Clases Magistrales de Odontología

Introducción a la mecánica masticatoria y de los materiales dentales

08/09/10

Mecánica:Es la disciplina que describe el efecto de las fuerzas sobre un cuerpo.

Biomecánica

Es la mecánica aplicada a los sistemas biológicos.Se divide en 3:

• Estática: describe el efecto de las fuerzas sobre los cuerpos en reposo o con velocidad constante.

• Resistencia de los Materiales: relación entre la fuerza y tensión dentro de distintos materiales y permite seleccionar los más indicados para ejercer una fuerza particular.

• Cinética: Descripción del comportamiento de los cuerpos que sufren velocidades cambiantes (aceleración o desaceleración)

¿Qué es la fuerza?

Es la acción capaz de deformar cuerpos (efecto estático), modificar su velocidad o vencer su inercia y ponerlos en movimiento si estaban inmóviles (efecto dinámico).

Unidades:

• Newton (N)F = m x aF= Kg x m/s2

• Dina (Dy)• Kilogramo fuerza

Equivalencias:

1N = 100.000 dinas1 Kg. fuerza = 9,80665 N1 libra fuerza = 4,448222 N

♥ Fuerza:

• Magnitud Vectorial: segmentos rectilíneos (vector) con sentido, dirección y punta de flecha.• Magnitud Escalar: Queda específico, indicando su valor y la unidad en que se expresa. (Ej.: Peso) Longitud de la flecha (escala utilizada) indica el valor de la fuerza.

Elementos de la fuerza:

- Punto de aplicación- Dirección- El sentido- El valor absoluto (la intensidad de la fuerza)

Leyes de Newton:

• Inercia: Reposo o movimiento rectilíneo uniforme a menos que sea obligado a cambiar su estado, mediante una fuerza. Ejemplo: A unos dientes apiñados a los cuales les ponemos brackets, o si retiramos un diente.

• Aceleración: (a =F/M) cambia la velocidad con el tiempo. Es proporcional a la fuerza e inversamente proporcional a la masa.

• Acción y reacción: por cada fuerza que actúa sobre un cuerpo este realiza una fuerza de igual intensidad y dirección pero de sentido contrario sobre el cuerpo que lo produjo. (Dos fuerzas en diferentes cuerpos por lo tanto, diferente aceleración según sus masas)

Propiedades Mecánicas de los Materiales:

Comportamiento de los materiales ante la acción de fuerzas.Estructura interna mediante la acción de fuerzas internas:

Deformación mecánica: cambia la forma en consecuencia de la modificación interna de posición y dirección.

Acción de fuerzas opuestas:Se opone a la fuerza externa. Tiende a mantener la posición original de los átomos y moléculas.

♥ Tensión: Resultante de las fuerzas internas generadas o inducidas entre los átomos.Si la fuerza es mayor a la tensión máxima, el cuerpo se rompe (separación de moléculas o átomos que componen la zona)

♣ Cuerpos Rígidos:

Se deforman muy poco o no se deforman ante la fuerza. (vidrio, acero, piedra, diente, hueso)

♣ Cuerpos Elásticos:Definidos por acción de la fuerza. Cuando ésta cesa, el cuerpo puede recuperar su forma original. (resortes, varillas de acero, gomas, elástico)Límite Elástico: Valor que al ser superado por la fuerza provoca que este no recupere totalmente su forma original.

♣ Cuerpos Plásticos: Los cuerpos se deforman y no recuperan su forma original por más que se retire la fuerza. (cera, plastilina, materiales de restauración e impresión odontológica, resinas e impresión con Alginato)

- Ensayo bajo compresión o tracción:

A = ElásticoB = Plástico

Límite de ruptura: Máximo de fuerza que soporta un cuerpo sin romperse.

♥ Resistencia:Tensión máxima que puede soportar un material.Cuantas mayores sean las uniones químicas y firmes, mayor es la resistencia del material.

Tipos de Tensión y Resistencia:Fuerzas que pueden actuar en un cuerpo

- 1) Compresivas- 2) Traccionales- 3) Tangenciales o de corte

1) Compresivas: ComprimeDisminuye la longitud del cuerpo

→ Deformación compresiva→ Resistencia compresiva

2) Traccionales: Sentido ContrarioAumenta la longitud del cuerpo.

Fuerzas de igual dirección y sentido opuesto.→ Deformación traccional→ Resistencia fraccional

3) Tangenciales o de Corte:El corte se induce por fuerzas con sentido opuesto pero no actuando en una misma dirección (sino próximas y paralelas)Tensiones y resistencia del corte:

Ejemplo: tijera

Restauración con material cerámico:La resistencia de estos materiales es alta ante cargas compresivas, no así bajo tracción debido a defectos en su estructura y al no poderse evitar en la práctica ni poder disipar las tensiones traccionales en el material, se fractura ante este tipo de esfuerzo.

Medir la resistencia de los materiales:Medir carga mecánica para romper un cuerpo construido con determinado material.

R = F/SPa = N/m2

Estas medidas son muy pequeñas, en cambio, se utilizan Mega pascales (Mpa) 1.000.000 N/m2

Elementos de la Mecánica para Ortodoncia:Aplicar fuerzas en un cuerpo en reposo puede vencer su inercia y ponerlo en movimiento.

- desplazamiento en línea recta- rotarlo

(Depende su centro de masa)

♥ Centro de Masa;Punto a través del cual debe pasar una fuerza aplicada para poner un objeto libre en forma lineal sin rotación alguna.

Ejemplo: Diente dentro de un sistema periodontal está restringido por el periodonto.

♥ Centro de Resistencia:Pasa cuerpos con resistencia. Es un punto en el cuerpo del diente. Una fuerza única aplicada en ese lugar mueve todos los dientes en paralelo y en línea recta.

Depende de la longitud, morfología radicular (forma de la raíz), cantidad de raíces y del nivel de soporte por parte del hueso alveolar.

♥ Momento de la fuerza:Fuerzas ortodoncicas en la corona de un diente. No se produce a través de un centro de resistencia, por lo tanto genera un movimiento rotacional.

Tendencia de la fuerza a producir una rotación. Multiplica magnitud de la fuerza por la distancia perpendicular desde la línea de acción hasta el centro de resistencia.

♥ Momento de una cupla:Dos fuerzas paralelas de igual magnitud y dirección opuesta separadas por una distancia.

Es el producto de la fuerza por la distancia.

Por lo tanto se genera un movimiento rotacional puro en torno del centro de resistencia independiente del sitio donde se aplique la cupla sobre el objetivo.

Sistema de Fuerzas:

Cuando sobre un diente actúan varias fuerzas, para predecir el tipo de movimiento se debe determinar el sistema de fuerza equivalente al nivel del centro de resistencia.Fuerzas posibles:

1) Fuerzas de igual dirección y sentido2) Fuerzas de igual dirección y diferente sentido3) Fuerzas concurrentes4) Composición de fuerzas paralelas en distintos puntos de aplicación.

1) Fuerzas de igual dirección y sentido:La resultante de intensidad es la suma de las 2 fuerzas.

Va a ser de igual sentido y dirección que ambas.

2) Fuerzas de igual dirección y diferente sentido: La resultante tiene igual dirección que ambas e igual sentido que la de mayor intensidad. Su modulo va a ser la diferencia entre ambas.

3) Fuerzas Concurrentes:Son aquellas que se cortan en un punto o sus prolongaciones.REGLA DEL PARALELOGRAMOSi son perpendiculares se usa el teorema de Pitágoras para calcularlas.

4)Composición de fuerzas paralelas en distintos puntos de aplicación2 fuerzas paralelas del mismo sentido y diferente punto de aplicación. La resultante es una fuerza paralela a estas con el mismo sentido.

Fuerzas:

Diagrama de cuerpo libre: muestra todos los sistemas de fuerzas que actúan sobre el cuerpo.

♥ Palancas:Máquina simple que transmite fuerza.Barra rígida que gira libremente alrededor de un punto de apoyo (Fulcro).

También puede usarse para amplificar la fuerza, incrementar velocidad o distancia recorrida.Depende del punto de apoyo, de potencia y resistencia respecto al fulcro. El efecto y la forma de uso de cada una varía.

P x dP = R x dR

Clases de Palancas:

• 1º Clase: Fulcro entre Potencia y Resistencia.

La Potencia puede ser menor. Ejemplo: Tijera; Codo, Forceps, Elevadores.

Si la Potencia vence la resistencia, extraigo el diente.

2º Clase: Resistencia entre Potencia y Fulcro.La potencia en este caso es siempre menor que la resistencia.A costa de disminuir la velocidad transmitida y la distancia recorrida por la resistencia..

Ejemplo: carretilla

3º Clase: Potencia entre Resistencia y Fulcro.La Fuerza aplicada es mayor que la obtenida.Para cuando se quiere ampliar la velocidad transmitida o la distancia recorrida por el.

♥ ATM : Articulación tempano mandibularLa única articulación móvil de la cara. Conecta el hueso de la cabeza con la mandibula.Interviene en las funciones de masticación, deglución, hablar, etc. La ATM puede desencadenar algias faciales, cefaleas, etc.