Le levette consentono di applicare una forza di entrata in un punto della leva per creare una forza di uscita diversa in un altro punto della leva. La leva, che è la forza di uscita divisa per la forza di input, può essere maggiore o minore di uno, a seconda delle esigenze. La caratteristica fondamentale di una leva è il fulcro, un punto sulla leva tenuta ferma mentre altre parti si muovono. Le leve di prima classe hanno il fulcro tra le forze di input e di output. Le leve della seconda e terza classe hanno il fulcro a un'estremità. Con leve di seconda classe, la forza di ingresso si trova all'estremità opposta e la forza di uscita più vicina al fulcro; con leve di terza classe, è vero il contrario.
Leva di prima classe: Forbici
Disegna due linee che si incrociano con una piccola angolazione per rappresentare le lame di una forbice. Etichetta una piccola distanza dal perno, o fulcro, come L_paper = 1,5 centimetri.
Etichetta una distanza maggiore dal fulcro come L_handle = 12 centimetri.
Utilizza la formula F_handle_L_handle = F_paper_L_paper per calcolare la leva, o vantaggio meccanico, che è F_paper /F_handel = L_handel /L_paper = 8.
Calcola la distanza di cui hai bisogno per spostare la maniglia in modo che le lame si incrocino di 2 millimetri nel punto di contatto con la carta usando 2 millimetri_L_handel /L_paper = 2 millimetri_12 /1,5 = 1,6 centimetri. L'obiettivo è far sì che le lame delle forbici esercitino una grande forza sulla carta su una piccola distanza. Per fare ciò, si applica una forza più piccola ma è necessario spostare le maniglie a una distanza maggiore.
Leva di seconda classe: chiave inglese
Disegna una chiave inglese girando un dado. Etichettare la distanza dal centro del dado, che è il fulcro, al bordo esterno del dado come L_nut = 1 centimetro. Etichetta la distanza dal centro del dado alla fine della chiave come L_wrench = 20 centimetri.
Disegna una freccia all'estremità della chiave inglese e etichettala come F_wrench. Supponiamo che occorrano 1.500 Newton per allentare il dado, equivalente a 337,2 libbre. Disegna una freccia all'esterno del dado ed etichettala come F_nut = 1.500 Newton.
Calcola F_wrench utilizzando la formula F_wrench_L_wrench = F_nut_L_nut per ottenere F_wrench = F_nut * L_nut /L_wrench = 75 Newton, equivalente a 16,9 libbre. È necessario applicare 16,9 libbre di forza per iniziare a girare il dado.
Calcolare la leva come F_nut /F_wrench = 1.500 /75 = 20.
Leva di terza classe: Giunto a gomito
Disegna un gomito piegato semplificato con l'osso del braccio superiore - l'omero - che incontra l'osso dell'avambraccio - l'ulna - a 90 gradi. L'articolazione è il fulcro.
Disegna il muscolo bicipite dall'estremità della spalla dell'omero all'ulna in un punto vicino all'articolazione. Etichettare la distanza dal giunto al bicipite L_bicep = 2 pollici. Identifica la distanza dall'articolazione alla fine dell'ulna, dove si troverebbe la mano, come L_hand = 16 pollici.
Disegna una freccia alla mano e etichettala come F_hand = 10 libbre di forza. Disegna una freccia lungo il bicipite ed etichettala come L_bicep.
Calcola F_bicep usando la formula F_bicep_L_bicep = F_hand_L_hand per ottenere F_bicep = F_hand * L_hand /L_bicep = 80 sterline. Il bicipite applica una forza di 80 libbre al gomito per consentire alla mano di applicare una forza di 10 libbre.
Calcola la leva come F_hand /F_bicep = 0,125. L'obiettivo è far muovere l'articolazione del gomito solo un po 'mentre la mano si muove molto. Ciò richiede un vantaggio meccanico inferiore a uno.
