La leva di terzo genere è anch’essa una macchina semplice e come tale non possiede una forza dovuta ad energia interna.
Essa ha varie applicazioni, tra cui il sollevamento di prodotti alimentari ad esempio con particolari tipi di pinze è possibile prendere il ghiaccio o l’insalata, o lo strappamento di una ciglia ecc…
E’ costituita da un’asta rigida che presenta un fulcro O , anche in questo caso, come nelle leve di secondo genere, è situato all’estremità dell’asta, che permette la sola rotazione della macchina semplice.
A tale asta, all’estremità opposta, troviamo la forza resistente Fr mentre tra fulcro e forza resistente troviamo la forza motrice Fm .
La forza motrice, è una forza che viene applicata dall’operatore, ad esempio quella muscolare, e la forza resistente è la forza che bisognerebbe applicare se non si utilizzasse la leva.
Ad esempio, nella pinzetta delle ciglia, la forza resistente è la forza che occorre per estrarre la ciglia.
Si nota che le due forze hanno verso opposto altrimenti non si avrebbe mai l’equilibrio. Infatti, come si nota dalla figura la forza resistente genera una rotazione in senso orario, mentre la forza motrice in senso antiorario. Solo in questo modo riusciamo ad ottenere due momenti opposti.
Possiamo schematizzare la leva di terzo genere con la figura seguente:
Dove:
O = fulcro
Fm = forza motrice
Fr = forza resistente
Indichiamo con a e b, rispettivamente i bracci della forza motrice e della forza resistente, cioè le distanze delle forze dall’asse di rotazione (fulcro).
Come abbiamo detto, l’unico movimento possibile è la rotazione, pertanto, dobbiamo determinare la condizione di equilibrio alla rotazione:
Si ha l’equilibrio alla rotazione quando il momento prodotto della forza motrice Mm è uguale e contrario al momento prodotto della forza resistente Mr
Mm = Mr
Da notare, nella figura, che i momenti sono contrari in quanto, la forza motrice fa ruotare l’asta in senso antiorario, mentre la forza resistente produce una rotazione in senso orario.
Ricordando che, il modulo del vettore momento è dato dal prodotto della forza per braccio, si ha che
Il momento prodotto dalla forza motrice è:
Mm = Fm ∙ a
Il momento prodotto dalla forza resistente è:
Mr = Fr ∙ b
Sostituendo entrambi i momenti nella relazione precedente si ottiene la relazione:
Fm ∙ a = Fr ∙ b
Da questa uguaglianza, si vede che, le forze sono inversamente proporzionali ai loro rispettivi bracci, In questo tipo di leva, il braccio a della forza motrice è sempre minore del braccio b della forza resistente, quindi, la forza motrice risulta sempre maggiore della forza resistente.
Pertanto la leva di terzo genere risulta sempre svantaggiosa
Schematizzando si ha:
a < b Fm > Fr Leva svantaggiosa
Alcuni esempi di leve di terzo genere:
Consideriamo uno degli attrezzi della foto, ad esempio la pinzetta del ghiaccio.
Il fulcro ovviamente è l’asse intorno al quale avviene la rotazione.
Supponiamo di avere un pezzetto di ghiaccio da sollevare esso rappresenta la forza resistente, la posizioniamo all’estremità opposta rispetto asse di rotazione, cioè al fulcro. Tra forza resistente e fulcro, applichiamo con le nostre mani la forza motrice. Come si nota il braccio della forza motrice è minore di quello della forza resistente, quindi la leva di terzo genere risulta sempre svantaggiosa.
Sono leve di terzo genere: le pinzette per le sopracciglia, la pinza per il ghiaccio ecc…