Densitatea corpului uman este o caracteristică importantă a sănătății organismului, așa că este util să știi cum să o calculezi. Mai mult, această valoare este de o importanță fundamentală în unele sporturi. Să aruncăm o privire mai atentă asupra acestei probleme în articol.
Densitatea ca mărime fizică
În fizică, densitatea este înțeleasă ca un coeficient care leagă masa și volumul unui corp într-o singură egalitate. Formula pentru această mărime este: ρ=m/V. Adică se poate calcula dacă știi exact masa obiectului măsurat și volumul pe care acesta îl ocupă în spațiu.
Deoarece masa se măsoară în kilograme și volumul este în metri cubi, unitățile de densitate vor fi kg/m3 sau g/cm3.
Densitatea și sănătatea medie a corpului uman
Înainte de a trece la considerarea densității umane, trebuie amintit că corpul nostru este format din următoarele țesuturi de bază:
- gras;
- muscular;
- os.
Fiecare dintre eleconţine apă. Cel mai puțin lichid se găsește în oase, apoi în țesutul adipos. Mușchii conțin cea mai mare apă. Dacă scadeți greutatea țesutului adipos din masa totală a unei persoane, obțineți o cifră numită în mod obișnuit masă corporală slabă.
În anii 60 ai secolului trecut, ca urmare a studierii cadavrelor umane uscate ale a trei oameni albi, oamenii de știință au descoperit că densitatea medie a grăsimilor a fost de 0,901 g/cm3, aceasta valoare a greutăţii uscate a fost găsită a fi 1,100 g/cm3. Cu toate acestea, studiile ulterioare au arătat că densitatea masei uscate variază de fapt între 1,082 g/cm3 la 1,113 g/cm3.
Ce spun aceste date? Este simplu, cu cât densitatea medie a unei persoane este mai mică, cu atât corpul său conține mai multe grăsimi, ceea ce înseamnă că riscul de boli cardiovasculare este mai mare.
Cifra specifică pentru densitate
Este greu de dat o anumită valoare a valorii densității, prin care putem spune că este normal. Acest lucru se datorează unui număr mare de factori care îi influențează valoarea. Aici ar trebui să se țină cont de compoziția minerală a osului, masa musculară, greutatea țesutului adipos, ale căror valori variază în funcție de vârstă, sex și caracteristicile individuale ale corpului.
Cu toate acestea, unele date colectate dintr-o serie de surse literare pot fi citate. Unele dintre ele oferă o cifră pentru densitatea medie a corpului uman de 1070 kg/m3. Alții spun că valorile sale minime sunt 930-940 kg/m3. O astfel de răspândire a valorilor este asociată cu un simplufapt: densitatea unei persoane poate scădea semnificativ dacă își umple plămânii cu aer. Astfel, densitatea unui corp uman de 1070 kg/m3 indică faptul că a expirat complet aer din plămâni, dimpotrivă, valoarea de 930 kg/m 3 obținute cu o respirație plină.
Cum se calculează densitatea umană?
După cum sa menționat mai sus, pentru aceasta ar trebui să măsurați masa și volumul corpului. Nu există probleme cu masa, trebuie doar să stai pe cântar și să obții imediat valoarea exactă în kilograme. Măsurarea volumului este mai complicată.
Volumul unui corp de absolut orice formă complexă poate fi determinat cu precizie dacă este scufundat într-un lichid, de exemplu, în apă. Apoi, cantitatea de lichid deplasată de un corp complet scufundat va fi exact egală cu indicatorul dorit. Această proprietate este folosită pentru a determina volumul unei persoane care este așezată pe un scaun special, i se cere să expire greutatea aerului din plămâni și apoi scufundată în apă. Măsurându-și greutatea sub apă, puteți obține cifra corespunzătoare pentru a determina indicatorul dorit.
Densitatea și capacitatea de înot uman
După cum s-a menționat mai sus, dacă o persoană respiră adânc, atunci densitatea medie scade sub 1 g/cm3. La rândul său, din legea lui Arhimede rezultă că dacă densitatea medie a unui corp depășește această valoare pentru lichidul în care se află, atunci acest corp se va scufunda inevitabil. Densitatea apei proaspete este de 1 g/cm3, deci dacă o persoană își umple plămânii cu aer, nu vanu se va îneca. Rețineți că apa de mare conține o cantitate mare de săruri, care îi măresc densitatea. În unele cazuri, această creștere depășește valoarea de 1070 kg/m3, astfel încât o persoană poate sta întinsă într-o astfel de apă fără teama de a se îneca chiar și cu o expirație completă. Un exemplu izbitor este Marea Moartă, densitatea apei din ea este de 1240 kg/m3.
Este, de asemenea, curios să luăm în considerare întrebarea acestui articol din punctul de vedere al genului unei persoane. Corpul feminin, în medie, conține mai mult țesut adipos decât cel masculin. Grăsimea este un material relativ subțire (0,901 g/cm3), ceea ce înseamnă că sexul frumos poate pluti mai ușor decât bărbații.
Densitatea medie a unui bărbat și a unei femei: calcul
Valorile de mai sus indică faptul că la expirare, densitatea medie a corpului uman este de 1070 kg/m3. Cu toate acestea, această valoare nu este specificată pentru femei și bărbați. În acest paragraf al articolului, vom încerca să-l obținem pentru fiecare gen, pe baza cifrelor de mai sus. De asemenea, luați în considerare că într-o stare sănătoasă, procentul de grăsime corporală la un bărbat este de 15,5%, iar pentru o femeie această cifră este de 22,5% (aceste valori sunt medii pentru limitele normale corespunzătoare).
Să obținem mai întâi formula pentru densitatea medie. Fie masa unui corp uman m kg, apoi masa de grăsime din el va fi egală cu pm, iar masa uscată este egală cu (1-p)m, unde p este procentul de țesut adipos. Volumul corpului uman estesuma grăsimii și a masei uscate. Având în vedere formula dată la începutul articolului, obținem: V=pm/ρ1 + (1-p)m/ρ2, unde ρ1 și ρ2 sunt densități de grăsime și, respectiv, de masă uscată. Acum putem calcula densitatea medie a întregului corp, avem: ρ=m/(pm/ρ1 + (1-p)m/ρ 2)=1/(p/ρ1 + (1-p)/ρ2).
Având în vedere că ρ1=0,901 g/cm3 și ρ2=1,1 g/cm3 (valorile sunt date mai sus în articol), apoi înlocuind procentul de grăsime corporală pentru bărbați și femei, obținem:
- pentru bărbați: ρ=1/(0, 155/0, 901 + (1-0, 155)/1, 1)=1, 064 g/cm3sau 1064 kg/cm3;
- pentru femei: ρ=1/(0,225/0,901 + (1-0,225)/1,1)=1,048 g/cm3sau 1048 kg/cm 3.
Valorile calculate sunt apropiate de 1070 kg/m3. Fiecare persoană, cunoscând procentul de grăsime corporală din corpul său, poate folosi formula de mai sus pentru a calcula propria densitate medie a corpului. Amintiți-vă că această valoare corespunde stării în care persoana a făcut expirația maximă.
