La Física y su aplicación en la Ortodoncia  
Yadira Socarrás Laguna  
Yusnier López Rodríguez  
Volumen: 15  
Número: 3  
Recepción: 20/03/2023 Aprobado: 20/06/2023  
La Física y su aplicación en la Ortodoncia  
Physics and its application in Orthodontics  
Yadira Socarrás Laguna1 (yadiraslaguna@gmail.com) (https://orcid.org/0000-0001-  
8049-1345)  
Yusnier López Rodríguez2 (yusnierlopezr82@gmail.com) (https://orcid.org/0009-0009-  
9567-377X)  
Resumen  
El tratamiento ortodóntico depende de la reacción de los dientes, y en un sentido más  
amplio, de las estructuras faciales, a la aplicación de fuerzas leves, pero persistente. El  
conocimiento de varios conceptos físicos y su aplicación clínica en Ortodoncia es de  
vital interés para los profesionales del ramo. Este artículo tiene como objetivo  
fundamentar la importancia del aprendizaje de la aplicación de la Física en la  
Ortodoncia, y así reducir la duración del tratamiento, desarrollar planes terapéuticos  
más individualizados y lograr resultados más predecibles. Para ello se utilizaron  
métodos como el análisis-síntesis, inducción-deducción y la revisión de documentos  
como técnica. La aplicación correcta de estos principios aumenta la eficacia del  
tratamiento, ya que mejora la planificación y la prestación que brinda.  
Palabras claves: física, ortodoncia, fuerza, dientes y biomecánica.  
Abstract  
Orthodontic treatment depends on the reaction of the teeth, and in a broader sense, of  
the facial structures, to the application of mild but persistent forces. Knowledge of  
various physical concepts and their clinical application in orthodontics is of vital interest  
to orthodontic professionals. This article aims to substantiate the importance of learning  
the application of physics in orthodontics, thus reducing the duration of treatment,  
developing more individualized therapeutic plans and achieving more predictable  
results. Methods such as analysis-synthesis, induction-deduction and document review  
were used as a technique. The correct application of these principles increases  
treatment efficacy by improving planning and delivery.  
Key words: physics, orthodontics, strength, teeth and biomechanics  
La historia y evolución de la Física y la Ortodoncia  
La historia de la Física está marcada por la impronta de grandes científicos como  
Galileo Galilei e Isaac Newton, cuyos nombres entraron en la historia de la ciencia  
mundial. En el Siglo XVI Galileo fue el primero en el uso de experimentos para validar  
1
Especialista de Primer Grado en Estomatología General Integral y Ortodoncia. Profesora Asistente. Clínica  
Estomatológica Docente “3 de octubre”. Las Tunas. Cuba.  
2
Máster en Ciencias de la Educación. Licenciado en Educación Especialidad: Física-Electrónica. Facultad Obrero  
Campesina de la Educación de Jóvenes y Adultos. Las Tunas. Cuba.  
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las teorías de la Física. Se interesó en el movimiento de los astros y de los cuerpos.  
Con el telescopio observó que Júpiter tenía satélites girando a su alrededor (Bertran  
Prieto, 2021).  
En el siglo XVII Newton formuló las Leyes clásicas de la Dinámica y la Ley de la  
Gravitación Universal (Rendón-Ríos, 2021).  
A partir del siglo XVIII se produce el desarrollo de otras disciplinas tales como la  
Termodinámica, la Mecánica Estadística y la Física de fluidos. Ya en el XIX se  
producen avances fundamentales en la electricidad y magnetismo. Durante el siglo XX  
la Física se desarrolla plenamente y a medida que fue ampliándose lo que el hombre  
conocía, de esta se desprendieron diversas ramas. Hoy día son numerosas las ciencias  
que estudian sistemas y cambios relativos a la naturaleza.  
En la actualidad comparte el estudio de algunos sistemas y cambios con otras ciencias  
y con determinadas ramas de la tecnología. Por ejemplo, el estudio de la estructura de  
los cuerpos, con disciplinas como la Química, la Biología, la Ingeniería de materiales, la  
Microelectrónica y la Ingeniería Genética y el estudio de los sistemas celestes, con la  
Astronomía, la Astrofísica, la Cosmología y Cosmonáutica. Al propio tiempo, varias  
áreas de las ciencias físicas son aplicadas a los tratamientos ortodóncicos.  
Los orígenes de la Ortodoncia se remontan a las prácticas médicas de la antigüedad. El  
historiador de la época precristiana Herodoto, hace referencia al tema y en la época de  
Cristo, Aurelio Cornelio Celso citó, por primera vez, la presión del dedo para el  
tratamiento de los dientes (Puigbó, 2002).  
En la antigua Grecia, enterraban a los muertos con los aparatos que se utilizaban para  
mantener el espacio y prevenir el colapso de la dentición durante la vida.  
El objetivo primitivo de la ortodoncia fue fundamentalmente estético y solo se trataban  
los dientes anteriores por ser los más visibles y fáciles de mover. Numerosas veces no  
era posible colocar en posición correcta solo estos dientes, por lo que fue necesario  
comenzar a preocuparse por el arco dentario en su totalidad (Rubén Carlos, 2021).  
Cuando se habla de la evolución de la ortodoncia hay que remontarse,  
obligatoriamente, a épocas muy distantes; desde 1580 se comienzan a incorporar a la  
universidad, estudiantes de odontología, los que se reconocían como cirujanos  
dentistas, en 1699, Pierre Fauchard fue el primero en obtener dicho título. No existe la  
duda de que Francia es el país de origen de la ortodoncia (Gallego Rodríguez, 2006).  
La ortodoncia como ciencia se fue desarrollando con la incorporación de nuevos medios  
diagnósticos, técnicas, herramientas, y materiales como los alambres superelásticos y  
termoelásticos que han simplificado la biomecánica de los tratamientos y estos se han  
hecho más sencillos, rápidos y cómodos para el paciente, lo cual hace posible aplicar  
fuerzas ligeras y continuas en un período largo.  
El presente artículo tiene como objetivo fundamentar la importancia del aprendizaje de  
la aplicación de la Física en la Ortodoncia, y así reducir la duración del tratamiento,  
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desarrollar planes terapéuticos más individualizados y lograr resultados más  
predecibles  
Los principios de la Física tienen gran influencia en la Ortodoncia  
La ortodoncia se basa en principios básicos de la Física relacionados con los cuerpos  
en movimiento en el espacio. Por supuesto, los movimientos en ortodoncia se hacen  
más complicados, ya que estos cuerpos móviles están en la boca y están sujetos a  
sistemas de fuerzas más complejas de lo que la mecánica simple puede predecir.  
La ortodoncia es una ciencia que se encarga del estudio, prevención, diagnóstico y  
tratamiento de anomalías de forma, posición, relación y función de las estructuras  
dentomaxilares mediante el uso y control de diferentes tipos de fuerzas (Retrouvey y  
Kousaie, 2021).  
La biomecánica ortodóncica posee un carácter interdisciplinar, pues involucra la  
cooperación de varias disciplinas, entre ellas la Física. De manera genérica, la Física es  
la ciencia que busca encontrar las leyes fundamentales que gobiernan los fenómenos  
de la naturaleza (Rojas, 2019).  
Biomecánica  
Para tener éxito en el tratamiento ortodóncico, se deben combinar dos factores: un  
buen plan de tratamiento y una excelente biomecánica. Los principios biomecánicos se  
contemplan dentro de una rama de la ingeniería y área de la Física denominada  
Mecánica, que describe los efectos de las fuerzas sobre los cuerpos (dientes-hueso).  
La base del tratamiento ortodóntico consiste en la aplicación clínica de los conceptos  
biomecánicos. El término se refiere a la parte de la mecánica que estudia los  
movimientos en relación con los sistemas biológicos. Los principios biomecánicos  
explican los mecanismos de acción de los aparatos ortodónticos y del sistema de  
fuerzas utilizadas para los movimientos dentales. El uso del sentido común de estos  
conceptos puede ser benéfico para lograr tratamientos más predecibles, eficientes y  
estables.  
Los principios de la Mecánica y del diseño estático son universales para todos los  
aparatos ortodóncicos y no cambian con el tiempo. Cuando se comprenden los  
principios físicos de la aparatología fija o removible, entonces será posible tener el  
conocimiento necesario para construir y colocar un aparato determinado. Quien llegue a  
comprender cómo funcionan estos principios de la Física, podrá diseñar, seleccionar y  
usar aparatos ortodóncicos de una manera más provechosa en beneficio del paciente.  
La biomecánica es el área de las ciencias biológicas, principalmente en la Medicina y la  
Odontología, encargada de desarrollar aplicaciones mecánicas para resolver problemas  
de motricidad y funcionalidad. Por una parte, la biomecánica se fundamenta en  
principios mecánicos, según los cuales debe de haber una correspondencia entre las  
propiedades de resistencia y de deformación de los materiales y aparatos utilizados, y  
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los sistemas biológicos que interactúan en la aplicación (Uribe Restrepo y Jiménez  
Majía, 2021).  
La aplicación correcta de la biomecánica por parte del profesional de Ortodoncia,  
produce movimientos dentarios predecibles, una respuesta de los tejidos óptima y  
efectos colaterales mínimos. La necesidad de que los estudiantes de postgrado en  
Ortodoncia y los propios especialistas, se apropien de conocimientos sobre  
Biomecánica, radica en dotarlos de las bases científicas para dar explicación a los  
procedimientos a efectuar en el ejercicio profesional. De otra parte, el dominio de la  
Biomecánica ortodóntica permitirá al futuro profesional, identificar que aún detrás de los  
avances tecnológicos que van apareciendo, subyacen los mismos principios físicos.  
En el caso concreto de la Ortodoncia las fuerzas que trasmiten los brackets, alambres y  
elásticos al sistema dentomaxilar no deben exceder la capacidad de respuesta biológica  
del paciente, con el propósito de no producir desplazamientos irreversibles o dañinos en  
él.  
Mecánica  
La mecánica como tal es el área de las ciencias físicas que estudia el estado de  
equilibrio de los cuerpos, simples o compuestos, sometidos a diversas fuerzas (F)  
principalmente las de contacto y las gravitacionales. La mecánica se puede dividir a su  
vez, en mecánica directa y de los medios continuos, constituyendo esta última un  
modelo de estudio para los sistemas, que se pueden considerar completamente llenos  
de materia, ya se trate de fluidos o sólidos, como el caso de un diente o grupos de  
dientes, bien sea que estén en movimiento o en reposo, la misma se usa para describir  
las aplicaciones de F y M al movimiento dental, mediantes aparatos fijos que se utilizan  
en las diferentes fases de tratamiento de ortodoncia (Díaz Rosado, 2021).  
La Estática es una rama de la Mecánica que se ocupa de los cuerpos en reposo o que  
permanecen con una velocidad constante en magnitud y dirección. En estas  
circunstancias, se dice que la acción neta de las fuerzas externas que actúan sobre el  
cuerpo es nula (equilibrio). El sistema dentomaxilar tiende naturalmente a desarrollar  
condiciones estáticas a menos que se ejerza una acción externa desestabilizadora  
sobre él.  
En contraste con la Estática, la Dinámica estudia el estado de los cuerpos que  
experimentan algún tipo de aceleración. Las condiciones estáticas de un cuerpo  
persisten, a menos que haya desequilibrio de las fuerzas externas que actúen sobre el  
cuerpo o sistema físico de interés.  
La resistencia de los materiales es un área de la ciencia que se ocupa de estudiar la  
composición, estructuras y propiedades de los materiales con el propósito de  
someterlos a situaciones específicas de carga. Además, describe la relación existente  
entre fuerza y la tensión entre estos mismos permitiéndonos seleccionar los materiales  
más idóneos para ejercer una fuerza.  
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Un principio fundamental de las ciencias de los materiales consiste en reconocer que  
las propiedades que las caracterizan dependen de la estructura microscópica o  
molecular propia.  
El ortodoncista con formación en Física básica, diseñador y analista utiliza como ayuda  
los diagramas del cuerpo libre para crear fuerza suave o moderada de desequilibrio en  
el sistema dentomaxilar con el fin de producir desplazamientos de los dientes o grupos  
de dientes (retracción, atracción, protracción) hasta lograr que este tenga una mejor  
posición y evitar efectos secundarios dañinos. Las velocidades de desplazamiento de  
los dientes o grupos de dientes son, por lo regular muy bajas y las situaciones  
provocadas por lo general se consideran cuasiestáticas.  
En Ortodoncia los cuerpos de interés son los dientes, brackets y alambres como  
cuerpos rígidos y los tejidos circundantes flexibles como el hueso alveolar y los tejidos  
blandos. Entre los conceptos básicos con los que se trabaja en esta área se  
encuentran:  
Centro de resistencia (Cr): punto a través del cual debe pasar una fuerza, para  
mover un objeto libre en forma lineal. Todo cuerpo libre tiene un punto conocido  
como centro de masa, por lo tanto, siempre que la línea de acción de una fuerza  
pase por el centro de masa de un cuerpo libre en el espacio, este cuerpo sufrirá  
una traslación.  
Un diente en la cavidad bucal no es un cuerpo libre porque sus tejidos  
periodontales de soporte lo frenan. El centro de resistencia es equivalente para  
los cuerpos libres. Cualquier fuerza que actúe a través del centro de resistencia  
de un diente hace que la pieza se traslade en cuerpo.  
Imagen 1 Centro de resistencia del diente  
Centro de rotación: el centro de rotación de un diente, es el punto arbitrario que  
se ubica distante del centro de resistencia alrededor del cual el diente gira en  
dirección a la fuerza aplicada.  
El centro de rotación puede estar cerca, pero nunca coincidirá con el centro de  
resistencia. En Ortodoncia, cuando el proceso de rotación tiene lugar alrededor  
del eje mayor del diente se denomina rotación o movimiento dental de primer  
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orden (movimiento dentro-fuera). Cuando la rotación se produce alrededor del  
eje mesiodistal, se denomina angulación o movimiento dental de segundo orden  
y si tiene lugar alrededor del eje vestibulolingual, se denomina torque o  
movimiento dental de tercer orden.  
Imagen 2 Centro de rotación del diente  
Momento: se produce un momento, cuando la línea de acción de la fuerza pasa  
distante al centro de resistencia provocando una tendencia a rotar. Dicho de otra  
manera, una fuerza aplicada en un bracket que no actúa a través del centro de  
resistencia, produce la rotación de un diente.  
Imagen 2 Momento del diente  
Existen varios criterios sobre estos conceptos. Respecto al centro de resistencia este se  
encuentra entre el 24 a 35% de la longitud de la raíz iniciando de la cresta alveolar y en  
un periodonto sano con dientes intactos, el centro de resistencia se localiza entre 2/3 y  
1/3 de la distancia a partir de la cresta alveolar hasta el ápice radicular. La ubicación del  
Cr depende del tamaño, forma de los dientes, número de raíces y la calidad de tejidos  
de soporte (periodonto). El centro de rotación en figuras bidimensionales, puede  
definirse como un punto alrededor del cual un cuerpo parece haber girado, según se  
determina a partir de sus posiciones inicial y final. Y el momento se define, como una  
tendencia a la rotación de un diente. Para producir un movimiento diferente de  
inclinación por la aplicación de una fuerza en el bracket, una tendencia rotacional debe  
ser adicionada (Fídhel Ramírez, 2019).  
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La fuerza en Ortodoncia  
A la fuerza se le conoce como cualquier acción externa ejercida sobre un cuerpo capaz  
de variar el valor de su velocidad, la dirección y sentido de su movimiento. El efecto que  
esta provoca sobre un cuerpo, depende de su valor numérico, dirección, sentido y punto  
de aplicación. Es una magnitud física vectorial que presenta módulo, dirección y  
sentido.  
En ortodoncia la fuerza es la acción ejercida por un cuerpo (alambres, resortes,  
elásticos) sobre otro cuerpo (dientes y hueso).  
Los elementos que componen la fuerza son:  
Magnitud: es la cantidad de fuerza producida por las ansas, resortes o los  
elásticos.  
Dirección: es la recta que sigue o tiende a seguir la recta, y va desde mesial,  
distal, vestibular, lingual, gingival u oclusal.  
Sentido: las fuerzas pueden ser positivas o negativas y van de izquierda a  
derecha, de arriba hacia abajo.  
Punto de aplicación: parte del cuerpo en donde se aplica la fuerza, en el caso de  
la ortodoncia son los brackets que están adheridos a la cara vestibular de los  
dientes.  
Módulo: sentido de la fuerza.  
La fuerza se expresa en el producto de la masa por aceleración (F=ma)  
Una fuerza es cualquier acción que resulte en el cambio en el movimiento de un objeto.  
Las fuerzas se miden en onzas, gramos o Newton (aproximadamente 100gr por 1  
Newton en el planeta Tierra ya que la aceleración debida a la gravedad se considera  
constante e igual a 9.807m/s2. En Ortodoncia las fuerzas normalmente se expresan en  
gramos (gr) y su conversión a N es: 1gr=0.00981N, o bien 1N=101.937gr (Retrouvey y  
Kousaie, 2021).  
Principio de la transmisibilidad de fuerza  
El punto de aplicación de una fuerza es independiente de su posición a lo largo de su  
línea de acción, el efecto de la fuerza que actúa sobre un diente es independiente de  
donde se aplique esta, a lo largo de su línea de acción.  
El punto de aplicación y la dirección de la fuerza describe en la línea de acción y se  
puede aplicar la fuerza en cualquier punto de esta línea, para lograr el mismo efecto.  
Según su efecto, las fuerzas pueden ser de varios tipos:  
Fuerzas tensibles: producen la elongación o estiramiento de un cuerpo,  
dependen de si estos son rígidos o flexibles.  
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Fuerzas de compresión: producen el acortamiento de un cuerpo, dependen de si  
estos son rígidos o flexibles.  
Momentos de torsión: se presentan cuando las fuerzas se usan para torcer el  
cuerpo alrededor de su eje.  
Es importante en ortodoncia conocer la diferencia entre un momento de torsión de un  
alambre redondo, rectangular y uno cuadrado, ya que esto dará lugar al torque. Los  
cuerpos rígidos son aquellos que no cambian su forma bajo la acción de una fuerza de  
tracción o de comprensión y tiene masa y movimiento. Los dientes se pueden  
considerar como cuerpos rígidos.  
Las fuerzas en ortodoncia pueden ser analizadas en relación con los dientes o en  
relación con los alambres. Las fuerzas que se aplican con los alambres se definen  
como fuerzas de activación y representan a las fuerzas necesarias para poder llevar el  
alambre de un estado pasivo a un estado activo. El ejemplo más común son las ansas o  
resortes que se diseñan para mover los dientes. Las que se transfieren a los dientes,  
son las fuerzas que se transfieren por el alambre al diente y se definen como fuerzas de  
desactivación. Son iguales y opuestas a las fuerzas de activación.  
Las fuerzas en ortodoncia se pueden expresar con respecto a:  
1. Un sistema de aparatos instalados en el paciente, que siempre está en equilibrio.  
2. Fuerzas aplicadas sobre los brackets con respecto a otras fuerzas que son  
iguales y opuestas, pero producidas por los alambres.  
El sistema de fuerzas utilizadas en los aparatos ortodónticos debe respetar algunos  
fundamentos mecánicos válidos para el movimiento de todos los cuerpos del universo.  
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Estos fundamentos fueron enunciados por Newton a partir de la observación de  
fenómenos de la naturaleza y se denominaron Leyes de la Dinámica. Las leyes  
describen el movimiento de un objeto cuando está sometido a fuerzas.  
Primera Ley de Newton: un cuerpo continúa en estado de reposo o en  
movimiento uniforme en línea recta, a menos que sea obligado a cambiar su  
estado por fuerzas que se ejerzan sobre él (cuerpo en equilibrio).  
Segunda Ley de Newton: la aceleración de un cuerpo (cambio de velocidad con  
el tiempo) es proporcional a la fuerza que produce y es inversamente  
proporcional a la masa del cuerpo. F=ma  
Tercer Ley de Newton: con cada acción o fuerza se produce una reacción igual y  
en dirección opuesta.  
La segunda y tercera leyes de Newton son las más importantes en ortodoncia, ya que la  
mala posición dentaria no podrá resolverse jamás de forma espontánea, debido a esto  
se aplicarán fuerzas para su movimiento. En ortodoncia podemos afirmar que los  
dientes tienden a permanecer casi en reposo, a menos que sobre ellos se aplique una  
fuerza que produzca su desplazamiento.  
Podemos aplicar diversas fuerzas con diferentes intensidades, todo depende del diente  
que vamos a mover. Dicho de otra manera, podemos afirmar que el diente se mueve en  
sentido de la fuerza aplicada y cuanto mayor es el volumen radicular del elemento  
dentario, mayor deberá ser la fuerza utilizada para producir su movimiento fisiológico.  
En el tratamiento ortodóncico, si existe un “secreto”, es el de minimizar o eliminar el  
número de efectos secundarios indeseables o efectos colaterales, y para ello, estos  
efectos secundarios solo pueden evitarse si son entendidos e identificados plenamente.  
En relación con las Leyes de Newton es necesario considerar la fuerza de atracción de  
la gravedad ya que influye en el análisis de los cuerpos que se encuentran en reposo y  
los cuerpos con desplazamiento vertical, es importante considerar el valor de la  
gravedad, si la gravedad es positiva o negativa. Esto es, cuando los cuerpos tienen un  
desplazamiento con una dirección verticalmente hacia arriba o verticalmente hacia  
abajo. Se puede considerar el valor de gravedad negativa si el cuerpo tiene un  
desplazamiento verticalmente hacia arriba y positiva si el cuerpo tiene una dirección  
verticalmente hacia abajo (Rendón-Ríos, 2021).  
Las Leyes de Newton son muy importantes, ya que podemos analizar los cuerpos  
permaneciendo en reposo, cómo interactúan las fuerzas. De igual forma, al aplicar una  
fuerza externa a los cuerpos, observar su comportamiento, cómo es el desplazamiento  
de esos cuerpos, así como las magnitudes escalares y magnitudes vectoriales.  
Consideraciones finales  
El movimiento ortodóncico es el resultado de la aplicación de fuerzas a los dientes. Los  
dientes y sus estructuras de sostén asociadas responden a estas fuerzas con una  
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reacción biológica compleja que, en última instancia, da por resultado el movimiento del  
diente a través del hueso, y para lograr el movimiento dentario en Ortodoncia es  
importante tener el conocimiento de este sistema de fuerzas, para así lograr mover los  
dientes en la dirección deseada, valiéndonos de los principios de física, que son  
exactamente los mismos para todas las técnicas y sistemas existentes en la actualidad.  
El conocimiento y entendimiento de los principios básicos de la Física ofrece beneficios  
evidentes en Ortodoncia, tanto para el tratamiento como para los pacientes, pues  
permite controlar mejor el movimiento dentario y obtener resultados previsibles, con un  
daño mínimo para los dientes y tejidos de soporte y resultados más agradables y  
duraderos.  
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