ПРИЧИНЫ НАКОПЛЕНИЯ ИЗЛИШКОВ ВОДЫ В УХЕ

В повседневной жизни, при принятии водных процедур зачастую бывает так, что в полость наружного уха попадает вода, а избавиться от нее простыми способами не получается. В большинстве случаев это ограничивается легким дискомфортом. Но, если вовремя не принять меры, из-за излишков воды внутри уха может развиться инфекция. Очевидно, возникает необходимость быстрого и безопасного удаления лишней жидкости. Для решения этой проблемы нужно разобраться в причинах накопления воды.

В разрезе строения уха выглядит так:

Рисунок 1. Строение уха в разрезе

Накопившаяся сера при нырянии впитывает в себя воду и увеличивается в размерах. Таким образом, слуховой проход выглядит так:

Рисунок 2. Сера в ухе

В упрощенном виде представляет собой цилиндр с отверстием в нижнем основании.

Рисунок 3. Упрощенный вид слухового прохода, горизонтально.

При нырянии под действием внешнего давления вода попадает внутрь цилиндра. Появляется естественное желание наклонить голову набок, чтобы жидкость вытекла. Положение цилиндра меняется:

Рисунок 4. Упрощенный вид слухового прохода, вертикально

На воду действует сила поверхностного натяжения, которая равна по модулю и противоположно направлена силе давления воды. Поэтому вода не выливается и остается в ухе.

Тогда можно вычислить максимальную высоту уровня воды.

                                     (1)

где  Отсюда

(2)

где  – коэффициент поверхностного натяжения воды, l –длина окружности отверстия цилиндра, g – ускорение свободного падения,  – плотность воды, – площадь натянутой поверхности.

, , получаем

(3)

В качестве расчетных примем g = 9,8 м/с²,  = 0,073 Н/м, 997 кг/м³, 2,5 мм. Тогда

.

Таким образом можно утверждать, что при высоте цилиндра H = 6 мм вода действительно не будет вытекать из уха.

Самый распространенный способ удаление воды из уха – резко наклонить голову по направлению к плечу. Но это может не сработать. При таком движении голова вместе с водой набирают какую-то скорость v, а при резкой остановке головы вода должна по инерции продолжить движение дальше, покинув слуховой проход. Но на практике все происходит иначе. Дело в том, что кинетическая энергия, которую набирает капля воды, должна превосходить потенциальную энергию поверхностного натяжения. Приравняв потенциальную энергию к кинетической энергии, можно найти минимальную скорость вытекания воды.

(4)

(5)

Как видно из рис.4,  В качестве расчетных примем . Отсюда имеем:

(6)

Здесь в качестве расчетных мы приняли H = 3 мм,  = 0,073 Н/м, 997 кг/м³.

Т.е. при скоростях  вода покинет слуховой проход (при расчетных параметрах). Если этого не произошло – это означает, что либо была набрана недостаточная скорость, либо разбухшая ушная сера перекрыла отверстие.

В этих рассуждениях мы пренебрегли силой трения между серой и водой, серой и слуховым проходом, а также потенциальной энергией деформации серной пробки. Данное пренебрежение справедливо ввиду малости этих величин.

Благодаря данному полукачественному анализу можно сказать, что для того, чтобы облегчить выход воды, достаточно долить в ухо жидкость с коэффициентом поверхностного натяжения ниже, чем у воды. Такой жидкостью может стать спирт этиловый ( касторовое масло ( Это позволит избежать неприятных ощущений, а также защитит ухо от возникновения инфекций.

Список литературы:

1. Молекулярная физика и термодинамика: [Электронный ресурс]URL: http://files.lib.sfu-kras.ru/ebibl/umkd/u_course/Lekc/Part2/Glava6/6.08.htm (Дата обращения 10.08.19).

2.Курс общей физики, том 1. Механика, колебания и волны, молекулярная физика. / И.В.Савельев —  М.: Наука, 1970.

3.Википедия, ухо: [Электронный ресурс] URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Ухо (Дата обращения 10.08.19).