 20 25 30

1P = R x br = R x 20 = R x 1 = ….. kg bp 60 3 3

Y = X 3

Quesito n°4


R P

br

bp

c) Indica con x la resistenza e con y la potenza e scrivi la relazione che lega y a x

d) Riporta sul piano cartesiano i valori ottenuti nella tabella e disegna il grafico; quale tipo di grafico ottieni?

Y = X 3

x (R) 30 45 60 75 90y (P) 10 15 20 25 30

0

10

20

30

40

0 50 100

R (resistenza)

P (

po

ten

za)

y (P)

Quesito n°4


Quesito n°5

Franco e Mario, che pesano rispettivamente 30 kg e 40 kg, si siedono alle due estremità di un asse che funziona da altalena. Franco si pone a 200 cm dal fulcro dell’asse.

a) A quale distanza dal fulcro deve mettersi Mario perché l’altalena sia in equilibrio?

b) A quale distanza dal fulcro dovrà mettersi un altro ragazzo che pesa 60 kg?

c) Mantieni invariata la resistenza (30 kg) e il suo braccio (200 cm) e completa la tabella calcolando i valori della potenza e del relativo braccio:

d) Indica con x la potenza e con y il suo braccio e scrivi la relazione che lega y a x

e) Riporta sul piano cartesiano i valori ottenuti nella tabella e disegna il grafico; quale tipo di grafico ottieni?

f) Quali osservazioni puoi fare?

P(kg)

bp(cm)

10 30 6040

300 120


P(kg)

bp(cm)

10 30 6040

300 120

x (P) 10 20 30 40 50 60y (bp) 600 300 200 150 120 100

0

200

400

600

800

0 20 40 60 80

P (potenza)

bp

(b

racc

io p

ote

nza

)

y (bp)

a)150 cm

b)100 cm

c)

Quesito n°5

e)

600

20

200 150

50

100

d) y = 6000 x

L.Buccellato - a.s. 2005/06 Una delle caratteristiche distintive della specie umana è la capacità...

Documents

Transcript of L.Buccellato - a.s. 2005/06 Una delle caratteristiche distintive della specie umana è la capacità...