Capire leve e attrito

Ogni leva ha tre parti: il fulcro, il carico e il punto in cui spingi o tiri. La distanza dal fulcro al carico è il braccio della resistenza, la distanza dal fulcro alla tua mano è il braccio della potenza. In equilibrio: forza per braccio della potenza è uguale a carico per braccio della resistenza. Se il tuo braccio è quattro volte più lungo del braccio della resistenza, in teoria ti serve solo un quarto della forza.

Il prezzo da pagare c'è: la tua estremità della leva deve percorrere una distanza quattro volte maggiore di quella del carico. Il lavoro – forza per distanza – resta uguale, viene solo distribuito diversamente. Quindi una leva non ti dà mai niente “gratis”. Ma ti permette di scambiare una forza che non hai con una distanza che puoi percorrere.

Le leve sono dappertutto: un cacciavite (quando apri il coperchio di un barattolo di vernice), le pinze, la carriola, l'apribottiglie, la maniglia di una porta, le forbici. Nella carriola il carico sta tra la ruota e le impugnature; nell'altalena a bilico il fulcro è al centro. Con le pinzette premi addirittura tra il fulcro e la punta – lì non guadagni in forza, ma in precisione.

L'attrito nasce dove due superfici sono premute l'una contro l'altra. Anche le superfici che sembrano lisce hanno minuscole asperità che si agganciano tra loro. Più le superfici sono premute, maggiore è l'attrito. E dipende dal materiale: la gomma su roccia asciutta aderisce bene, il metallo sul ghiaccio quasi per niente.

Acqua, olio, fango o ghiaccio agiscono come lubrificante tra le superfici e riducono molto l'attrito. Vale per le suole delle scarpe come per i nodi o per una leva appoggiata su un sasso. Chi dà per scontato che qualcosa tenga da bagnato come da asciutto spesso ha una brutta sorpresa.

L'attrito è particolarmente impressionante con le corde avvolte attorno a un albero o a un palo. Ogni giro aumenta l'attrito, e l'effetto cresce molto rapidamente a ogni giro in più. Per questo con una mano puoi trattenere una trazione molto maggiore quando la corda fa più giri attorno a un palo. Anche i nodi tengono solo grazie all'attrito tra le parti della corda – per questo le corde lisce, rigide o bagnate tengono peggio.

Il fulcro deve essere il più vicino possibile al carico e stabile in sé. Un sasso che rotola via, o un terreno molle in cui la leva affonda, manda all'aria tutto il calcolo. Anche la leva stessa deve reggere lo sforzo: un ramo marcio, sottile o incrinato si spezza proprio quando il carico è già sollevato.

I valori calcolati valgono solo nel caso ideale. Nella realtà ci sono perdite per attrito, la leva si flette, il terreno cede. Le leve improvvisate sono quindi difficili da valutare. Vanno bene per allentare un coperchio incastrato, spostare un sasso leggero o tendere la corda di una tenda – non per sollevare cose pesanti.

Se capisci le leve e l'attrito, capisci meglio anche molte altre tecniche: perché un nodo tendi-corda tiene su un tirante, perché una chiave più lunga allenta più facilmente un dado duro (e può anche rovinare filetti o valvole) e perché le scarpe con la suola consumata scivolano sulla roccia bagnata.

Se una persona è intrappolata sotto un carico, un veicolo o delle macerie, chiama subito il numero di emergenza locale (112 nell'UE). Sollevare carichi del genere è compito dei soccorritori, che hanno l'attrezzatura adatta e sanno come assicurare un carico perché non ricada. Una leva improvvisata che scivola o si rompe può peggiorare la situazione.

Anche con carichi più piccoli: non infilare mai mani o piedi sotto o dietro un carico sollevato. Tieni i piedi fuori dalla zona in cui cadrebbe il carico e dalla direzione in cui la leva potrebbe scattare all'indietro. Leve e sistemi di corde non si usano mai per assicurare o sollevare persone.

Le leve si possono sperimentare in sicurezza sul tavolo della cucina. Appoggia un righello su una matita come fulcro, metti un piccolo peso, ad esempio una tazza, a un'estremità e premi sull'altra con un dito. Avvicina e allontana la matita dalla tazza e senti come cambia la forza necessaria.

L'attrito si può provare con un pezzo di spago e una gamba di sedia: appendi un sacchetto leggero a un'estremità, avvolgi lo spago una, due, tre volte attorno alla gamba della sedia e tieni l'altra estremità. Noterai quanta meno forza serve a ogni giro. Ripeti la prova con lo spago bagnato.

Piccoli esperimenti come questi aiutano più di qualsiasi formula. Una volta che hai sentito quanto è forte l'attrito e con quanta facilità un fulcro scivola, valuti in modo più realistico le situazioni all'aperto.