Ultimo aggiornamento: 2026-07-01

Definizione

Una leva è una barra rigida che ruota attorno a un punto di appoggio fisso chiamato fulcro. Applicando una forza in un punto si produce un effetto di rotazione che equilibra un carico in un altro punto. Il vantaggio meccanico della leva misura di quanto essa moltiplica la forza in ingresso: è il braccio della potenza diviso per il braccio della resistenza e, in modo equivalente, la forza del carico diviso per la forza applicata.

La formula

All’equilibrio, il momento prodotto dalla forza è uguale al momento prodotto dal carico rispetto al fulcro:

dove F_L è la forza del carico sul braccio della resistenza d_L, e F_E è la forza sul braccio della potenza d_E. Riordinando si ottengono le due grandezze che questa calcolatrice fornisce:

Le lunghezze dei bracci si misurano dal fulcro. Quando il braccio della potenza è più lungo di quello della resistenza, il vantaggio meccanico supera 1, così una piccola forza equilibra un grande carico. Quando è più corto, il vantaggio meccanico è minore di 1 e si scambia forza con maggiore corsa o velocità.

Esempio svolto

Un piede di porco ruota su un fulcro. Il carico — una roccia che spinge verso il basso con 100 N — poggia su un braccio della resistenza di 0,5 m, e tu spingi su un braccio della potenza di 2 m.

Vantaggio meccanico: 2 ÷ 0,5 = 4

Forza richiesta: 100 × 0,5 ÷ 2 = 50 ÷ 2 = 25 N

La leva quadruplica la tua spinta, quindi 25 N tengono in equilibrio un carico di 100 N. Per sollevare davvero la roccia applichi poco più di 25 N; l’attrito e il peso proprio della barra rendono la forza reale leggermente maggiore.

I tre generi di leve

Ogni leva appartiene a uno dei tre generi, definito dall’ordine di fulcro, carico e forza lungo la barra. La relazione VM = d_E ÷ d_L vale per tutti e tre.

In una leva di primo genere il fulcro sta in mezzo, quindi spostarlo cambia quale braccio è più lungo e il vantaggio può andare in entrambi i sensi. In una di secondo genere il braccio della potenza si estende sempre oltre il carico, così il vantaggio è sempre maggiore di 1: queste leve sono fatte per moltiplicare la forza. In una di terzo genere la forza agisce sul braccio più corto, quindi il vantaggio è minore di 1; si cede forza per guadagnare velocità e portata, ed è per questo che l’avambraccio muove la mano rapidamente anche se il bicipite tira vicino al gomito.

Vantaggio meccanico ideale contro reale

Il valore sopra è il vantaggio meccanico ideale: presuppone una barra rigida e priva di peso che ruota su un fulcro senza attrito, e dipende quindi solo dalle lunghezze dei bracci. Il vantaggio meccanico reale è il carico reale diviso per la forza reale che devi fornire, ed è sempre un po’ minore perché l’attrito nel perno e il peso della barra assorbono parte dello sforzo. Considera il valore ideale come il caso migliore e mettiti in conto di spingere un po’ di più nella pratica.

Note

I due bracci e le due forze devono essere misurati in modo coerente, ma non serve che le unità coincidano tra le coppie: il rapporto dei bracci è adimensionale e la forza risulta nella stessa unità del carico. Entrambe le lunghezze dei bracci devono essere maggiori di zero perché il rapporto sia definito.