В течение нескольких десятилетий были разработаны различные модели скоб, в основу действия которых положены физические законы и свойства материалов.
Рычаги
Рычаг относится к простейшим механизмам. Представляет собой любой предмет, имеющий возможность вращаться вокруг неподвижной точки. Неподвижную точку называют точкой опоры. Расстояние от точки опоры до линии действия силы, называют плечом этой силы. Рычаг используется для создания большего усилия на коротком плече с помощью меньшего усилия на длинном плече. Сделав плечо рычага достаточно длинным, теоретически, можно развить любое усилие.
Силовое воздействие скобы зависит от длины ее плеч. Выбирая точку опоры, омеги скобы (нулевую точку), можно изменять длину плеч скобы и создавать разные соотношения сил, воздействующих на ноготь.
Чтобы объяснить взаимосвязь соотношения сил возникающих у скобы, необходимо рассмотреть примеры из физики.
Физические условия аналогичны балке, точка опоры которой, соответствует месту установки, омеги на ногте (нулевая точка). Когда балка прикреплена в центе, она разделяется на два одинаковых плеча силы и находится в состоянии равновесия, если на концах балки установлены два одинаковых веса.
Балка с одинаковыми плечами силы и грузами, прикрепленными к ним.
Математическое уравнение для этого примера выглядит следующим образом:
L1 х B1= L2 х B2 , где L1, L2 - длина плеча силы, B1, B2 – вес (подвешенный груз). Если длина плеч силы L l и L 2 = 5см, а подвешенный к ним груз B 1 и B 2 = 20 гр. Безусловно, результат с каждой стороны балки 100 г /см. Возникает равновесие. 5 см х 20 гр = 5 см х 20 гр 100 г /см = 100 г/ см
Плечо силы – это расстояние от места приложения силы до точки опоры балки.
Если переместить точку опоры балки, то плечи силы, станут разной длины. Равновесие будет достигнуто только в случае, если к короткому плечу силы подвешен груз больше веса.
Балка с разными плечами силы и грузами, прикрепленными к ним
Математическое уравнение для этого примера выглядит следующим образом:
Длина плеча силы L l = 2 см, и длина плеча силы L 2 = 8см, подвешенный груз B 1= 20 г и подвешенный груз B 2 = 5 гр. Вышеприведенное математическое уравнение дает следующий результат:
2см х 20 г = 8 см х 5 г ;
40г /см = 40 г/ см.
Соотношение веса и длины плеча, остается неизменным по 40 г/см, с каждой стороны балки. Несмотря на разную длину плеч силы, и разного веса прикрепленного к ним, возникает равновесие.
Правило (условие) равновесия рычага: Рычаг находится в равновесии тогда, когда силы, действующие на него, обратно пропорциональны плечам этих сил. Отсюда вытекает физический принцип: сила (вес) обратно пропорциональна плечам силы.
У проволочной скобы короткое плечо обладает большим действием силы, а длинное плечо скобы, меньшим действием силы.
Доказательством этого явления, является пример, когда стальную проволоку прочно закрепляют с одной стороны. Вы можете легко согнуть проволоку, прикладывая силу на ее конце. Если приложить силу ближе к точке, где закреплен другой конец проволоки, то Вы почувствуете, что требуется большее усилие чтобы согнуть проволоку, к этому прибавляется возрастающая сила противодавления. Давление и противодавление, равные силы. Однако в этом примере важно чтобы не превышался предел упругости проволоки, в противном случае она не вернется к своей первоначальной форме. В соотношении сил действующих при установке скобы на ногтевую пластину, действуют те же условия. Эти условия (сила действия по отношению к длине плеча скобы) соответствуют закону рычага.
Упругость
Если согнуть упругую проволоку, а затем отпустить, то она вернется в исходное состояние, при условии, что приложенное напряжение не превышает предел упругости. Возврат проволоки в исходное состояние происходит за счет поглощенной энергии, которая высвобождается при отпускании проволоки. Количество энергии, которое может быть поглощено и затем высвобождено, является показателем способности материала к проявлению пружинистых свойств. Упругость - это количество энергии, которое может поглотить материал без перехода в состояние постоянной (необратимой) деформации. Толстая проволока или прочная пластиковая пластина могут развить возвратные силы большой величины. Вот почему в терапии скобами/пластинами важно учитывать это свойство. В противном случае скобы/пластины могут привести к повреждению ногтя (отрыву от ногтевого ложа, образованию онихолизиса).
Сила упругости
Каждый твердый материал обладает собственной упругостью. Упругость объясняется силой, которая противостоит деформации материала. Сила (сила сцепления) возникает из-за атомных групп (молекул), которые располагаются через равные промежутки, образуя сбалансированный электрический потенциал. Требуется «Работа» (усилие) чтобы, изменить путем сгибания материала расстояние и положение молекул. Деформация может быть «отменена», и тогда молекулы возвращаются в исходное положение. Этот процесс остается обратимым до тех пор, пока не будет превышен предел упругости материала. Предел упругости «достигнут», когда сила повышается выше максимального значения, которое больше не позволяет молекулам возвращаться в исходное положение. После этого молекулы находят новое состояние равновесия. Ниже предела упругости необходимая для деформации «работа» сохраняется (записывается в память) у материала как упругая (пружинная) потенциальная энергия. При превышении предела упругости этот ранее накопленный потенциал энергии выделяется в виде тепла. Если еще больше увеличивать внешнее воздействие, то сил для склеивания молекул больше не хватает. Их сцепление преодолевается, вследствие чего материал рвется
Проволока для изготовления скоб имеет определенную упругость. Активируя скобу, специалист запускает в действие упругие, возвращающие силы проволоки. Таким образом, чтобы повлиять на поперечную кривизну ногтя, эти силы должны быть все больше и больше, чем противоположные силы ногтевой пластины. Боковые края ногтя, испытывают на себе силу упругости проволоки и поднимаются вверх. По мере коррекции, силы скобы и ногтевой пластины уравновешиваются. Таким образом, плечо скобы не следует полностью закрывать искусственным материалом, чтобы возвратные силы упругой проволоки могли быть полностью задействованы. Поскольку ногтевая пластина плотно прилегает к гипонихию, коррекция ногтевого ложа связана с устойчивым натяжением скобы, в противоположном от кривизны ногтя направлении. По мере отрастания ногтя, соединительная ткань ногтевого ложа, медленно выравнивается, соответствуя, новой форме ногтя.
| Воздействие на ногтевую пластину | Прикладной физический закон |
| Воздействие силы через длину плеча скобы | Рычаг силы |
| Возвращающие силы проволоки, через активацию скобы | Упругость |