⚙️ Macchine semplici: meno forza, più facile

Può un pinguino piccolissimo sollevare un masso enorme? Con lo strumento giusto, sì! Oggi conosciamo le macchine semplici, che ci rendono il lavoro più facile.

Abbiamo cinque aiutanti: la leva, la carrucola, il piano inclinato, il verricello e la vite. Le macchine semplici cambiano la grandezza o la direzione della forza.

Prima la leva. Bastano una tavola e un fulcro. A un’estremità c’è la resistenza (R), cioè il carico, e sull’altra applichiamo la potenza (P), cioè la nostra forza. La parte dal fulcro al carico è il braccio della resistenza, quella dal fulcro alla forza è il braccio della potenza.

Stesso carico, stessa tavola. A sinistra il fulcro è lontano dal carico e il braccio della potenza è corto: serve molta forza. A destra il fulcro è vicino al carico e il braccio della potenza è lungo: basta poca forza. Più il braccio della potenza è lungo, meno forza serve.

Le leve sono dappertutto! Nell’apribottiglie e nella carriola la resistenza sta in mezzo. Nelle forbici è il fulcro a stare in mezzo. Anche la maniglia di una porta è lontana dalla cerniera per questo: la cerniera è il fulcro.

Ora la carrucola. La carrucola fissa è agganciata in alto e non si sposta. Tiriamo la corda verso il basso e il carico sale. La carrucola fissa cambia solo la direzione della forza: la forza non diminuisce.

La carrucola mobile sale insieme al carico. Un’estremità della corda è legata al soffitto. Poiché due tratti di corda sostengono il carico, la forza si dimezza. Ma mentre il carico sale di 40 centimetri, la corda va tirata di 80 centimetri.

Il piano inclinato è una rampa. Se invece di sollevare il carico in verticale lo spingiamo su una rampa, la strada si allunga ma la forza diminuisce. Più la rampa è lunga, meno forza serve.

Nel verricello la manovella disegna un cerchio più grande del cilindro piccolo su cui si avvolge la corda. Girare la manovella richiede meno forza. La vite invece è un piano inclinato avvolto intorno a un cilindro.

In ogni macchina semplice c’è lo stesso scambio: se la forza diminuisce, la strada si allunga. Quello che guadagniamo in forza lo paghiamo in strada. Per questo le macchine semplici rendono il lavoro più facile, ma non fanno guadagnare lavoro.

Riassumiamo: nella leva, più il braccio della potenza è lungo, meno forza serve. La carrucola fissa cambia la direzione, quella mobile dimezza la forza. Nel piano inclinato la strada si allunga e la forza diminuisce. In nessuna si guadagna lavoro. Ora provalo in Macchine ed energia!