Вестибулярний апарат як інерційна система орієнтації

У звичайних|звичних| умовах положення|становище| вільно підвішеного маятника вказує|вказує| напрям|направлення| сили тяжіння (мал. 1.12, а). Якщо маятник пов'язаний з прискорено рухомою системою відліку (неінерційна система відліку), то його положення|становище| залежить від прискорення системи (мал. 1.12, б). Як випливає з малюнка, за другим законом Ньютона:

,

де результуюча сила дорівнює:

або,

звідки

. (1.5)

Малюнок 1.12 –Положення маятника при звичайних умовах (а) та при прискоренні (б)	Малюнок 1.13-Пристрій для визначення прискорення системи

Отже, навіть простий математичний маятник може бути використаний для визначення модуля та напряму|направлення| прискорення системи.

Зручнішим індикатором прискорення системи є|з'являється,являється| пристрій|устрій|, зображений|змальований| на мал. 1.13, - тіло відомої маси укріплене|зміцнене| на шести пружинках. За деформацією пружин можна визначити значення і напрям|направлення| сили, що діє на тіло, а звідси і прискорення системи, якщо врахувати прискорення вільного падіння. Такого роду індикатори використовуються в інерційній навігації, що одержала|отримала| розвиток у зв'язку з рішенням космічних задач.

Насправді|дійсно|, якщо відоме прискорення системи, наприклад ракети, в кожний момент часу, можна знайти залежність швидкості від часу:

. (1.6)

Визначивши, можна знайти положення|становище| системи у будь-який момент:

, (1.7)

Таким чином, можна без допомоги засобів|коштів|, що знаходяться|перебувають| поза|зовні| ракетою, автономно встановити її місцеположення, швидкість і прискорення у будь-який момент часу.

Відповідні пристрої|устрої| називаються інерційними системами орієнтації.

У людському організмі є|наявний| орган, який теж|також|, за сутністю, є|з'являється,являється| інерційною системою орієнтації - це вестибулярний апарат. Він складається з трьох взаємно перпендикулярних півкруглих каналів К і порожнини -В (мал. 12.14). На внутрішній поверхні стінок і в частині|частці| півкруглих каналів знаходяться|перебувають| групи чутливих нервових клітин, що мають вільні закінчення у формі волосків. Усередині півкруглих каналів є желеподібна маса (ендолімфа), що містить|утримує| дрібні|мілкі| кристали фосфорнокислого| і вуглекислого кальцію (отоліти|). Прискорене переміщення голови викликає|спричиняє| переміщення ендолімфи і отолітів|, що сприймається нервовими клітинами (через волоски). Вестибулярний апарат, як і будь-яка інша фізична система, не відрізняє гравітаційну дію від дій, що виникають при прискореному русі системи.

Наш організм пристосувався до дії сили тяжіння; відповідну звичну інформацію клітини|клітини| вестибулярного апарату повідомляють в мозок, тому стани невагомості і перевантажень сприймаються нами за допомогою вестибулярного апарату (і інших органів) як незвичайні|незвичні| стани, до яких необхідно пристосуватися.

Малюнок 1.14-Вестибулярний апарат

Якщо виявляється|опиняється| періодична дія на вестибулярний апарат людини, наприклад при хитанні|качанні| корабля, то це може привести організм в особливий стан, званий морською хворобою.

ТЕМА 2 ПРИКЛАДНІ ПИТАННЯ ФІЗИКИ (МЕДИЧНА ФІЗИКА)