Основные законы биомеханики. Пригодности и надежности ортопедических конструкций в живых системах в зависимости от характеристик конструкции и приложенных сил

Занятие 5. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ БИОМЕХАНИКИ.

Мотивационная характеристика темы. В процессе выполнения практической работы у студентов формируются основные понятия биомеханики, анализируются  закономерности, связывающие величины механического напряжения и деформации стоматологических материалов.

Цель практической  работы:

Изучить закономерности биомеханических величин  при решении физических задач и научиться рассчитывать параметры стоматологических материалов.

К работе необходимо:

Литература:

1.А.Н.Ремизов «Медицинская и биологическая физика» М.,1999

2.Трофимова Т.И. Курс физики. Учебник. М.: Академия, 2006-560 с. (на электронном носителе)

Контрольные вопросы для определения

исходного уровня знаний

1.Какие задачи решает биомеханика?

2.Сформулируйте понятие силы как физической величины. Перечислите основные виды сил, в том числе возникающие в полости рта.

3.Что называется деформацией тела? Какие виды деформаций известны?

4. Что называется абсолютным и относительным удлинением? Назовите их единицы измерения.

Информационный блок

Термин биомеханика составлен из двух греческих слов: bios – жизнь и mechanike – наука о машинах. Эта наука характеризуется применением основных принципов механики, т.е. науки о механических движениях материальных тел и взаимодействиях, происходящих при этом между ними, к живым организмам.

Медицинская (клиническая) биомеханика должна, во-первых, выполнять процесс диагностики, во-вторых, выбирать метод лечения и, в-третьих, оценивать полученные результаты. Существуют основные разделы медицинской биомеханики, такие как биомеханика позвоночника, биомеханика движения, стоматологическая биомеханика, биомеханика кровообращения и др.

Сила способна вызвать или остановить движение. Энергетические системы обеспечивают превращение химической энергии в механическую, что проявляется в развитии мышцами сократительной активности и, как следствие,- проявлении силы (рис.1).

Рис.1 Классификация сил.

Виды внешних сил

Каждый жевательный зуб имеет 2-5 бугорков, скаты ( склоны ), которых воспринимают нагрузку от пищи.  При сжатии челюстей и скольжении пищи по скатам на них возникают силы нормальной реакции (N) - перпендикулярные к ним и силы трения (F) - вдоль их поверхности.

Эти две силы (рис.2) объединяет одна сила опорной реакции (Rn), которая возникает на каждом скате (склоне).

Рис.2 Биомеханические явления.

Каждая сила, действующая на наклонную поверхность имеет вертикальное и горизонтальное направление, поэтому сила нормальной реакции (N) - перпендикулярная к скату и сила трения (F), действующая вдоль ската - являются первыми двумя параметрами, возникающими при сжатии пищевого комка. На этих составляющих (N, F) следует построить параллелограмм сил, диагональю которого является Rn -сила опорной реакции (3-ий параметр механических явлений) - рис.2.

Рис.3 Разложение сил в параллелограмме.

Для определения общей (полной) силы со стороны всех сил реакций надо перенести 3 стрелки (Rn1, Rn2, Rn3) в одну точку "с"-центр сопротивления на оси корня, но с моментом силы (рис.3). Соединив начало и конец стрелок прямой, получают общую силу R (4-ый параметр механических явлений).

Данное геометрическое построение действия сил применяется при их вертикальном направлении, однако при наклонном их действии следует руководствоваться принципом независимости действия сил- аксиомой параллелограмма сил и раскладывать действующую силу на Р верт. и Р гор.

Известно, что устойчивость каждого зуба зависит от поступательного движения вдоль лунки и вращательного - вокруг центра на оси корня. Поступательное смещение определяется силой R, положение которой мы определили, а вращательное определяется суммой моментов сил со стороны 3-х точек. Момент силы (М = RL) - это 5-ый, наиболее важный, параметр механических