1. LA PALANCA
Es la máquina más antigua y la más comúnmente utilizada. Una palanca consiste en cualquier barra rígida apoyada en uno de sus puntos al que se le llama fulcro o punto de apoyo. (Ver figura No. 1) En todo mecanismo de palanca, su función es multiplicar una fuerza. Las fuerzas ejercidas en este mecanismo son:
Fuerza "P" motriz , potencia o Fuerza de entrada
Fuerza de resistencia "R" o fuerza de salida, que es la que debe vencerse.
La distancia del fulcro a la fuerza motriz o potencia "P" se le conoce como Brazo de Potencia (BP) y de este mismo punto a la fuerza de resistencia "R" se denomina Brazo de Resistencia (BR). A la suma de estas dos distancias se le conoce como brazo de palanca.
La palanca representa una ventaja cuando trabaja con una fuerza débil y vence una resistencia más grande. En cambio es desventajosa cuando la resistencia es menor que la potencia.
1.1. CLASES DE PALANCAS:
Pueden existir tres clases de palancas:1.1.1. De primer género.
Son aquellos mecanismos en donde el punto de apoyo o fulcro está situado entre la potencia "P" (Fuerza de entrada) y la resistencia "R" (Fuerza de salida). Por ejemplo, las tenazas (Ver figura No. 2) , este mecanismo se pueden representar mediante un diagrama, tal como se muestra en la figura No. 3. Otros ejemplos a nivel de Odontología son: pinzas Kelly, tijeras, perforadora para dique de goma Ainsworth (Ver figura No. 4), Porta grapas Brewer (Ver figura No. 5) y otras.
P R punto de apoyo o fulcro Brazo de Resistencia Figura No. 1 Brazo de Potencia Brazo de Palanca Fulcro P R Figura No. 2 Fulcro P R Figura No. 3 Figura No. 4 Figura No. 5
1.1.2. De segundo género.
En este mecanismo, la resistencia “R” (Fuerza de salida) se localiza entre el punto de apoyo o fulcro y la potencia "P" (Fuerza de entrada). Estas palancas son muy ventajosas. Por ejemplo: los huesos maxilares, la carretilla de mano (Ver figura No. 6), etc. Este mecanismo se pueden representar mediante un diagrama, tal como se muestra en la figura No. 7.
1.1.3. De Tercer género.
Son aquellas máquinas simples en las cuales la potencia "P" (Fuerza de entrada) está situada entre el punto de apoyo y la resistencia "R" (Fuerza de salida), tal como sucede cuando una persona levanta el brazo sosteniendo algún peso, (Ver figura No. 8) Este mecanismo se pueden representar mediante un diagrama, tal como se muestra en la figura No. 9. Entre el instrumental utilizado por un odontólogo, se encuentran las pinzas de presión, en la figura No. 10 se observan varios tipos de estas pinzas.
Cuando la palanca está en equilibrio, la suma de los momentos ejercidos por la Potencia y la Resistencia alrededor del fulcro es nula, es decir, 0.
P + R = 0 Fulcro R P P Figura No. 6 P R Fulcro Figura No. 7 Fulcro R P Figura No. 8 P R Fulcro Figura No. 9 Figura No. 10
Cuando la palanca (barra rígida) se balancea, hay un desplazamiento en forma de arco, tanto donde se ejerce la potencia (P)como donde se ejerce la resistencia (P), pero los dos arcos son subtendidos por el mismo ángulo
Cuando los momentos son iguales, se verifica que a mayor distancia del punto de apoyo corresponde menor fuerza, por lo tanto, para ganar fuerza con menos esfuerzo al elevar un cuerpo con una palanca, debe procurarse que el punto de apoyo esté más cerca de la Resistencia, para que la Potencia sea menor. (ver figura No.11)
Durante la aplicación de un mecanismo de palanca no se pueden realizar movimientos traslacionales, sino que sólo rotacionales, por lo tanto para lograr resultados óptimos, este mecanismo se fundamenta en una de las condiciones de equilibrio: la condición del momento.
EJEMPLO
a. Una barra de hierro de 3 m de largo se usa para levantar un bloque de 60 kg. La barra se utiliza como palanca, tal como lo muestra la figura No. 105. El fulcro o punto de apoyo está colocado a 80 cm del bloque. ¿Cuál fuerza de entrada o potencia se requiere para levantar el bloque?
La fuerza de salida o resistencia, en este caso es igual al peso del bloque de 60 kg (W = mg). Por consiguiente, la fuerza de entrada requerida está dada por:
P (brazo de potencia) = R x (brazo de Resistencia
P (2.2 m) = 60 kg (9.8 m/s2) (0.8 m)
P = 60 kg (9.8 m/s2) (0.8 m) / (2.2 m) P = 213.82 N
Respuesta: La ventaja ideal del sistema es de 2.75 y la fuerza de entrada o potencia es de 213.82 N.
P R
punto de apoyo o fulcro
Brazo de Resistencia Brazo de Potencia
Figura No. 11
El momento (= fuerza por distancia) de la potencia (P) o fuerza de entrada es igual al momento de torsión o giro de la resistencia (R) o fuerza de salida:
P = R Pd = Rd
2. APLICACIÓN EN ANATOMÍA. Muchos de los músculos y huesos del cuerpo actúan como palancas.
2.1. Ejemplos de palancas de primer género en el cuerpo humano son:
El movimiento de agachar y levantar la cabeza, en donde la articulación atloxoidea (llamada articulación de pivote) funciona como el punto de apoyo que se encuentra ubicado entre la fuerza de entrada (potencia) y la fuerza de salida (resistencia). (Ver figura No. 12)
El tríceps actuando sobre el antebrazo, donde el codo (articulación trocleana pivotante) cumple la función de punto de apoyo, ubicado entre la fuerza muscular (tríceps) y el peso del antebrazo que se está levantando.(ver figura No.13)
2.2. Palancas de segundo género, se encuentran cuando una persona se para de puntillas. (Ver figura No. 14)
Potencia (Fm) Resistencia (Fg) Articulación Atloxoides Punto de apoyo Figura No. 12 Triceps Húmero Potencia (Fm) tríceps Resistencia (Fg) Antebrazo Codo Punto de apoyo Figura No. 13 Punto de apoyo Resistencia (Fg)
Peso del hombre
Potencia (Fm)
2.3. La mayoría de los músculos que rotan sus segmentos distales son considerados como una palanca de tercer género. Comúnmente, el punto de unión del músculo motor (que causa el movimiento) a este tipo de palanca ósea se encuentra más cerca al eje articular de rotación en comparación con la fuerza externa, la cual usualmente está resistiendo el movimiento. El bíceps braquial actuando sobre el antebrazo es un ejemplo común que se encuentra dentro del sistema músculo-esquelético y tendinoso del cuerpo humano. (ver figura No. 15)
3. APLICACIÓN EN ODONTOLOGÍA
3.1. EXODONCIA (EXTRACCIÓN DE PIEZAS DENTALES)
El principio de la palanca es utilizado en la odontología al realizarse extracciones de piezas dentarias. El brazo de palanca lo constituye el elevador, la Potencia la genera el operador (Odontólogo), y la resistencia es ofrecida por las raíces del diente. El punto de apoyo o fulcro se encuentra en el hueso (normalmente la cresta ósea o hueso alveolar). Por medio de este sistema las raíces del diente o el diente es forzado hacia la extracción.
Los elevadores pueden ser forzados por debajo de la membrana periodontal (entre el diente y el hueso) ya sea en medial, distal o bucal del diente que está siendo extraído. El elevador se sujeta con los dedos y la palma de las manos (Ver figura No. 16), y forzándose hacia el diente siguiendo su eje longitudinal en un ángulo de 45. (Ver figura No. 17). La punta del dedo índice descansa sobre el hueso para permitir al operador tener un control completo sobre el instrumento.
Hay tres formas de aplicación de un elevador:
Aplicación bucal: (ver figura No. 18) Si la raíz es recta o cónica se moverá hacia arriba y ligeramente lingual si se aplica fuerza a su superficie bucal.
Aplicación mesial: (ver figura No. 19) Si el ápice de la raíz apunta distalmente, el elevador debe ser aplicado a la superficie mesial de la raíz, porque la línea de extracción es hacia arriba y atrás.
Si el ápice de la raíz apunta mesialmente se emplea una aplicación distal para elevar el diente hacia arriba y adelante fuera de alvéolo. (ver figura No. 20)
Figura No. 16 Figura No. 17
Potencia (Fm) Bíceps Resistencia (Fg) Peso de la pelota Punto de apoyo Codo Figura No. 15
3.2. PRÓTESIS PARCIAL REMOVIBLE (Plaquitas con ganchos)
Una prótesis parcial removible puede estar soportada, en parte, por una base desplazable y elástica constituida por la mucosa bucal y por otra, por los dientes pilares. Existen dos tipos de soportes:
Dentosoportada (sus soportes son dientes): Este tipo de soporte implica que las fuerzas masticatorias se distribuyen entre los dientes pilares que no son flexibles, tal como se muestra en la figura No. 21. En este sistema no se originan palancas.
Dentomucosoportada (su soporte son dientes y mucosa bucal): Este soporte combinado de la prótesis implica que debe distribuirse la fuerza masticatoria entre los dientes pilares y la mucosa bucal suave, bajo ésta se encuentra el soporte óseo. Debido a que el soporte de la base es capaz de desplazarse cierto grado,
esto permite que la base de la prótesis se mueva ligeramente al ejercer fuerzas de masticación. Al tener, el diente pilar, solo un mínimo movimiento limitado, se origina una palanca de primer grado, en la cual el punto de apoyo o fulcro se encuentra en la unión de la prótesis con el diente pilar. La fuerza de entrada o potencia es ejercida por las fuerzas masticatorias y la fuerza de salida o resistencia es ejercida por el peso del diente pilar. El gancho de la prótesis transmite las fuerzas al diente y éstas se ven aumentadas por el factor de palanca originado por la base de la prótesis. (Ver figura No. 22)
Fuerzas masticatorias
Diente pilar Diente pilar
Figura No. 21 Fuerzas masticatorias Diente pilar Punto de apoyo Resistencia Potencia Mucosa bucal suave
Figura No. 22
x
x
x
Figura No. 18 Figura No. 19 Figura No. 20
M esi al D ist al
3.3. EN OCLUSIÓN
Oclusión en Odontología se refiere al cierre de las arcadas dentarias como los diversos movimientos funcionales con los dientes superiores e inferiores en contacto.
En el movimiento de la masticación es utilizado el principio de palanca. El movimiento mecánico del maxilar inferior con respecto al superior durante su funcionamiento resulta sumamente complejo, puesto que implica una combinación de movimientos en los planos sagital, frontal y horizontal, aunque en este apartado se dará énfasis al movimiento en el plano sagital. (Ver figura No. 23)
Entre los movimientos mandibulares el movimiento de traslación (ver figura No. 24) puro es casi inexistente, generalmente se trata de rototraslaciones, que es una combinación de movimientos traslacionales y rotacionales (ver figura No.25). El movimiento de rototraslación se puede realizar con la boca abierta o con contacto dentario. En el llamado movimiento de rototraslación sagital con contacto dentario debe rotar por la imposición que le ofrece el sobrepase vertical de los dientes anteriores.
También existe el movimiento de rotación, tal como se muestra en la figura No. 26. La trayectoria del cóndilo ofrece variables verticales (movimientos hacia arriba y abajo) y horizontales (movimientos hacia atrás y adelantes) que guardan relación directa con la altura de las cúspides y dirección de los surcos respectivamente.
El mecanismo de palanca se aplica únicamente cuando ocurren movimientos rotacionales, por lo tanto cuando se produce oclusión, se genera una palanca de tercer género, donde el punto de apoyo está ubicado dentro de los cóndilos (eje rotacional), la potencia o fuerza de entrada se realiza por la combinación de músculos de la masticación, y la resistencia o fuerza de salida, es ofrecida por el conjunto de músculos localizados por debajo de la mandíbula. (Ver figura No. 27 y diagrama en figura No. 28)
Figura No. 23
ATM
Figura No.26
ATM
Figura No. 24 Figura No.25
ATM ATM Traslación Movimiento horizontal Rototraslación Movimiento horizontal y vertical Rotación Movimiento vertical
Cuando se abre la boca (oclusión habitual o de descanso), se traza un movimiento de bisagra (movimiento rotacional vertical) para los incisivos inferiores, en un arco que varía entre los 1 a 5 mm, aproximadamente. (Ver figura No. 29) El eje para este movimiento (Punto A) es estacionario, y por lo general se localiza dentro de los cóndilos. Este movimiento se denomina movimiento de bisagra terminal del maxilar, donde el eje de rotación a través de las dos articulaciones temporomaxilares es estacionario. Este tipo de movimiento genera una palanca de segundo género, donde el punto de apoyo está ubicado dentro de los cóndilos, la potencia o fuerza de entrada se centraliza en los músculos localizados por debajo de la mandíbula y la resistencia o fuerza de salida, es ofrecida por los músculos de la masticación. (Ver diagrama en figura No. 30)
Articulación Temporomandibular Cóndilo Punto de apoyo Músculos de la masticación Potencia
Músculos por debajo de la mandíbula. Resistencia Figura No. 27 Punto A Punto de apoyo o fulcro R P Figura No. 28 Articulación Temporomandibular Cóndilo Punto de apoyo Músculos de la masticación Resistencia
Músculos por debajo de la mandíbula. Potencia Abertura entre 1 – 5 mm Figura No. 29 Punto A Punto de apoyo o fulcro R P Figura No. 30
Cuando se abre completamente la boca, se produce una combinación de movimientos (rototraslacionales), donde no se puede aplicar el principio de palanca.
Nota: Este documento es únicamente de apoyo a la docencia. Fue modificado por el Dr. Edwin López con la autorización del Autor. Año 2016
