Dinámica y la odontología, desde la teoría a la práctica

La dinámica es la rama de la mecánica que explica por qué se producen los movimientos en la naturaleza. Conoceremos algunos conceptos básicos para su compresión. Se basa en tres principios fundamentales, denominados Principios de Newton.

El principio de inercia: Si sobre un cuerpo no actúan fuerzas, o, la suma de las fuerzas que sobre él actúan es igual a cero, el cuerpo permanece en reposo o se mueve con movimiento rectilíneo uniforme. Este principio nos explica el por qué un cuerpo puede seguirse moviendo cuando deja de actuar la fuerza que lo impulsó. La inercia es una propiedad fundamental de la materia. Podría definirse a la materia como todo aquel ente físico que posee inercia.

El principio de masa: La aceleración que adquiere un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza que se le aplica siendo la constante de proporcionalidad una magnitud denominada masa del cuerpo. La masa de un cuerpo, es la medida de su inercia y está relacionada con la cantidad de materia que el cuerpo posee, esta cantidad es invariable a nivel universal.

 F = m.a

Como el peso de un cuerpo es una fuerza (la fuerza con que la tierra lo atrae), podrá calcularse aplicando el principio de masa, y, teniendo en cuenta que la aceleración que interviene es la de la gravedad, nos queda: 
P = m.g

El principio de acción y reacción: Si un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, éste aplica otra fuerza igual pero de sentido contrario sobre el primero. A la primera se la denomina acción y a la segunda reacción. Las fuerzas son la consecuencia de la interacción entre dos cuerpos, es decir, si solo existiera un cuerpo en el universo, no existirían las fuerzas ya que las fuerzas siempre aparecen de a pares.  Estas fuerzas pares tienen siempre el mismo módulo y son de sentido contrario, sin embargo, jamás pueden ponerse en equilibrio entre sí, pues actúan en cuerpos diferentes y para que dos fuerzas igual y de sentido contrario se equilibren deben actuar sobre el mismo cuerpo.

LOS PRINCIPIOS DE NEWTON Y LOS MOVIMIENTOS.

1- Movimiento Rectilíneo Uniforme (M.R.U.): Este movimiento lo explica el principio de inercia, para que aparezca, no debe actuar ninguna fuerza sobre el cuerpo o la suma de ellas debe ser cero.

2- Movimiento rectilíneo uniforme acelerado (M.R.U.A.): La causa de este movimiento, será una fuerza constante (que puede ser resultante de más de una fuerza aplicada), que tenga la misma dirección que el vector velocidad del cuerpo en cuestión.

3-  Lanzamiento horizontal: En este caso, solo actúa una fuerza en dirección vertical, el peso del proyectil, haciendo que verticalmente el movimiento sea uniformemente variado. En la dirección horizontal no hay fuerzas aplicadas, por lo tanto, en esta dirección no hay aceleración.

4-Movimiento circular uniforme (MCU): Este movimiento se produce cuando sobre un cuerpo actúa una fuerza de módulo constante   que en todo momento tiene una dirección perpendicular al vector velocidad.

FUERZAS  ESPECIALES

Existen  algunas fuerzas que, por la importancia y frecuencia con que aparecen, merecen especial atención.

a- Fuerza de reacción normal de apoyo (Normal): Esta fuerza, aparece siempre que un cuerpo está apoyado sobre una superficie y es consecuencia de la interacción entre el cuerpo y la superficie de apoyo. Su valor depende de las condiciones físicas en cada caso.

b- Tensión: Se denomina tensión a toda fuerza que, sobre un cuerpo, realice una soga o cuerda. Se indica con la letra T.

c- Fuerzas de rozamiento: Todos conocemos el hecho de que cuando un móvil se desplaza en la tierra, sobre él actúan fuerzas que se le oponen y que son ejercidas por el medio (aire, superficie de apoyo, etc., que interactúa con el cuerpo. Estas fuerzas se conocen con el nombre de fuerzas de rozamiento.

Podemos clasificar estas fuerzas en dos grandes grupos:

a- Fuerzas Elásticas: Las fuerzas elásticas son aquellas que aplican los cuerpos elásticos al ser deformados, por ejemplo un resorte al comprimirse o estirarse o un cuerpo de goma etc.

Para el cálculo de su módulo: │f│= k │∆x│ donde k es constante de proporcionalidad.

b-Fuerzas inerciales: Se denominan fuerzas inerciales a aquellas que hay que inventar en un sistema de referencias que se encuentra acelerado (no inercial) para que en él se cumpla el principio de masa: F (inercial)= m.a

c-Fuerza centrípeta: Es la responsable del movimiento circular uniforme de un cuerpo en un sistema de referencias inercial. Su módulo se calcula como el producto de la masa por el módulo de la aceleración centrípeta y por supuesto, al igual que ésta, está dirigida hacia el centro de la trayectoria.     
│Fc │ = m.│ac│

d- Fuerzas Gravitatorias: Ley de gravitación universal

Newton quien logró esta ley fabulosa, conocida hoy como ley de gravitación universal. Intento definir porque se mueven los astros. La ley postula lo siguiente

“La fuerza de atracción entre dos cuerpos, tiene una dirección que coincide con la recta que los une y su módulo es directamente proporcional al producto de las masas e inversamente proporcional al cuadrado de las distancia que las separa”. │F│= G m1.m2/r²

La constante de proporcionalidad G entre las magnitudes depende del sistema de unidades adoptado y se conoce con el nombre de constante de gravitación universal. Su valor en el sistema internacional es: G= 6,67*10^-11 Nm²/Kg²

Ref. Bibliográficas

LARA BÁRRAGAN G., ANTONIO y Cols. Fisica para bachillerato. Dinamica. PEARSON EDUCACION, Mexico, 2006.

Dinámica en la Odontología: Palancas

Como ya logramos ver la dinámica explica como se generan los  movimientos, y su detallado conocimiento nos permite facilitar ciertos movimientos a nuestro antojo como ocurre en el caso de las palancas.

Las palancas: es una maquina simple formada por tres partes detalladas en la imagen siguiente.

P: potencia, es el punto en el que se aplica una fuerza

R: resistencia, es el punto donde se encuentra la fuerza resultante.

 

La ley de la palanca dice que la potencia aplicada por el largo de la barra que separa la potencia y el fulcro es igual al resultado de la resistencia por el largo de la barra que separa el fulcro el y punto de resistencia. Se adjunta un video explicativo de como funcionan las palancas. 

Existe una palanca muy utilizada en la odontología estos son los “fórceps”.

 Los fórceps son palancas de tipo uno que permiten la Exodoncia de piezas

dentarias, sus características se adecuan dependiente a los dientes para los

 que se encuentren hechos. El siguiente video muestra los diferentes tipos

de fórceps.

 El odontólogo para extraer una pieza dentaria hace uso de este elemento,

 el cual se posiciona para sujetar el diente en sus caras anteriores y posteriores, con

 cada una de las pinzas. A continuación se aplica una fuerza sobre el mango de este con

 la intención de presionar y mover el diente con el fin de sacarlo. Debido a que la distancia

 entre el eje del fórceps y el mango es mucho mayor, la fuerza neta generada es muy grande, ya que el torque provocado es igual al brazo de palanca por la fuerza aplicada, y  ésta es igual en mango que en las pinzas, debido a que estas poseen una separación mucho menor sobre el eje que el extremo del mango sobre el cual se ha aplicado la fuerza, la fuerza que se haya en ese punto será mayor ( brazo de palanca*fuerza=brazo de resistencia* resistencia), por lo que esta enorme fuerza aplicada sobre el diente permite superar a la fuerza que se opone a que este se desplace, fuerza  provocada por la unión entre el cemento y el hueso alveolar y por el ligamento de unión. Una vez que se ha generado la fuerza necesaria por el operador para mover la pieza dentaria, se debe hacer un movimiento ligero hacia adelante y atrás con el fin de separar la pieza, esto se debe hacer con cuidado, puesto que el diente no es una estructura anatómica  dimensionalmente uniforme, por lo que la fuerza generada podría romper la raíz de este si se hace con brusquedad, esto debido a que el centro de masa del diente debido a su irregularidad, se haya desplazada del centro anatómico. Y finalmente la fuerza generada se aplica hacia abajo (en los diente superiores), y hacia arriba (en los dientes inferiores) para sacar la estructura sin fracturarla ni romperla.

En el siguiente video muestra un fórceps en acción y como facilita la tarea de la extracción.

Dinámica en la Odontología: Fuerzas en tratamientos ortopédicos.

La dinámica también permite comprender la acción de las fuerzas en los cuerpos, y una importante aplicación de las fuerzas en nuestra área, la Odontología, son las fuerzas utilizadas para dar movimiento a ciertas piezas dentarias a nuestro antojo en los tratamientos ortopédicos. Sin embargo es necesario comprender algunos conceptos mecánicos fundamentales para poder apreciar la pertinencia clínica de las fuerzas en la odontología.

El primero de estos conceptos viene a ser el centro de resistencia el cual es análogo al centro de masa (o también llamado “punto de equilibrio” de un objeto) para cuerpos restringidos.

Como podemos notar el centro de resistencia no se encuentra localizado en el mismo punto en todos los dientes, esto se debe a que el centro de resistencia, depende de la longitud y morfología radicular de la cantidad de raíces y del nivel de soporte por parte del hueso alveolar. Sin embargo, hay estudios analíticos y experimentales que informan que éste centro para un maxilar superior se ubica ligeramente por debajo del punto orbitario y para los dientes anterosuperiores, está por distal de las raíces de los incisivos laterales superiores.

Como sabemos, es la aplicación de una fuerza (F=ma) la que le da el movimiento a los dientes. Ésta fuerza es un vector y se la define por las características de los vectores. A continuación se adjunta un video que muestra como ocurren los movimientos dentarios                

Las fuerzas ortodónticas se obtienen por variados medios: por la deflexión de alambres y por la activación de resortes y elásticos. Desde el punto de vista clínico, la determinación de los componentes horizontal, vertical y transversal de una fuerza, mejora la comprensión de la dirección y del movimiento que se espera del diente.

A pesar de que conocer todo lo anterior ayuda mucho en los movimientos dentales, las fuerzas ortopédicas, por lo general, se aplican sobre la corona del diente. Es aquí donde aparece otro concepto mecánico que ayudará para el proceso ortodóntico, y este es el momento de la fuerza, que se determina por la multiplicación la magnitud de la fuerza por la distancia perpendicular desde la línea de acción hasta el centro de la resistencia. Éste momento generalmente queda sin determinar, sin embargo es preciso estar en conocimiento del momento de una fuerza.

Torque, es un sinónimo común de momento, y puede expresarse en grados. Los grados de dobles de un alambre y la angulación de la ranura de un bracket permiten reducir un momento, es decir, que describen la forma del alambre o del bracket. La unidad clínica que se utiliza es el gramo-milímetro que es lo mismo que fuerza x distancia pero en otras medidas. Esto describe con mayor exactitud los componentes rotacionales de un sistema de fuerzas y del diseño de aparatos es la descripción de los momentos.

Un método útil para predecir el tipo de movimiento dentario que ocurrirá al activar el aparato ortopédico consiste en determinar el sistema de fuerza equivalente a nivel del centro de resistencia de diente que vimos anteriormente. Éste análisis reubica el sistema de fuerza aplicado por los alambres, elásticos o resortes, o mejor dicho de todos ellos, en el bracket por su equivalente en el centro de resistencia. El sistema de fuerza en el centro de resistencia determina el tipo de movimiento dental. Una fuerza pura en el centro de resistencia da por resultado el movimiento lineal, mientras que un momento genera la rotación.

La determinación del sistema de fuerza en el centro de resistencia se lleva a cabo por el procedimiento que se describirá a continuación:

Primero, las fuerzas deben ser reubicadas en el centro de resistencia. El vector fuerza es desplazado hasta este centro pero conserva su magnitud y dirección. La fuerza en el bracket genera también el momento de una fuerza. Luego el momento de la fuerza así como también el momento aplicado se ubican en el centro de resistencia, y por último se suman los momentos de fuerza y aplicados para determinar el momento neto. El sistema de fuerzas que de cómo resultado describirá el movimiento esperado del diente. Los movimientos que se generarán a partir de las interacciones de las fuerzas en los dientes pueden ser categorizados en tipos básicos. Así tenemos la inclinación, traslación radicular y rotación. La relación entre el sistema de fuerzas aplicado y el tipo de movimiento se puede describir como la razón momento-fuerza (M/F), que determina el tipo de movimiento o el centro de rotación.

Inclinación: Es un tipo de movimiento en el que hay un mayor desplazamiento de la corona del diente que de la raíz.

Traslación: A este movimiento también se le conoce como “movimiento en masa”. La traslación ocurre cuando el ápice radicular (vértice de la raíz) y la corona se desplazan igual distancia y en la misma dirección horizontal.

Desplazamiento radicular: Se obtiene manteniendo quieta la corona de un diente y aplicando un gran momento y una fuerza para desplazar solamente la raíz.

Rotación: Ésta requiere de una cupla (consiste en dos fuerzas paralelas de igual magnitud que actúan en direcciones opuestas y separadas por una distancia). Ninguna fuerza neta opera en el centro de resistencia de modo que sólo ocurra la rotación y           nada más.

Ref. Bibliográficas

NANDA, R. (1997)”Biomechanics in Clinical Orthodontics”, W. B. Sounders Company, Philadelphia PA.

Traducido por Dr. Jorge Frydman.

Fluidos, conceptos fundamentales

 Entendemos por materia a todo aquello que ocupa un determinado lugar en el espacio. De acuerdo a esta definición podemos encontrar en la naturaleza a la materia manifestándose de dos formas:

     a)    En forma de sólido: los cuerpos sólidos se caracterizan por tener una forma definida, y a presentar cierta resistencia a cambiar de forma cuando se les aplica alguna fuerza.

     b)      Fluidos: se caracterizan por no tener forma definida, de hecho se adaptan a la forma del recipiente que los contiene, a demás de poseer la capacidad de “fluir” y a no presentar casi ninguna resistencia a cambiar de forma ante 
        la aplicación de una determinada fuerza.

Al hablar de fluidos naturalmente no viene a la cabeza la imagen del agua,  sin embargo el mundo de los fluidos es un tanto más amplio, de hecho en     la naturaleza encontramos dos tipos de fluidos.

-Líquidos: Se caracterizan por ser practicante incompresibles (esto quiere decir que a pesar que le se le aplique al fluido una cantidad de fuerza considerable, no conseguiremos cambios significativos en el volumen del fluido

-Gases: Al igual que los líquidos no tienen una forma definida. Su principal característica es ser compresibles con mucha facilidad (es decir, no necesitamos aplicar una fuerza extremadamente grande para causar un cambio de volumen significativo en el fluido)

Características propias de los fluidos

·    

•         Viscosidad: Los fluidos, principalmente los que se encuentran en estado líquido se caracterizan por poseer esta propiedad, la cual básicamente dice que los fluidos están compuestos por capas, y que al aplicarles una determinada fuerza para ser puestos en movimiento generan entre ellas un determinado roce, y de pendiendo de este, un fluido puede ser más o menos viscoso que otro. En el día a día podemos encontrarnos con fluidos muy viscosos como es el caso del alquitrán, y fluidos muy poco viscosos, como el agua.

•        Presión: “Cuando aplicamos una fuerza sobre una superficie, sus efectos no sólo dependen de la magnitud de la fuerza, sino que también depende de la superficie por sobre la cual se aplique la fuerza” definición de densidad, Carlos Contreras, UTFSM.

Esto último nos parece bastante lógico, por ejemplo, consideremos a una mujer que quiere caminar con tacos altos sobre la arena de playa. Al poco andar, se dará cuanta que se hunde con mucha facilidad (por no decir de manera instantánea). Esto se debe a que el taco alto concentra la mayor proporción del peso de la mujer (y por consiguiente la fuerza que el cuerpo de esta aplica sobre el suelo) en una superficie de muy reducida área.

Ahora, cuando nos referimos a fluidos, estos al igual que toda la materia tienen un determinado peso, el cual puede ejercer una fuerza sobre la superficie de cualquier cuerpo inmerso en el mencionado fluido, esta es la explicación por la que las personas que practican buceo sólo pueden descender a una determinada profundidad. Si el buzo no es lo suficientemente cauto, puede morir aplastado o sufrir graves daños cerebrales por la inmensa presión que ejerce el mar a grandes profundidades

• Densidad: Cuando hablamos de la materia, la densidad es una de las primeras propiedades que nos viene a la cabeza y consiste en la relación directamente proporcional entre la masa y el volumen, de modo que si consideramos dos cuerpos de la misma naturaleza, mientras mayor sea el volumen, mayor es la masa del cuerpo considerado.

 Ahora, cuando nos referimos a fluidos gasosis debemos considerar una de sus características fundamentales, que es su espaciada organización molecular, por lo que estos tienden a aumentar o reducir de volumen cuando se les aplica una determinada temperatura o una determinada presión. Las bajas temperaturas reducen la cinética molecular, por lo que ocupan menos volumen, lo contrario ocurre con respecto a las altas temperaturas, en cambio cuando hablamos de presión, estamos aplicando una fuerza en una determinada área,  por lo que “forzamos” a las moléculas a estar más juntas. Debido a esto cuando medimos la densidad de un fluido es necesario indicar las condiciones de temperatura y presión en que lo hicimos

Ref Bibliográficas

Dinámica de fluidos, Carlos Contreras, UTFSM

Padres de la hidroestatica

Principio de Arquímedes

“Cuando un cuerpo se encuentra parcial o totalmente sumergido en un fluido en reposo, el fluido ejerce una presión sobre todas las superficies del cuerpo”. Para poder entender la situación que nos propone este enunciado, es necesario que nos imaginemos un cuerpo en un recipiente con agua, la cual ocupa un determinado volumen en el mencionado contenedor. Al momento de introducir el cuerpo, nos daremos cuenta como el volumen del agua sube, la diferencia entre el volumen inicial  (el recipiente solamente con el agua, sin el cuerpo) y el volumen final (con el cuerpo), obtenemos el volumen del cuerpo introducido(la leyenda cuenta que Arquímedes se dio cuenta de esto bañándose en su tina). Al mismo tiempo debemos entender lo que explicamos anteriormente, cuando definimos presión; el fluido ejerce una fuerza determinada por su peso, pues bien, mientras más sumergido se encuentre el cuerpo en el fluido, más peso estará este recibiendo, es por esto, que si tenemos un cuerpo sumergido, serán sus caras más alejadas de la superficie las que recibirán una presión más grande.  Entendiendo estos dos puntos explicados, y realizando un análisis vectorial de todas las fuerzas que se encuentran interactuando con el objeto, nos daremos cuenta que obtenemos una fuerza vertical hacia arriba (contraria a la dirección del peso del mismo cuerpo), a esta fuerza se denomina como “fuerza de empuje”, la cual será equivalente al peso del volumen desplazado.

Gracias a esto podemos entender la capacidad de los objetos de flotar, la cual se debe a que la fuerza de empuje producida por la interacción del fluido con el cuerpo es mayor a el peso del mismo objeto.

Principio de Pascal

Pascal definió unas de las propiedades más importantes de los fluidos líquidos, ya que él fue la persona que dijo que los líquidos se caracterizan por ser “prácticamente incompresibles”. Esto lo definió a través del siguiente enunciado: “La presión aplicada a un fluido confinado se transmite con el mismo valor a todos los puntos del fluido y las paredes del recipiente que lo contiene”. Gracias a este descubrimiento Pascal fue capaz de inventar la “prensa hidráulica”, la cual en la demostración empírica del carácter incompresible de los fluidos líquidos.

Prensa hidráulica:

En esencia consiste en dos cilindros de diferente sección transversal, los cuales se encuentran comunicados entre sí. El interior de estos cilindros, así como su comunicación se encuentran rellenos de un líquido (que puede ser indistintamente aceite o agua).

En la parte superior de los cilindros encontramos dos plataformas o émbolos, los cuales se ajustan al diámetro del mencionado cilindro, permitiendo el libre deslizamiento de los émbolos por el tubo y al mismo tiempo permitiendo el contacto de estos con el líquido, de manera que se cumple Presión de la plataforma pequeña (Pa)= Presión de la plataforma grande (Pb).

El funcionamiento de la prensa hidráulica es el siguiente: sobre el embolo de menor área aplicamos una determinada fuerza, la cual se propaga de manera instantánea a todo el resto del fluido, permitiendo que se mueva el émbolo de mayor tamaño. Esto nos permite mediante la aplicación de fuerza sobre el émbolo pequeño, mover objetos muy pesados que se ubiquen sobre la plataforma de mayor superficie. 

Esto lo podemos entender fácilmente gracias a la definición de presión (fuerza aplicada sobre unidad de superficie), de manera que se cumple que:

        

Por lo tanto cuando aplicamos una fuerza sobre la plataforma más pequeña lo único que estamos haciendo es incrementar la fuerza resultante sobre la plataforma grande de acuerdo a la siguiente función:

 à de esta manera la fuerza resultante sobre la plataforma grande es dependiente de su tamaño, lo que quiere decir que mientras más grande esta sea, más grande será la fuerza resultante que terminará levantándola.

F2=(F1) x A2

        A1

Ref. Bibliográficas

Dinámica de fluidos, Carlos Contreras, UTFSM
Física Serway Tomo 1

Instrumental odontológico y la física

Si nos ponemos a pensar en todas las relaciones que tiene la física con la odontología, lo más probable es que lo que primero que venga a su cabeza sean los instrumentales típicos usados por el dentista (los cuales se encuentran impresos por sus característicos sonidos en nuestra retina desde que somos muy pequeños con nuestras primeras visitas al dentista ). Para uso práctico, partiremos describiendo las partes de los distintos instrumentales, para terminar por describir su funcionamiento y aplicación.

Todos los instrumentos dentales se caracterizan por tener dos partes:

·         Parte activa: es la que se usa para la realización de la función para la cual el instrumento está diseñado. Esta parte varía de instrumento en instrumento dependiendo de su función

·         Mango o parte inactiva: parte que sujeta al instrumento, para esto suele tener unas marcas para darle una característica forma rugosa, de esta manera se evita que se resbale de las   manos del odontólogo cuando se encuentra trabajando.

A demás tenemos dos tipos de instrumentos, de mano (aquel instrumento que no va unido a al equipo dental, como por ejemplo los fórceps)  y rotatorios (van unidos a las mangueras del equipo dental para poder ser accionado por este. Como su nombre lo dice efectúa movimientos rotatorios a diferentes velocidades con el fin de mover una fresa que se coloca en el extremo.)

*Fresa: Pequeño instrumento de forma variable que se coloca en el extremo del instrumental rotatorio; es lo que comúnmente llamaríamos cabezal.

De la amplia gama de instrumental odontológico, principalmente nos enfocamos en aquellos de uso hidráulico, de estos decidimos que los más representativos son los siguientes:

•  Unidad tri modular: de acá salen tres tubos, los cuales se conectan micromotor, turbina y a la jeringa: estos tubos tienen una serie de sub conductos, los cuales llevan agua y aire a las respectivas herramientas conectadas. El uso comibinado de estos dos fluidos permite la realización de una serie de operaciones (desde la oscilación de los aparatos de ultra sonido o las turbinas, hasta la expulción de agua/aire por parte de la jeringa) 

·         Turbina: Instrumento rotatorio de muy alta velocidad, la cual hace que la fresa que se conecta a esta alcance muy altas velocidades (entre las 100.000 y 500.000 rpm). La idea de hacer girar la fresa a estas altísimas velocidades es poder eliminar los tejidos duros del diente  (como el esmalte) en los procesos de tratamientos de caries. tiene una forma ligeramente angulada que sirve para permitir un fácil acceso al diente.

Al igual que el resto del instrumental de uso rotatorio también tiene una cabeza (acá es donde se instala la fresa. También encontramos en esta parte un sistema de salida de agua, la cual tiene una función refrigerante, es decir disminuir el calor generado al realizar el tratamiento) y un mango (es la zona rugosa de agarre. En su extremo final encontramos una conexión que se une con la manguera del equipo dental, para recibir el suministro y retorno de agua y aire

·         Micromotor: es un sistema rotatorio de menor velocidad que una turbina, debido a que su uso queda reservado a para los tejidos semiduros del diente (complejo dentino /pulpar). A él puede conectarse un contra-ángulo, el cual al igual que la turbina tiene una cabeza que se conecta a una fresa y un mango que es la parte que se conecta al micromotor.  El uso del contra-ángulo es ideal para la remoción de caries.

 El funcionamiento de la turbina como el del micromotor es bastante simple. Desde la unidad trimodular se desprenden una serie de mangueras, las cuales tienen una serie de sub conductos de salida y retorno (para agua y aire). Estos son expulsados con diferentes presiones; el aire es expulsado con una presión de 90 lbs., el cual viaja por el interior del mango de la turbina y hace girar un rotor, el cual tiene una hélice que gira por acción de la gran presión que trae el aire, al mismo tiempo el rotor tiene una serie de rodamientos para facilitar su giro y mantenerlo en una posición central. Estos rodamientos deben ser lubricados con aceite (el cual gracias a su viscosidad evita que se desgasten muy rápidamente los mencionados rodamientos). De no lubricarse, la turbina no puede girar en su eje, disminuyendo su velocidad y de esta manera su funcionalidad. Al otro extremo de la hélice encontramos el espacio de inserción de la fresa. Tanto la potencia de la turbina como la del micromotor están determinadas por el diámetro de la parte activa, debido a que involucra una menor superficie de trabajo (así como lo analizábamos anteriormente con pascal, la fuerza resultante es directamente proporcional a la superficie sobre la cual se realice la fuerza), cumpliéndose o planteado por Pascal. 
F2=(A1) X A2              

         F1  





Como ya mencionamos anteriormente, par las herramientas usadas en odontología es fundamental el uso de tanto aire como agua, los cuales deben aplicarse bajo ciertas características de presión. En el caso del aire, este es almacenado en unos tanques (que en el caso de nuestra facultad se encuentran por detrás de la clínica b). Estos tanques mantienen un volumen determinado de aire, el cual al agotarse completamente acciona un sistema de re-llenado mediante un compresor (estos compresores funcionan mediante un motor, el cual a través de una correa echa a andar un rotor que bombea el aire comprimiéndolo dentro del tanque con una potencia  de 15 hp. en estricto rigor, lo único que hace el compresor es transferir al fluido que pasa por él una cantidad de trabajo, el cual provoca un desplazamiento en el fluido desde fuera hacia dentro del tanque). Esto sólo es posible gracias al carácter compresible de los gases. Gracias a un manómetro ubicado por fuera del tanque podemos ver la presión que se encuentra en su interior, de manera que este se mantenga constante.

En el caso del agua, realizamos un proceso muy parecido, pero sólo de manera preventiva, ya que los equipos dentales están capacitado para trabajar con la presión de la red húmeda doméstica que entrega la compañía de suministro ESVAL (de 15 a 20 lbs.), sin embargo es conocimiento público que esta presión puede disminuir dependiendo del uso que tengan los sectores aledaños que se conectan a la misma red húmeda, es por esto que nuestra universidad hace uso de un tanque de almacenamiento de agua. Reiteramos que el funcionamiento de estanque es similar al del tanque de oxigeno.  Una bomba llena el estanque hasta alcanzar su volumen máximo. De esta manera, si mantenemos un volumen constante de agua, tenemos un peso constante (porque como ya sabemos la relación entre volumen  y su peso de agua es de 1:1), y por consiguiente controlar siempre la presión (y no depender de la variable presión que entrega la compañía de suministro de agua.

Para finalizar este recorrido por nuestra selección de herramientas propias del odontólogo de uso hidráulico, quisimos dejar para el final la más significativa, el sillón dental. Si bien, existen varias clases de sillón dental, no solamente el hidráulico clásico (también tenemos el eléctrico y el electro hidráulico). Para fluidos los más representativos son el hidráulico y el electro hidráulico, que tienen básicamente el mismo funcionamiento (ambos hacen uso de un aceite que es bombeado a unos discos concéntricos dentro del pedestal en el que se encuentra el sillón; a medida que estos discos concéntricos se van llenando, el asiento va subiendo de nivel, obteniendo como resultado la altura de trabajo ideal para el profesional, en lo único que difieren es que en el electro hidráulico, el bombeo se hace de forma eléctrica, mientras que en el hidráulico clásico el bombeo se hace de forma "manual". Esta es una aplicación del principio de Pascal, el uso de un fluido comprimido poder levantar un cuerpo que se encuentre sobre una superficie de tamaño considerable. Un sillón dental promedio puede funcionar perfectamente con una persona de hasta 100 kg.






Ref. Bibliográficas

Materiales Dentales 4ta Edición, Luis Macchi, Universidad de Buenos Aires
Phillips Ciencia de los Materiales Dentales 11° edición, Kenneth J. Anusavice, PhD
Física Para Ciencias de la Vida, Alan H. Cromer 

Térmica

Temperatura

Lo que nos indica qué tan caliente o qué tan frío está un objeto en comparación con otro es la temperatura. Expresamos la temperatura por medio de un número que corresponde a una marca en cierta escala graduada.

Casi toda la materia se expande cuando su temperatura aumenta y se contrae cuando la misma disminuye. Un termómetro ordinario mide la temperatura mostrando la expansión y la contracción de un líquido, por lo común mercurio o el alcohol coloreado, que se encuentra en un tubo e vidrio provisto de una escala.

En la escala de temperatura de uso más extendido se asigna el número 0 a la temperatura  a la cual el agua se congela, y el número 100 a la temperatura a la cual el agua hierve (a la presión de una atmósfera). El intervalo entre el punto de congelación y el de ebullición se divide en 100 partes iguales llamadas grados. Esta escala de temperatura es la escala Celsius.

En la escala de temperatura que es de uso común en Estados Unidos el número 32 designa la temperatura de congelación del agua, y se asigna el número 212 a la temperatura de ebullición del agua. Esta escala de temperatura se conoce como escala Fahrenheit.

La escala que se emplea en la investigación científica es la del SI: la escala Kelvin. Sus grados son del mismo tamaño que los grados Celsius y se llaman “kelvin”. En la escala Kelvin el número 0 se asigna a la temperatura más baja posible: el cero absoluto. A la temperatura del cero absoluto las sustancias ya no tienen energía cinética que ceder. El cero de la escala Kelvin, o cero absoluto, corresponde a -273,15° en la escala Celsius.

Calor:

                Si tocas una estufa caliente pasa energía de ella a la mano porque la estufa está más caliente que tu mano. Pero si tocas un trozo de hielo tu mano cede energía al hielo, que está más frío. El sentido de la transferencia espontánea de energía es simplemente de la sustancia más caliente a la más fría. La energía que se transfiere de un cuerpo de mayor temperatura a uno de menor temperatura se llama calor.

Cuando fluye calor entre dos objetos o sustancias que están en contacto, se dice que los objetos o sustancias están  en contacto térmico. Si existe contacto térmico, el calor fluye de la sustancia cuya temperatura es mayor a la sustancia cuya temperatura es más baja. Sin embargo, el calor no fluye necesariamente de una sustancia con más energía cinética molecular total a una sustancia con menos energía cinética molecular total. Por ejemplo, hay más energía cinética molecular total en un tazón grande de agua tibia que en una tachuela al rojo vivo. Pero si sumergimos la tachuela en el agua el calor no fluye del agua, que tiene más energía cinética total, a la tachuela, que tiene menos; fluye de la tachuela caliente al agua tibia. El calor fluye de acuerdo con la diferencia de temperatura, esto es, las diferencias de energía cinética molecular promedio. El calor nunca fluye por sí solo de una sustancia más fría a una más caliente.

Equilibrio térmico

                Cuando los objetos están en contacto térmico y alcanzan la misma temperatura, ya no fluye calor entre ellos y decimos que los objetos están en equilibrio térmico. Para leer un termómetro esperamos hasta que alcanza el equilibrio térmico con la sustancia cuya temperatura mide. Cuando un termómetro está en contacto con una sustancia fluye calor entre ellas hasta que alcanzan la misma temperatura. Sabemos entonces que la temperatura del termómetro es también la temperatura de la sustancia. De modo que, curiosamente, un termómetro muestra sólo su propia temperatura.

Un termómetro debe ser lo bastante pequeño para que no altere de manera apreciable la temperatura de la sustancia en cuestión. Si mides la temperatura del aire de una habitación, entonces el calor que el termómetro absorbe no reducirá la temperatura del aire de manera apreciable. En cambio, si intentas medir la temperatura de una gota de agua, la temperatura de la gota después del contacto térmico puede ser  diferente a su temperatura inicial.

Termoplasticidad

La Termoplasticidad es la capacidad que poseen algunos materiales  de poder modearse cuando aumenta a altas temperatura.

Existen materiales Termoplásticos y Termoestables.

·         Termoplásticos: Son sustancias que se pueden moldear a altas temperaturas en repetidas ocasiones. Ejemplo: lápiz de pasta “Bic”

·         Termoestables: Son sustancias que se moldean a altas temperaturas solo durante un proceso de polimerización. Ejemplo: vidrio

La térmica y la odontología

La física está ligada íntimamente en nuestra vida cotidiana, en actos tan comunes como lavarse los dientes, mantenerse en pié, caminar. Adentrándonos en el campo laboral de la odontología, es común aplicar la física al diario vivir, ya sea en la aplicación de ortodoncia, como en la esterilización de materiales dentales.

 En ésta última es posible apreciar el uso del calor para la esterilización, ya sea aplicando calor seco (con el horno Pasteur o pupinel), o calor húmedo (con el autoclave).

Autoclave	Pupinel
Económico	Bajo costo operacional
Elección	Fácil mantención
Desnaturaliza	Coagulación

 

Propiedades Físicas de la Cera

Las propiedades más interesantes de las ceras odontológicas son las TÉRMICAS, ya que sus propiedades mecánicas son muy pobres al tratarse de materiales blandos y frágiles en general.

Su propiedad térmica principal, y la que las define, es la TERMOPLASTICIDAD, es decir, la capacidad que tienen estos materiales para ablandarse mediante la acción del calor, cualidad que les confiere utilidad en Odontología.

Intervalo de fusión: Las ceras no tienen una temperatura de fusión única, puesto que son una mezcla de distintos componentes que funden a una determinada temperatura. De la suma de todas las temperaturas de fusión de los distintos componentes de las ceras, se obtiene un intervalo de Temperaturas de Fusión, por ejemplo.: 85º-90ºC.


Temperatura de ablandamiento: Al calentar una cera en estado sólido, a medida que va aumentando la temperatura se producen cambios estructurales en su masa que, sumados a las distintas temperaturas de fusión de sus componentes, producen un ablandamiento de la misma y permiten una manipulación y modelado sin que se rompa o descame.  Esto es debido a que la energía térmica hace más débiles los enlaces entre las moléculas de la cera, por eso que al aumentar la temperatura se hace más viscoso y, por lo tanto, más manipulable.

En este estado se empleará para la realización de registros, modelados y patrones.

Cuando la cera se va a utilizar (por ejemplo, para la toma de un registro bucal) es importante que la Temperatura de ablandamiento o de transición sólido-sólido no sea muy superior a la bucal (40-45ºC), a fin de que resulte confortable para el paciente y no se produzcan lesiones de tejidos.

Las ceras para uso en clínica deberán tener una temperatura de ablandamiento superior a los 37ºC, a fin de que, cuando se enfríe, la cera utilizada en la realización del registro alcance esta temperatura bucal y permita retirarla sin que se produzcan deformaciones ni distorsiones.

En consecuencia, según la temperatura de ablandamiento que tenga, una cera será usada bien en la clínica, bien en el laboratorio.

 Propiedades físicas de las resinas compuestas

Coeficiente de Variación dimensional térmica: Es el cambio de volumen de un material cuando su temperatura varía. Se pretende que el coeficiente del material restaurador sea lo más similar posible al de los tejidos dentarios. En caso de no ser así, al producirse una variación brusca de la temperatura intrabucal (por ejemplo, al comer un helado) el material restaurador se contraerá más que el diente, generando una tensión que puede producir una separación a nivel de la interfase diente-restauración con la consiguiente penetración de los fluidos bucales en este espacio. Al normalizarse la temperatura intrabucal la restauración vuelve a su volumen original, expulsando de la interfase los fluidos que previamente se habían infiltrado. Esto al repetirse en el tiempo, genera un bombeo con aspiración y expulsión de fluidos y materia orgánica al interior de la interfase diente restauración. Este fenómeno se denomina percolación y puede traer como consecuencia recidivas de caries e irritación pulpar. Cabe destacar que este fenómeno de percolación siempre está presente en mayor o menor medida dependiendo de la similitud de los coeficientes de variación dimensional térmica del diente y del material de restauración.

Conductividad térmica: La conductividad térmica de una sustancia es la cantidad de calor, en calorías o joules por segundo, que pasan a través de un cuerpo de 1 cm. de espesor con una sección de 1cm^2.

La matriz orgánica de la resina compuesta y el relleno inorgánico son malos conductores térmicos, por lo tanto, ante cambios térmicos pasajeros la restauración no cambiará de temperatura tan rápido como la estructura dentaria. Sin embargo, se puede apreciar que los sistemas convencionales poseen una conductividad térmica tres veces más alta que los sistemas de microrelleno, debido a la mayor conductividad térmica del cuarzo que éstas poseen, y a la mayor probabilidad de contacto partícula – partícula que existe al utilizar rellenos de mayor tamaño.

Ref. Bibliográficas
Estudio comparatico in vitro de la resistencia a la tensión diametral de una resina compuesta fotopolimerizada con una lámpra L.E.D y una lámpara halógena convencional, M. Martinez, Universidad de Chile

http://odontologia.mejorforo.net/t2-ceras-odontologicas