Tætheden af den menneskelige krop er en vigtig egenskab for kroppens sundhed, så det er nyttigt at vide, hvordan man beregner det. Desuden er denne værdi af fundamental betydning i nogle sportsgrene. Lad os se nærmere på dette problem i artiklen.
Densitet som en fysisk størrelse
I fysik forstås tæthed som en koefficient, der forbinder et legemes masse og volumen til en enkelt lighed. Formlen for denne størrelse er: ρ=m/V. Det vil sige, det kan beregnes, hvis du kender nøjagtigt massen af det målte objekt og det volumen, det optager i rummet.
Da masse er målt i kilogram og volumen er i kubikmeter, vil massefyldeenhederne være kg/m3 eller g/cm3.
Gennemsnitlig menneskelig kropstæthed og sundhed
Før vi går videre til overvejelserne om menneskets tæthed, skal det huskes, at vores krop består af følgende grundlæggende væv:
- fedt;
- muskulær;
- bone.
Hver af demindeholder vand. Den mindste væske findes i knoglerne og derefter i fedtvævet. Muskler indeholder mest vand. Hvis du trækker vægten af fedtvæv fra den samlede masse af en person, får du et tal, der almindeligvis kaldes lean body mass.
I 60'erne af forrige århundrede, som et resultat af at studere de tørrede menneskelige lig af tre hvide mennesker, fandt videnskabsmænd ud af, at deres gennemsnitlige fedttæthed var 0,901 g/cm3, denne tørvægtsværdi viste sig at være 1.100 g/cm3. Senere undersøgelser har imidlertid vist, at tør massefylde faktisk varierer mellem 1,082 g/cm3 til 1,113 g/cm3.
Hvad siger disse data? Det er enkelt, jo lavere en persons gennemsnitlige tæthed er, jo mere fedt indeholder hans krop, hvilket betyder, jo højere er risikoen for hjerte-kar-sygdomme.
Specifik tal for tæthed
Det er svært at give en specifik værdi af tæthedsværdien, hvorved vi kan sige, at den er normal. Dette skyldes et stort antal faktorer, der påvirker dets værdi. Her bør man tage højde for knoglernes mineralsammensætning, muskelmasse, vægt af fedtvæv, hvis værdier varierer afhængigt af alder, køn og kroppens individuelle karakteristika.
Ikke desto mindre kan nogle data indsamlet fra en række litterære kilder citeres. Nogle af dem giver et tal for den gennemsnitlige tæthed af den menneskelige krop på 1070 kg/m3. Andre siger, at dens minimumsværdier er 930-940 kg/m3. En sådan spredning af værdier er forbundet med en enkelFaktum: tætheden af en person kan falde betydeligt, hvis han fylder sine lunger med luft. Således indikerer massefylden af en menneskelig krop på 1070 kg/m3, at han fuldstændig udåndede luft fra sine lunger, tværtimod værdien af 930 kg/m 3 opnået med en fuld vejrtrækning.
Hvordan beregnes menneskets tæthed?
Som nævnt ovenfor skal du hertil måle kroppens masse og volumen. Der er ingen problemer med massen, du skal bare stå på vægten og straks få den nøjagtige værdi i kilogram. Volumenmåling er mere kompliceret.
Rumfanget af en krop af absolut enhver kompleks form kan bestemmes nøjagtigt, hvis den nedsænkes i en væske, for eksempel i vand. Så vil mængden af væske, der fortrænges af et fuldstændigt nedsænket legeme, være nøjagtigt lig med den ønskede indikator. Denne egenskab bruges til at bestemme volumenet af en person, der sidder på en speciel stol, bedt om at udånde vægten af luft fra lungerne og derefter nedsænket i vand. Ved at måle dens vægt under vand kan du få det passende tal til at bestemme den ønskede indikator.
Tæthed og menneskelig svømmeevne
Som nævnt ovenfor, hvis en person tager en dyb indånding, falder hans gennemsnitlige tæthed til under 1 g/cm3. Til gengæld følger det af Arkimedes lov, at hvis den gennemsnitlige tæthed af et legeme overstiger denne værdi for væsken, hvori det er placeret, så vil dette legeme uundgåeligt synke. Tætheden af ferskvand er 1 g/cm3, så hvis en person fylder sine lunger med luft, vil han aldrigvil ikke drukne. Bemærk, at havvand indeholder en stor mængde s alte, som øger dens tæthed. I nogle tilfælde overstiger denne stigning værdien på 1070 kg/m3, så en person kan ligge i sådant vand uden frygt for at drukne selv med en fuld udånding. Et slående eksempel er Det Døde Hav, vandtætheden i det er 1240 kg/m3.
Det er også nysgerrigt at overveje spørgsmålet om denne genstand ud fra en persons køn. Den kvindelige krop indeholder i gennemsnit mere fedtvæv end den mandlige. Fedt er et relativt tyndt materiale (0,901 g/cm3), hvilket betyder, at det smukke køn kan flyde lettere end mænd.
Gennemsnitlig tæthed af en mand og en kvinde: beregning
Ovenstående værdier indikerer, at den gennemsnitlige tæthed af den menneskelige krop ved udånding er 1070 kg/m3. Denne værdi er dog ikke specificeret for kvinder og mænd. I dette afsnit af artiklen vil vi forsøge at få det for hvert køn, baseret på tallene ovenfor. Overvej også, at i en sund tilstand er procentdelen af kropsfedt hos en mand 15,5 %, og for en kvinde er dette tal 22,5 % (disse værdier er gennemsnit for de tilsvarende normale grænser).
Lad os først få formlen for den gennemsnitlige tæthed. Lad massen af en menneskekrop være m kg, så vil massen af fedt i den være lig pm, og tørmassen er lig med (1-p)m, hvor p er procentdelen af fedtvæv. Volumenet af den menneskelige krop ersummen af fedt og tørmasse. I betragtning af formlen givet i begyndelsen af artiklen får vi: V=pm/ρ1 + (1-p)m/ρ2, hvor ρ1 og ρ2 er henholdsvis fedt- og tørmassetætheder. Nu kan vi beregne den gennemsnitlige tæthed af hele kroppen, vi har: ρ=m/(pm/ρ1 + (1-p)m/ρ 2)=1/(p/ρ1 + (1-p)/ρ2).
I betragtning af, at ρ1=0,901 g/cm3 og ρ2=1,1 g/cm3 (værdierne er angivet ovenfor i artiklen), og erstatter derefter procentdelen af kropsfedt for mænd og kvinder, får vi:
- for mænd: ρ=1/(0, 155/0, 901 + (1-0, 155)/1, 1)=1, 064 g/cm3eller 1064 kg/cm3;
- for kvinder: ρ=1/(0,225/0,901 + (1-0,225)/1,1)=1,048 g/cm3eller 1048 kg/cm 3.
De beregnede værdier er tæt på 1070 kg/m3. Hver person, der kender procentdelen af kropsfedt i sin krop, kan bruge ovenstående formel til at beregne sin egen gennemsnitlige kropstæthed. Husk, at denne værdi svarer til tilstanden, da personen foretog den maksimale udånding.
