Attrezzi e dispositivi di uso quotidiano
di Silvia Pugliese Jona

Leve che tirano o premono da due lati - Molletta (o pinzetta) del bucato

Cosa osservare, cosa fare
a) Forma e funzionamento
La figura illustra una molletta di plastica, ma il discorso si adatta ugualmente bene a quelle di legno.
Nella struttura simmetrica della molletta si riconoscono
- due ganasce dotate di
· punte affacciate a contatto l’una all’altra,
· code a cui  s’appoggiano le dita di chi la usa,
· un incavo destinato ad accogliere il filo a cui appenderla, con una piccola molla di plastica che assicura un migliore contatto con il filo
- una molla di metallo precompressa tra le code mantiene chiuse le punte.
- un fulcro intorno a cui ruotano le due metà della molletta quando la si apre e chiude.

b) Forze
Anche quando la molletta non è in uso la molla precompressa esercita forze dirette in modo da tenere premute le ganasce una contro l’altra.
Le intensità di tali forze sono in relazione con la loro distanza dal fulcro: più intense quelle esercitate dalla molla, meno quelle esercitate da ciascuna ganascia sulla compagna. Poiché le forze esercitate dalla molla e dalle ganasce si fanno equilibrio a vicenda il fulcro non è sottoposto a sollecitazioni.

Quando si apre la molletta vale un discorso analogo. Le forze esercitate dalle dita e dalla molla sono opposte e si fanno equilibrio a vicenda e il fulcro non è sottoposto a sollecitazioni.

 

c) Misure
- distanze tra il fulcro e la molla, il fulcro e un punto situato circa a metà delle zone affacciate delle punte, il fulcro e la zona in cui si preme con le dita per aprire la molletta.
- è possibile valutare l’intensità delle forze con mezzi semplici, per esempio fissando la molletta al piano di un tavolo come illustrato in figura e caricando la coda con un peso appena sufficiente a staccare le punte.

d) Calcoli
Nella situazione di equilibrio della figura il braccio bM della forza FM esercitata dalla molla è circa 1/6 del braccio bP del peso P. Poiché vale l’uguaglianza
FM× bM = P × bP
si conclude che l’intensità della forza esercitata dalla molla è uguale a sei volte il peso che le fa equilibrio. Si tratta di una forza notevole: in un esperimento si è infatti trovato FM = circa 800 gp.
Si può notare che la forza FM non è verticale. A rigore, nei calcoli si dovrebbe tenerne conto: ma lo scostamento dalla verticale è molto piccolo perciò l’errore introdotto trascurandolo è minore delle incertezze delle misure e non cambia sostanzialmente le cose.

e) Estensioni
1) Può essere interessante aumentare gradualmente il peso applicato alla coda della molletta, misurare l’abbassamento del punto M e ricavare il grafico forza/deformazione della molla. Non è facile misurare il piccolo abbassamento di M direttamente. La figura mostra che esso è proporzionale alla diminuzione di apertura delle code: conoscendo bM e bP basta misurare a ogni prova l’altezza del punto di sospensione del peso dal piano del tavolo e calcolare le successive differenze.

Contrariamente da ciò che accade nell’esperimento A2, Allungamento di una molla, si vedrà che
- per questa molla piuttosto corta e già notevolmente compressa l’accorciamento non è direttamente proporzionale alla forza;
- quando infine le spire sono tutte a contatto l’elasticità della molla si manifesta attraverso un altro tipo di deformazione.
2) Le misure delle forze e degli abbassamenti permettono di calcolare i lavori compiuti che, poiché le forze sono inversamente proporzionali e gli abbassamenti direttamente proporzionali ai rispettivi bracci, risultano numericamente uguali.
Quando la molletta viene aperta le dita si spostano nello stesso verso delle forze che applicano alla molletta perciò compiono lavoro motore. La molla si accorcia ma esercita forze in verso opposto all’accorciamento e compie lavoro resistente. Ne deriva un flusso di energia dalle dita alla molla: la molla aumenta la propria energia potenziale elastica e (molto poco) la sua temperatura a causa degli attriti interni al metallo.
Quando la molletta si chiude su di un oggetto la molla torna ad allungarsi. Mentre si allunga compie lavoro motore a spese dell’energia potenziale elastica che aveva acquistato mentre l’oggetto interposto tra le ganasce, venendo compresso, compie un lavoro resistente che corrisponde all’energia persa dalla molla.

3) Un’osservazione curiosa per coloro che sono abituati a distinguere le leve in generi è che quando la molletta viene aperta la forza motrice e la forza resistente sono dalla stessa parte del fulcro come in una leva di secondo genere; quando la molletta si chiude il fulcro viene a trovarsi tra i punti di applicazione delle due forze come in una leva di primo genere.