Η πυκνότητα του ανθρώπινου σώματος είναι ένα σημαντικό χαρακτηριστικό της υγείας του σώματος, επομένως είναι χρήσιμο να γνωρίζουμε πώς να την υπολογίσουμε. Επιπλέον, αυτή η αξία έχει θεμελιώδη σημασία σε ορισμένα αθλήματα. Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά σε αυτό το θέμα στο άρθρο.
Πυκνότητα ως φυσική ποσότητα
Στη φυσική, η πυκνότητα νοείται ως ένας συντελεστής που συνδέει τη μάζα και τον όγκο ενός σώματος σε μια ενιαία ισότητα. Ο τύπος για αυτή την ποσότητα είναι: ρ=m/V. Δηλαδή, μπορεί να υπολογιστεί αν γνωρίζετε ακριβώς τη μάζα του μετρούμενου αντικειμένου και τον όγκο που καταλαμβάνει στο χώρο.
Δεδομένου ότι η μάζα μετράται σε κιλά και ο όγκος είναι σε κυβικά μέτρα, οι μονάδες πυκνότητας θα είναι kg/m3 ή g/cm3.
Μέση πυκνότητα και υγεία ανθρώπινου σώματος
Προτού προχωρήσουμε στην εξέταση της ανθρώπινης πυκνότητας, πρέπει να θυμηθούμε ότι το σώμα μας αποτελείται από τους ακόλουθους βασικούς ιστούς:
- λιπαρός;
- muscular;
- bone.
Καθένα από αυτάπεριέχει νερό. Το λιγότερο υγρό βρίσκεται στα οστά και μετά στον λιπώδη ιστό. Οι μύες περιέχουν το περισσότερο νερό. Εάν αφαιρέσετε το βάρος του λιπώδους ιστού από τη συνολική μάζα ενός ατόμου, θα λάβετε έναν αριθμό που συνήθως ονομάζεται άλιπη μάζα σώματος.
Στη δεκαετία του '60 του περασμένου αιώνα, ως αποτέλεσμα της μελέτης των αποξηραμένων ανθρώπινων πτωμάτων τριών λευκών ανθρώπων, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι η μέση πυκνότητα λίπους τους ήταν 0,901 g/cm3, αυτή η τιμή ξηρού βάρους βρέθηκε να είναι 1,100 g/cm3. Ωστόσο, μεταγενέστερες μελέτες έδειξαν ότι η πυκνότητα ξηρής μάζας στην πραγματικότητα κυμαίνεται μεταξύ 1,082 g/cm3 έως 1,113 g/cm3.
Τι λένε αυτά τα δεδομένα; Είναι απλό, όσο χαμηλότερη είναι η μέση πυκνότητα ενός ατόμου, τόσο περισσότερο λίπος περιέχει το σώμα του, πράγμα που σημαίνει ότι τόσο μεγαλύτερος είναι ο κίνδυνος καρδιαγγειακής νόσου.
Συγκεκριμένος αριθμός για την πυκνότητα
Είναι δύσκολο να δώσουμε μια συγκεκριμένη τιμή της τιμής της πυκνότητας, με την οποία μπορούμε να πούμε ότι είναι φυσιολογική. Αυτό οφείλεται σε έναν τεράστιο αριθμό παραγόντων που επηρεάζουν την αξία του. Εδώ θα πρέπει να ληφθεί υπόψη η σύσταση των ορυκτών των οστών, η μυϊκή μάζα, το βάρος του λιπώδους ιστού, οι τιμές των οποίων ποικίλλουν ανάλογα με την ηλικία, το φύλο και τα μεμονωμένα χαρακτηριστικά του σώματος.
Ωστόσο, ορισμένα δεδομένα που συλλέχθηκαν από διάφορες λογοτεχνικές πηγές μπορούν να αναφερθούν. Μερικά από αυτά δίνουν ένα νούμερο για τη μέση πυκνότητα του ανθρώπινου σώματος 1070 kg/m3. Άλλοι λένε ότι οι ελάχιστες τιμές του είναι 930-940 kg/m3. Μια τέτοια διάδοση αξιών συνδέεται με ένα απλόγεγονός: η πυκνότητα ενός ατόμου μπορεί να μειωθεί σημαντικά εάν γεμίσει τους πνεύμονές του με αέρα. Έτσι, η πυκνότητα ενός ανθρώπινου σώματος 1070 kg/m3 δείχνει ότι εξέπνευσε εντελώς αέρα από τους πνεύμονές του, αντίθετα, η τιμή των 930 kg/m 3 που λαμβάνεται με πλήρη αναπνοή.
Πώς υπολογίζεται η ανθρώπινη πυκνότητα;
Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, για αυτό θα πρέπει να μετρήσετε τη μάζα και τον όγκο του σώματος. Δεν υπάρχουν προβλήματα με τη μάζα, απλά πρέπει να σταθείτε στη ζυγαριά και να πάρετε αμέσως την ακριβή τιμή σε κιλά. Η μέτρηση του όγκου είναι πιο περίπλοκη.
Ο όγκος ενός σώματος οποιουδήποτε απολύτως πολύπλοκου σχήματος μπορεί να προσδιοριστεί με ακρίβεια εάν είναι βυθισμένο σε ένα υγρό, για παράδειγμα, σε νερό. Τότε η ποσότητα του υγρού που μετατοπίζεται από ένα πλήρως βυθισμένο σώμα θα είναι ακριβώς ίση με τον επιθυμητό δείκτη. Αυτή η ιδιότητα χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό του όγκου ενός ατόμου που κάθεται σε μια ειδική καρέκλα, του ζητείται να εκπνεύσει το βάρος του αέρα από τους πνεύμονες και στη συνέχεια βυθίζεται στο νερό. Μετρώντας το βάρος του κάτω από το νερό, μπορείτε να λάβετε τον κατάλληλο αριθμό για να προσδιορίσετε τον επιθυμητό δείκτη.
Πυκνότητα και ανθρώπινη ικανότητα κολύμβησης
Όπως σημειώθηκε παραπάνω, εάν ένα άτομο πάρει μια βαθιά αναπνοή, τότε η μέση πυκνότητά του πέφτει κάτω από 1 g/cm3. Με τη σειρά του, από το νόμο του Αρχιμήδη προκύπτει ότι αν η μέση πυκνότητα ενός σώματος υπερβεί αυτή την τιμή για το υγρό στο οποίο βρίσκεται, τότε αυτό το σώμα αναπόφευκτα θα βυθιστεί. Η πυκνότητα του γλυκού νερού είναι 1 g/cm3, οπότε αν κάποιος γεμίσει τους πνεύμονές του με αέρα, δεν θαδεν θα πνιγεί. Σημειώστε ότι το θαλασσινό νερό περιέχει μεγάλη ποσότητα αλάτων, τα οποία αυξάνουν την πυκνότητά του. Σε ορισμένες περιπτώσεις, αυτή η αύξηση υπερβαίνει την τιμή των 1070 kg/m3, επομένως ένα άτομο μπορεί να ξαπλώσει σε τέτοιο νερό χωρίς φόβο να πνιγεί ακόμη και με πλήρη εκπνοή. Ένα εντυπωσιακό παράδειγμα είναι η Νεκρά Θάλασσα, η πυκνότητα του νερού σε αυτήν είναι 1240 kg/m3.
Είναι επίσης περίεργο να εξετάσουμε την ερώτηση αυτού του στοιχείου από την άποψη του φύλου ενός ατόμου. Το γυναικείο σώμα, κατά μέσο όρο, περιέχει περισσότερο λιπώδη ιστό από το ανδρικό. Το λίπος είναι ένα σχετικά λεπτό υλικό (0,901 g/cm3), που σημαίνει ότι το ωραίο φύλο μπορεί να επιπλέει πιο εύκολα από τους άνδρες.
Μέση πυκνότητα άνδρα και γυναίκας: υπολογισμός
Οι παραπάνω τιμές υποδεικνύουν ότι κατά την εκπνοή, η μέση πυκνότητα του ανθρώπινου σώματος είναι 1070 kg/m3. Ωστόσο, αυτή η τιμή δεν προσδιορίζεται για γυναίκες και άνδρες. Σε αυτήν την παράγραφο του άρθρου, θα προσπαθήσουμε να το λάβουμε για κάθε φύλο, με βάση τα παραπάνω στοιχεία. Σκεφτείτε επίσης ότι σε υγιή κατάσταση, το ποσοστό σωματικού λίπους σε έναν άνδρα είναι 15,5% και για μια γυναίκα αυτό το ποσοστό είναι 22,5% (αυτές οι τιμέςείναι μέσοι όροι για τα αντίστοιχα φυσιολογικά όρια).
Ας πάρουμε πρώτα τον τύπο για τη μέση πυκνότητα. Έστω ότι η μάζα ενός ανθρώπινου σώματος είναι m kg, τότε η μάζα του λίπους σε αυτό θα είναι ίση με pm και η ξηρή μάζα είναι ίση με (1-p)m, όπου p είναι το ποσοστό του λιπώδους ιστού. Ο όγκος του ανθρώπινου σώματος είναιάθροισμα λίπους και ξηρής μάζας. Λαμβάνοντας υπόψη τον τύπο που δίνεται στην αρχή του άρθρου, παίρνουμε: V=pm/ρ1 + (1-p)m/ρ2, όπου ρ1 και ρ2 είναι πυκνότητες λίπους και ξηρής μάζας, αντίστοιχα. Τώρα μπορούμε να υπολογίσουμε τη μέση πυκνότητα ολόκληρου του σώματος, έχουμε: ρ=m/(pm/ρ1 + (1-p)m/ρ 2)=1/(ρ/ρ1 + (1-π)/ρ2).
Δεδομένου ότι ρ1=0,901 g/cm3 και ρ2=1,1 g/cm3 (οι τιμές δίνονται παραπάνω στο άρθρο), στη συνέχεια αντικαθιστώντας το ποσοστό σωματικού λίπους για άνδρες και γυναίκες, παίρνουμε:
- για άνδρες: ρ=1/(0, 155/0, 901 + (1-0, 155)/1, 1)=1, 064 g/cm3ή 1064 kg/cm3;
- για γυναίκες: ρ=1/(0,225/0,901 + (1-0,225)/1,1)=1,048 g/cm3ή 1048 kg/cm 3.
Οι υπολογισμένες τιμές είναι κοντά στα 1070 kg/m3. Κάθε άτομο, γνωρίζοντας το ποσοστό του σωματικού λίπους στο σώμα του, μπορεί να χρησιμοποιήσει τον παραπάνω τύπο για να υπολογίσει τη μέση σωματική του πυκνότητα. Θυμηθείτε ότι αυτή η τιμή αντιστοιχεί στην κατάσταση όταν το άτομο έκανε τη μέγιστη εκπνοή.
