Människokroppens täthet är en viktig egenskap för kroppens hälsa, så det är användbart att veta hur man beräknar den. Dessutom är detta värde av grundläggande betydelse i vissa sporter. Låt oss titta närmare på det här problemet i artikeln.
Densitet som en fysisk kvantitet
Inom fysiken förstås densitet som en koefficient som förbinder en kropps massa och volym till en enda likhet. Formeln för denna kvantitet är: ρ=m/V. Det vill säga, det kan beräknas om du vet exakt massan av det uppmätta föremålet och volymen som det upptar i rymden.
Eftersom massan mäts i kilogram och volymen är i kubikmeter, blir densitetsenheterna kg/m3 eller g/cm3.
Genomsnittlig människokroppstäthet och hälsa
Innan vi går vidare till övervägandet av mänsklig densitet, måste man komma ihåg att vår kropp består av följande grundläggande vävnader:
- fetty;
- muskulär;
- bone.
Var och en av deminnehåller vatten. Minst vätska finns i benen, sedan i fettvävnaden. Muskler innehåller mest vatten. Om du subtraherar vikten av fettvävnad från en persons totala massa får du en siffra som vanligtvis kallas för lean body mass.
På 60-talet av förra seklet, som ett resultat av att studera de torkade människokroppen av tre vita människor, fann forskare att deras genomsnittliga fettdensitet var 0,901 g/cm3, detta visade sig torrviktsvärdet vara 1.100 g/cm3. Senare studier har dock visat att torrmassadensiteten faktiskt varierar mellan 1,082 g/cm3 till 1,113 g/cm3.
Vad säger dessa uppgifter? Det är enkelt, ju lägre genomsnittlig densitet en person har, desto mer fett innehåller hans kropp, vilket betyder desto högre risk för hjärt- och kärlsjukdomar.
Specifik siffra för densitet
Det är svårt att ge ett specifikt värde på densitetsvärdet, med vilket vi kan säga att det är norm alt. Detta beror på ett stort antal faktorer som påverkar dess värde. Här bör man ta hänsyn till benets mineralsammansättning, muskelmassa, fettvävnadens vikt, vars värden varierar beroende på ålder, kön och kroppens individuella egenskaper.
Icke desto mindre kan vissa data som samlats in från ett antal litterära källor citeras. Några av dem ger en siffra för den genomsnittliga densiteten för människokroppen på 1070 kg/m3. Andra säger att dess minimivärden är 930-940 kg/m3. En sådan spridning av värderingar är förknippad med en enkelfaktum: densiteten hos en person kan minska avsevärt om han fyller sina lungor med luft. Således indikerar densiteten för en människokropp på 1070 kg/m3 att han helt andades ut luft från sina lungor, tvärtom, värdet på 930 kg/m 3 erhålls med ett helt andetag.
Hur beräknas mänsklig densitet?
Som nämnt ovan, för detta bör du mäta kroppens massa och volym. Det är inga problem med massan, du behöver bara stå på vågen och omedelbart få det exakta värdet i kilogram. Volymmätning är mer komplicerad.
Volymen av en kropp av absolut vilken komplex form som helst kan bestämmas exakt om den är nedsänkt i en vätska, till exempel i vatten. Då kommer mängden vätska som förskjuts av en helt nedsänkt kropp att vara exakt lika med den önskade indikatorn. Denna egenskap används för att bestämma volymen av en person som sitter på en speciell stol, ombedd att andas ut vikten av luft från lungorna och sedan nedsänkt i vatten. Genom att mäta dess vikt under vatten kan du få rätt siffra för att bestämma önskad indikator.
Täthet och mänsklig simförmåga
Som nämnts ovan, om en person tar ett djupt andetag, faller hans genomsnittliga densitet under 1 g/cm3. I sin tur följer det av Arkimedes lag att om den genomsnittliga densiteten för en kropp överstiger detta värde för vätskan i vilken den är belägen, kommer denna kropp oundvikligen att sjunka. Tätheten av sötvatten är 1 g/cm3, så om en person fyller sina lungor med luft kommer han aldrig attkommer inte att drunkna. Observera att havsvatten innehåller en stor mängd s alter, vilket ökar dess densitet. I vissa fall överstiger denna ökning värdet på 1070 kg/m3, så en person kan ligga i sådant vatten utan rädsla för att drunkna även med en fullständig utandning. Ett slående exempel är Döda havet, vattentätheten i det är 1240 kg/m3.
Det är också nyfiket att överväga frågan om denna artikel utifrån en persons könssynpunkt. Kvinnokroppen innehåller i genomsnitt mer fettvävnad än hanen. Fett är ett relativt tunt material (0,901 g/cm3), vilket gör att det vackra könet kan flyta lättare än män.
Genomsnittlig täthet för en man och en kvinna: beräkning
Ovanstående värden indikerar att den genomsnittliga densiteten för människokroppen vid utandning är 1070 kg/m3. Detta värde är dock inte specificerat för kvinnor och män. I det här stycket av artikeln kommer vi att försöka få det för varje kön, baserat på siffrorna ovan. Tänk också på att i ett friskt tillstånd är andelen kroppsfett hos en man 15,5 %, och för en kvinna är denna siffra 22,5 % (dessa värden är medelvärden för motsvarande normala gränser).
Låt oss först få formeln för medeldensiteten. Låt massan av en människokropp vara m kg, då blir fettmassan i den lika med pm, och torrmassan är lika med (1-p)m, där p är procentandelen fettvävnad. Människokroppens volym ärsumman av fett och torrmassa. Med tanke på formeln som ges i början av artikeln får vi: V=pm/ρ1 + (1-p)m/ρ2, där ρ1 och ρ2 är fett- respektive torrmassadensiteter. Nu kan vi beräkna medeldensiteten för hela kroppen, vi har: ρ=m/(pm/ρ1 + (1-p)m/ρ 2)=1/(p/ρ1 + (1-p)/ρ2).
Med tanke på att ρ1=0,901 g/cm3 och ρ2=1,1 g/cm3 (värdena anges ovan i artikeln), och genom att ersätta procentandelen kroppsfett för män och kvinnor får vi:
- för män: ρ=1/(0, 155/0, 901 + (1-0, 155)/1, 1)=1, 064 g/cm3eller 1064 kg/cm3;
- för kvinnor: ρ=1/(0,225/0,901 + (1-0,225)/1,1)=1,048 g/cm3eller 1048 kg/cm 3.
De beräknade värdena är nära 1070 kg/m3. Varje person, som känner till andelen kroppsfett i sin kropp, kan använda ovanstående formel för att beräkna sin egen genomsnittliga kroppstäthet. Kom ihåg att detta värde motsvarar tillståndet när personen gjorde den maximala utandningen.
