Измерение вращающих моментов

Измерители вращающих моментов обнару­жены у всех видов животных, ведущих подвижный образ жизни.

Летающие насекомые для измерения вращающих моментов используют так называемые жужжальца, принцип действия которых основан на гироскопическом эффекте. Чувствительным элементом такого биодатчика является плотное тело сфери­ческой формы, которое крепится с помощью тонкого упругого хоботка к грудной клетке насекомого (рис. 7).

Рис. 7. Биодатчик вращающих моментов летающих насекомых.

Во время полета под действием встречного потока воздуха инерционное тело начинает колебаться в плоскости, перпендикулярной плоскости потока, следствие чего появляется знакопеременный кине­тический момент. В основании хоботка расположены четыре группы рецепторных элементов, которые реагируют на упругие деформации хоботка. Вращающий момент, действующий на тело насекомого, вызывает прецессию плоскости вибрации хоботка, вследствие чего в его основании возникают упругие деформации, которые воспринимаются его рецепторами.

Позвоночные животные для измерения вращающих моментов имеют два вида органов чувств: инерциальный и гироскопический.

Инерциальный биодатчик представляет собой заполненный жид­костью канал, имеющий форму дуги (рис. 8, а). Чувствительным элементом, реаги­рующим на вращающие моменты, является масса кольца жидкости. При ускоренном вращении жид­кость стремится сохранить свое первоначальное положение, что вызывает ее движение относительно стенок канала. Измерение движения жидкости осуществляется в ампуле, образован­ной расширенной частью канала. В ней находится заслонка, ко­торая почти полностью перекрывает её сечение. Заслонка крепится на упругих волосках, в основании которых имеются рецепторные клетки. Движение жидкости отклоняет заслонку, что вызывает деформацию упругих волосков, вследствие чего рецепторы генерируют соответствующие сигналы.

а) б)

Рис. 8. Биодатчики моментов позвоночных животных.

Гироскопический измеритель располагается в непосредственной бли­зости от слухового аппарата и представляет собой полость, заполненную жидкостью, внутри которой находится чувствительный элемент (рис. 8, б). В качестве чувствительного элемента используется тяжелая пластина, имеющая форму половинки камертона. Нижняя часть ножки пластины крепится к основанию с помощью коротких упругих волосков, верх­няя - поддерживается длинными упругими волосками. Полость соединена со слуховым аппаратом отверстием, через которое энергия звука направляется на пластину и вызывает ее колебания. Вследствие этого у пластины появляется кинетический момент.

Если голова животного поворачивается, вращающий момент вызывает прецессионные колебания пластины, которые вызывают упругие деформации волосков, и рецепторы, расположенные в их основании вырабатывают сигналы, характеризующие силовое воздействие.