STEP #04 - Il principio fisico

I componenti alla base del funzionamento della macchina da scrivere sono:

• il tasto di scrittura (che viene schiacciato dall'utilizzatore della macchina da scrivere)
• il cinematico di scrittura (un congegno costituito da leve e tiranti che collega ciascun tasto a un martelletto)
• il martelletto o leva portacaratteri (costituito da una leva che ha saldata nella parte finale la piastrina portacaratteri, si occupa di imprimere il carattere desiderato sulla carta battendo sul nastro inchiostrato; l'insieme dei martelletti, racchiusi a semicerchio, prende il nome di cesta dei martelletti o cesta delle leve)

Cinematico di scrittura della Olivetti M1

Olivetti M1

Il principio fisico su cui si basa la macchina da scrivere è, dunque, la leva. Una leva è una macchina semplice costituita da un'asta rigida capace di muoversi attorno a un punto fisso, detto fulcro. 

Il funzionamento di una leva si basa sull'applicazione di una forza motrice (che aziona la leva) grazie alla quale si genera una forza resistente (che può essere utilizzata per i nostri scopi). Il funzionamento della leva si basa sul principio dell'equilibrio meccanico, ovvero la legge secondo la quale il sistema è in equilibrio se le sommatorie di tutte le forze esterne e di tutti i momenti meccanici esterni sono entrambe nulle. 

Poiché nella leva l'asse di rotazione è fisso e sono applicate solo due forze, è sufficiente uguagliare i due momenti:   (dove e ${\displaystyle {\vec {F}}_{2}}$ sono le forze applicate alle estremità dell'asta e e  sono i vettori che individuano gli estremi dell'asta, punti di applicazione delle forze).

Nel caso in cui le forze siano perpendicolari all'asta, la formula si semplifica: .

Segue che , ovvero il braccio e la forza su di esso applicata sono inversamente proporzionali.

In base al rapporto tra forza resistente e forza motrice, le leve possono essere distinte in:

• leve vantaggiose: il braccio motore (distanza tra il fulcro e il punto di applicazione della forza motrice) è maggiore di quello resistente (distanza tra il fulcro e il punto di applicazione della forza resistente), di conseguenza la forza motrice è minore di quella resistente;
• leve svantaggiose: il braccio resistente è maggiore di quello motore, di conseguenza la forza resistente è minore di quella motrice;
• leve indifferenti: il braccio motore e quello resistente sono uguali, di conseguenza lo sono anche la forza motrice e quella resistente.

Un'altra possibile classificazione delle leve è quella in base alla posizione reciproca del fulcro e delle forze:

1. leve di primo genere: il fulcro è posto tra le due forze; possono essere vantaggiose, svantaggiose o indifferenti (leve di primo genere sono, ad esempio, le forbici, le tenaglie, l'altalena e il piede di porco);
2. leve di secondo genere: la forza resistente è tra il fulcro e la forza motrice; sono sempre vantaggiose (leve di secondo genere sono, ad esempio, la carriola, il pedale della bicicletta, il pedale del freno dell'auto, il cavatappi e lo schiaccianoci);
3. leve di terzo genere: la forza motrice è tra il fulcro e la forza resistente; sono sempre svantaggiose (leve di terzo genere sono, ad esempio, la canna da pesca, la vanga, la pinza a molla, le pinzette, la scopa e il braccio umano).

 esempio di leva di primo genere

esempio di leva di secondo genere

 

 esempio di leva di terzo genere

(Wikipedia): Martelletto https://it.wikipedia.org/wiki/Martelletto <ultimo accesso 11/01/2022>.

(Wikipedia): Cinematico di scrittura https://it.wikipedia.org/wiki/Cinematico_di_scrittura <ultimo accesso 11/01/2022>.

(Wikipedia): Macchina semplice https://it.wikipedia.org/wiki/Macchina_semplice <ultimo accesso 11/01/2022>.

(Wikipedia): Leva (fisica) https://it.wikipedia.org/wiki/Leva_(fisica) <ultimo accesso 11/01/2022>.

(Wikipedia): Equilibrio meccanico https://it.wikipedia.org/wiki/Equilibrio_meccanico <ultimo accesso 11/01/2022>.

(Youmath): https://www.youmath.it/lezioni/fisica/dinamica/3009-leve.html <ultimo accesso 11/01/2022>.