La leva spiegata ai bambini
Quando giochi sull'altalena a bilico del parco con un amico, quando apri una bottiglia con l'apribottiglie, quando tagli un foglio con le forbici o spingi una carriola piena di terra, stai usando una leva. È una delle macchine più antiche e semplici del mondo, e ci permette di fare cose che con la sola forza delle braccia sarebbero impossibili.
In questa pagina scopriamo che cos'è una leva, come funziona, quali sono le sue parti, i tre tipi di leva e le leve nascoste nel nostro corpo. Scopriremo anche la famosa frase di Archimede che voleva sollevare il mondo intero! Alla fine trovi esperimenti facili con un righello e qualche moneta.
Che cos'è una leva
Una leva è una barra rigida, cioè che non si piega, che può ruotare intorno a un punto di appoggio. Può essere un bastone, un'asse di legno, una sbarra di metallo. Grazie alla leva possiamo sollevare o spostare oggetti pesanti usando meno forza.
La leva fa parte delle macchine semplici, insieme al piano inclinato, alla ruota, alla carrucola, al cuneo e alla vite. Gli esseri umani la usano fin dalla preistoria: probabilmente i primi uomini usavano già dei bastoni per sollevare le pietre o per scavare.
Le tre parti della leva
Ogni leva ha tre elementi importanti:
- Il fulcro: è il punto di appoggio, il punto fermo intorno al quale la leva ruota. Nell'altalena a bilico è il perno centrale.
- La resistenza: è il peso o l'oggetto che vogliamo sollevare o spostare.
- La potenza: è la forza che mettiamo noi, spingendo o tirando.
La distanza tra il fulcro e il punto in cui spingiamo si chiama braccio della potenza; la distanza tra il fulcro e il peso si chiama braccio della resistenza.
Il segreto della leva
Ecco la regola magica: più il nostro braccio è lungo, meno forza serve. Se spingiamo lontano dal fulcro e il peso è vicino al fulcro, possiamo sollevare un oggetto molto più pesante di noi.
Lo puoi scoprire sull'altalena a bilico: se tu sei più leggero del tuo papà, basta che lui si sieda più vicino al centro e tu all'estremità, e riuscirete a stare in equilibrio! E prova ad aprire una porta spingendo vicino alla maniglia, poi vicino ai cardini: vicino ai cardini fai molta più fatica, perché il tuo braccio di leva è cortissimo.
C'è però un "prezzo": se usi meno forza, devi muovere la tua estremità della leva per un tratto più lungo. Quello che risparmi in forza, lo paghi in distanza.
Archimede e il mondo sollevato
Il grande scienziato greco Archimede, che visse a Siracusa, in Sicilia, più di 2.200 anni fa, fu il primo a studiare con precisione come funzionano le leve e a spiegarle con la matematica. Era così convinto della loro potenza che, secondo la tradizione, pronunciò una frase diventata famosissima:
«Datemi un punto d'appoggio e solleverò il mondo.»
Voleva dire che, con una leva abbastanza lunga e un fulcro abbastanza solido, anche una sola persona potrebbe sollevare un peso gigantesco. Naturalmente la leva dovrebbe essere lunghissima, più lunga di quanto si possa immaginare, e non ci sarebbe un posto dove appoggiarla... ma l'idea è giusta!
I tre tipi di leva
Le leve si dividono in tre tipi, chiamati generi, a seconda di dove si trovano il fulcro, la resistenza e la potenza.
Leva di primo genere: il fulcro in mezzo
Il fulcro sta tra la potenza e la resistenza. Sono leve di primo genere l'altalena a bilico, le forbici, le pinze, la bilancia a due piatti e il piede di porco, la sbarra usata per sollevare oggetti pesanti o aprire casse.
Leva di secondo genere: il peso in mezzo
La resistenza sta tra il fulcro e la potenza. Queste leve sono sempre vantaggiose, cioè ci fanno risparmiare forza. Esempi: la carriola (il fulcro è la ruota, il carico sta in mezzo, noi solleviamo dai manici), lo schiaccianoci e l'apribottiglie.
Leva di terzo genere: la forza in mezzo
La potenza sta tra il fulcro e la resistenza. Queste leve non fanno risparmiare forza, anzi ne serve di più, ma permettono movimenti veloci e precisi. Esempi: le pinzette, la canna da pesca, la scopa e le pinze per il ghiaccio.
Un trucco per ricordarle: guarda che cosa c'è in mezzo. Fulcro in mezzo: primo genere. Resistenza in mezzo: secondo genere. Potenza in mezzo: terzo genere.
Le leve nel nostro corpo
Lo sapevi che il nostro corpo è pieno di leve? Le ossa funzionano come barre rigide, le articolazioni come fulcri e i muscoli come la forza che le muove.
- Il braccio: quando sollevi un libro piegando il gomito, il fulcro è il gomito, il muscolo bicipite tira l'avambraccio poco sotto il gomito e il libro è nella mano. È una leva di terzo genere: serve un po' più di forza, ma la mano si muove veloce e lontano.
- Il piede: quando ti alzi sulle punte, il fulcro è la punta del piede, il peso del corpo è al centro e il polpaccio tira il tallone verso l'alto. È una leva di secondo genere!
- La testa: quando annuisci, il fulcro è in cima alla colonna vertebrale, e i muscoli del collo muovono la testa come un'altalena a bilico: leva di primo genere.
Scopri di più sulle ossa in lo scheletro umano spiegato ai bambini.
Esperimenti e attività sulla leva
Da fare: la leva con il righello
- Appoggia un righello su una matita messa di traverso sul tavolo: la matita è il fulcro. Metti una moneta a un'estremità del righello. Ora premi con un dito all'altra estremità: la moneta si solleva! Prova a spostare la matita più vicino alla moneta e poi più lontano: in quale caso fai meno fatica? Poi prova a mettere tre monete da un lato: quante monete servono dall'altro per stare in equilibrio, spostando la matita?
Da fare: caccia alle leve
- Cerca in casa tutte le leve che riesci a trovare: in cucina, in bagno, nell'astuccio, in garage. Per ognuna, prova a capire dov'è il fulcro, dove sta la resistenza e dove metti la forza. Poi dividile nei tre generi!
Da provare al parco
- Sull'altalena a bilico, prova a stare in equilibrio con amici di peso diverso cambiando la posizione in cui vi sedete. Chi deve avvicinarsi al centro, il più pesante o il più leggero?
Le leve lavorano meglio se l'attrito nel fulcro è basso: scopri perché.
In breve: la leva in 5 punti
- La leva è una barra rigida che ruota intorno a un punto d'appoggio, chiamato fulcro.
- Ha tre elementi: il fulcro, la resistenza (il peso) e la potenza (la nostra forza).
- Più lontano dal fulcro spingiamo, meno forza serve.
- Esistono leve di primo, secondo e terzo genere, a seconda di che cosa c'è in mezzo.
- Archimede disse: «Datemi un punto d'appoggio e solleverò il mondo».
Domande frequenti sulla leva
Che cos'è una leva?
È una macchina semplice formata da una barra rigida che ruota intorno a un punto d'appoggio, chiamato fulcro, e che ci aiuta a sollevare o spostare pesi con meno forza.
Quali sono i tre tipi di leva?
Primo genere, con il fulcro in mezzo (come le forbici); secondo genere, con la resistenza in mezzo (come la carriola); terzo genere, con la potenza in mezzo (come le pinzette).
Chi ha scoperto la leva?
La leva si usa fin dalla preistoria, ma il primo a spiegarne le regole con la matematica fu Archimede, scienziato greco vissuto a Siracusa.
Ci sono leve nel corpo umano?
Sì: le ossa fanno da barre, le articolazioni da fulcri e i muscoli da forza. Braccio, piede e testa funzionano come leve.
