Ikasi dugu zer diren indarrak, eta Fisikaren ikuspuntutik aztertu ditugu; hau da, xehatu ditugu hobeto ulertzeko nola jokatzen duten, eta, ondorioz, aurreikusteko zer egoeratan erabili behar ditugun, eta zelan ebatzi egoera horiek. Ikusi dugunez, indarrak geure inguruan daude. Naturan, eguneroko kontua dira; adibidez, ate bat bultzatzea, zeozeri eustea, igeri egitea, objektuak igotzea... Era berean, ikusi dugu ezagutza horiek ingeniaritzan, diseinuan, material-erresistentzietan eta abarretan erabiltzen direla.
Gutariko asko eta asko ortodontziaz baliatu gara hortzen posizioa zuzentzeko. Hala ere, inor gutxik daki ezen, ortodontziarako, funtsezko zientzia eta berrikuntza asko behar dela.
Ortodontzia Odontologiaren adar bat da, eta hortzetako eta barailetako irregulartasunak diagnostikatu eta zuzentzen ditu. Hollywoodeko irribarre perfekturako ez ezik, beste hainbat gauzetarako erabiltzen da. Baraila eta hortzak hitz egiteko eta mastekatzeko erabiltzen baditugu, ortodontziak aztertzen du zer inpaktu duten funtzio horiek aurpegiko anatomian.
Ortodontzia on bat egiteko, jakintzaren hainbat arlo ezagutu behar dira: genetika, fisiologia, mikrobiologia, erradiodiagnostikoa eta, batez ere, fisika asko! Jakintzak aldatuz doaz eta teknologia berrituz. Beraz, egunean egon behar da.
Ortodontzian, material guztien propietate fisiko eta kimikoak ulertu behar dira, ahalik eta ondoen erabiltzeko. Pazientearen arabera, oso alanbre elastikoak edo zurrunak aukeratu daitezke. Horrez gain, mekanikako legeak aplikatu behar dira hortzen posizioa doitzeko eta ziurtatzeko indar erresultanteek sortu beharreko mugimenduak baino ez dituztela sortzen.
Hortz bat mugitzeko behar den indarra hortzaren tamainaren eta mugimendu-motaren araberakoa da (biraketa edo lerradura). Tratamendua hastean, alanbreak nahikoa elastikoak izan behar dira, hortzak banan-banan mugitzen has daitezen. Geroago, zurrunagoak izan behar dira, egonkor egon daitezen hortz-bloke oso bat mugitzen den bitartean.
2. Irakuagaia: Ez irristatzeko zolak, lana eta kirola
Lanean, estatistikoki, istripurik gehienak gertatzen dira langileek irrist egin, eta jausten direlako. Ondorioz, lesio-portzentaje handi baten jatorria izaten dira. Irrist egin eta jausteko, hainbat faktorek eragiten dute (kutsatzaileen presentzia; esaterako, ura, olioak, xaboiak, eta abar). Baina oinetakoen zolaren eta zoruaren arteko marruskadura da faktorerik inportanteena.
Zentzu horretan, oinetakogintza profesionalean erabiltzen diren ohiko materialak eta egungo zoru-diseinuak gai dira murrizteko irrist egiteko eta lanean jausteko arriskua. Nanomaterialen zientziak aurrera egin du, eta ateak ireki dizkie soluzio berriei; izan ere, soluzio horiek erakutsi dute oso propietate bereziak dituztela, zolako marruskadurari eragiten diotenak. Baina, propietate horiek funtsean hobetzeko, sakon aztertu behar da zein irizpide biomekanikotan oinarritzen diren. Ez irristatzeko zola batek berezko diseinu geometrikoa du: orekan dauden indarren sare bat. Diseinu hori egiteko, zehatz-mehatz aztertu behar da zer erresultantek parte hartzen duten oinkadak emateko orduan.
Kirolean ere, oso inportantea da parte hartzen duten indarren azterlan biometrikoa egitea. Pertsona bat geldirik dagoenean, behe gainean mugitu gabe, kontaktu-indar bat eragiten du zoruaren gainean (pertsona horren pisuaren bestekoa), eta, aldi berean, zoruak erreakzio-indar bat eragiten du kontrara, pertsonaren kontra; betiere, Newtonen hirugarren legeak azaltzen duenez.
Korrika egiteko, euste-azalera gorabehera, ezinbestekoa da jakitea zer teknika erabiltzen den; izan ere, teknikak gehiago edo gutxiago egin dezake zoruaren erreakzio-indarraren alde. Horrela, lasterketa baten une desberdinetan, gehiago edo gutxiago jar gaitezke orpoaren gainean, puntaren gainean edo oinaren azalera guztiaren gainean. Horrek, beraz, lasterkariaren efikazia baldintzatuko du.
3. Irakurgaia: Espazioan ez dago, ez goian, ez behean
Gainerako izaki bizi guztiak bezala, gizakiok egokitu egin gara Lurreko bizitzara eta Lurraren grabitatera. Grabitateari esker, badakigu zer dagoen goian eta zer behean, eta mugitzen garela sentitzen dugu. Gure oreka- eta mugimendu-sistemako sentsoreek erreferentziatzat hartzen dute grabitatea (batez ere, entzumenak eta ikusmenak). Orbitan dagoen espazio-ontzi baten, ez dago grabitaterik; beraz, nekez jakin daiteke zer dagoen goian edo behean.
Nazioarteko Estazio Espaziala laborategi iraunkorra da; lurretik 400 kilometrora dago, eta grabitate-indarra ezabatu zaio. Baina, bitxikeriak bitxikeria, grabitate-falta oso baliagarria izan daiteke eremu asko eta asko ikertzeko. Estazioa laborategi ezin hobea da aztertzeko zer gertatzen den gizakia luzaroan dagoenean Lurretik kanpo.
Giza gorputzaren kasuan, dagoeneko ezagutzen da zer erreakzio izaten dituen, batzuetan, luzaroan dagoenean grabitaterik gabe. Astronautek badakite hezurrek dentsitatea galduko dutela. Hezurren karga desberdina da; izan ere, eskeletoak ez dio eutsi behar gorputzaren pisuari, eta muskuluentzat askoz errazagoa da mugitzea. Astronauta batentzat, nahikoa da eztul egitea, bere gorputza atzerantz bultzatzeko, hain zuzen ere bere eztula bezain indar handiaz bultzatzeko.
Alabaina, grabitate-falta giltzarria da beste arlo batzuk ikertzeko; esaterako, material berriak eta fluidoen fisika. Mikrograbitatean, errazago lortzen dira oso material bereziak, aldi berean arin eta erresistenteak, edota proteina-kristalak. Horri esker, Lurrean haien egitura aurki daiteke. Eta material edo proteina horien egitura ezagutzeak balio dezake ehun berriak diseinatzeko, erregaien efikazia areagotzeko edo farmako berriak sortzeko.
4. Irakurgaia: Gizakion gorputzeko palnkak
Biomekanika diziplina zientifikoa da, zeinak konbinatzen baititu, batetik, azterketa anatomikoa eta, bestetik, gorputzaren atsedenaldian eta mugimenduetan parte hartzen duten indar fisikoak. Hainbat arlotan erabiltzen da; esaterako, desgaitasunen azterlan eta ebaluazioetan, ergonomian, errehabilitazioan, jarduera fisiko eta kirolean, fisioterapian, ortopedian, podologian, biometrian eta azterlan mediku askotan.
Biomekanikaren azterlan-eremuetako bat dira gure gorputzeko palanka-sistemak, sortzen direnak muskuluak artikulazioen gainean jartzeko eragatik. Gizakian, hezurra barraren parekidea da; artikulazioa, euste-puntua, eta muskuluaren intersekzioa potentziaren aplikazio-puntua da. Inportanteenak gorputz-adarrak dira, baina beste gorputza-atal batzuk ere inportanteak dira.
Adibidez, buruak baietz dioenean, lehen mailako palankarena egiten du. Burua atzerantz mugitzean, garezurrak atlas ornoan (euste-puntuan) pibotatzen du. Trapezio-muskuluak eta muskulu esternokleidomastoideoak egin beharreko indar guztia egiten dute buruaren pisua mugitzeko. Lehen mailako palankaren beste adibide bat pelbisa da.
Bigarren mailako palankak, berriz, bitxiagoak dira. Haietako bat orkatila dugu (oin-punten gainean altxatzen garenean), edo azken haginek mastekatzea. Muskulu bikiek indar egiten dute; tartsoan, erresistentzia aplikatzen da, eta oin-punta euste-punta da.
Hirugarren mailako palankak arruntagoak dira. Ia artikulazio guztietan daude; adibidez, ukondoan. Ukondoko artikulazioa da euste-puntua; bizeps-muskuluarekin egiten da esfortzua, eta pisua, berriz, eskuak eusten duen objektu bat da.
Palanka horiek guztiek edozein makinaren funtzioa betetzen dute: indarrak transmititu eta areagotzea; kasu honetan, muskulu-indarrak. Ibiltzea, hanka bat bestearen gainean jartzea, ate bat irekitzea, hanka-puntetan jartzea, mastekatzea eta abar eguneroko keinuak dira. Fisikaren bidez, haiek denak eta gehiago azal daitezke.
Amarauna erresistenteagoa da Spidermanek pelikuletan jaurtikitzen duena baino. Zerbaitegatik, arkatz baten zabalerako kable bat amaraunez eginez gero, kapaz litzateke kolpean geldiarazteko Boeing 747 erreakzio-hegazkin bat. Armiarmaren zeta altzairua baino 5 aldiz erresistenteagoa da, eta nylona baino 30 aldiz elastikoagoa. Amaraunaren osagaiak proteinak (espirodrinak) eta ura dira; aldi berean, hain da arina, non xaboi-pastilla batek beste pisatuko bailuke hari luze Lur planeta osoa inguratzeko moduko batek.
MITeko ikertzaile-talde batek aztertu du zer propietate eta egitura duten amaraunen proteinek, eta ondorioztatu du ingeniaritza-lan itzela direla. Armiarmek fabrikatzaile fidagarriak balira bezala fabrikatzen dituzte beren ehunak: tentsioa kokatu, eta kalkulatzen dute zer kalte jasan dezaketen “eraikinek”. Mekanika molekularraren bidez, ikertzaileek aurkitu zuten ezen amarauna kable txiki-txiki baten moduan dagoela eraikita, eta zetazko zuntz bakoitza erabat nanohariz osatuta dagoela.
Azterlan horiek erakutsi dutenez, luzatu ahala, zetaren egitura aldatuz doa. Haren ezaugarri mekanikoak aldatuz doaz indarra aplikatzen zaienean. Hasieran, malguki normal baten modura jokatzen dute: oso malguak dira, eta sano luza daitezke; are gehiago, jatorrizko posiziora itzul daitezke. Baina, indarra aplikatzeari uzten zaionean, kapaz da gogortzeko. Horren ondorioz, intsektu bat amaraunean harrapatuta geratzen denean, hark amaraunean eragiten duen inpaktuak oso eremu mugatu bat (inpaktuarena) baino ez du hondoratzen, eta armiarmak berak konpon dezake, kalterik eragin gabe gainerako egiturari.
Materiala gogorra da, baina kapaz da elastiko bilakatzeko eta, perturbazioa amaitzen denean, berriro gogortzeko. Hori gakoa da era horretako egiturak hain sendoak izan daitezen, eta hutsegiteekiko toleranteak. Ezin zenbatu daitezke armiarmen zetaren antzeko konposatu batek izan ditzakeen aplikazio potentzialak: sutura kirurgiko birxurgagarritik hasi, eta automozio-industriako ehun teknikoetara iritsi arte.
Zergatik ez dugu erabiltzen armiarmen zeta itzel hori jausgailuak, balen kontrako txalekoak edo tendoi artifizialak fabrikatzeko? Armiarmak ezin direlako hazi gatibu (gainera, elkar jaten dute). Beraz, itxaron beharko dugu ingeniaritza genetikoak arazo-egoera hori ebatzi arte.
Hausnarketa eta ebaluazioa
Ataza amaituta, hartu ikasketa-egunerokoa eta egin dezagun hausnarketa, orain da-eta horretarako momentua. Hona iradokizun batzuk:
Zer ikasi dut?
Prozesuan zehar zerk harritu nau gehien? Zergatik?
