Gustoća ljudskog tijela važna je karakteristika zdravlja tijela pa je korisno znati je izračunati. Štoviše, ta je vrijednost od temeljne važnosti u nekim sportovima. Pogledajmo pobliže ovo pitanje u članku.
Gustoća kao fizička veličina
U fizici se gustoća shvaća kao koeficijent koji povezuje masu i volumen tijela u jednu jednakost. Formula za ovu veličinu je: ρ=m/V. Odnosno, može se izračunati ako točno znate masu mjerenog objekta i volumen koji on zauzima u prostoru.
Budući da se masa mjeri u kilogramima, a volumen u kubičnim metrima, jedinice gustoće bit će kg/m3 ili g/cm3.
Prosječna gustoća ljudskog tijela i zdravlje
Prije nego što prijeđemo na razmatranje ljudske gustoće, moramo se podsjetiti da se naše tijelo sastoji od sljedećih osnovnih tkiva:
- masno;
- mišića;
- kost.
Svaki od njihsadrži vodu. Najmanje tekućine nalazi se u kostima, zatim u masnom tkivu. Mišići sadrže najviše vode. Oduzmete li težinu masnog tkiva od ukupne mase osobe, dobit ćete brojku koja se obično naziva nemasna tjelesna masa.
Šezdesetih godina prošlog stoljeća, kao rezultat proučavanja osušenih ljudskih leševa tri bijelca, znanstvenici su otkrili da je njihova prosječna gustoća masti 0,901 g/cm3, utvrđeno je da je ova vrijednost suhe težine 1.100 g/cm3. Međutim, kasnije su studije pokazale da gustoća suhe mase zapravo varira između 1,082 g/cm3 do 1,113 g/cm3.
Što govore ovi podaci? Jednostavno je, što je manja prosječna gustoća osobe, to tijelo sadrži više masti, što znači da je veći rizik od kardiovaskularnih bolesti.
Specifična brojka za gustoću
Teško je dati konkretnu vrijednost vrijednosti gustoće, po kojoj možemo reći da je normalna. To je zbog velikog broja čimbenika koji utječu na njegovu vrijednost. Ovdje treba uzeti u obzir mineralni sastav kosti, mišićnu masu, masu masnog tkiva, čije vrijednosti variraju ovisno o dobi, spolu i individualnim karakteristikama tijela.
Unatoč tome, mogu se navesti neki podaci prikupljeni iz brojnih književnih izvora. Neki od njih daju brojku za prosječnu gustoću ljudskog tijela od 1070 kg/m3. Drugi kažu da su njegove minimalne vrijednosti 930-940 kg/m3. Takvo širenje vrijednosti povezano je s jednim jednostavnimčinjenica: gustoća osobe može se značajno smanjiti ako svoja pluća napuni zrakom. Dakle, gustoća ljudskog tijela od 1070 kg/m3 ukazuje da je potpuno izdahnuo zrak iz pluća, naprotiv, vrijednost od 930 kg/m 3 dobiveno punim dahom.
Kako se izračunava ljudska gustoća?
Kao što je gore spomenuto, za to trebate izmjeriti masu i volumen tijela. S masom nema nikakvih problema, samo treba stati na vagu i odmah dobiti točnu vrijednost u kilogramima. Mjerenje volumena je složenije.
Zapremina tijela apsolutno bilo kojeg složenog oblika može se točno odrediti ako je uronjeno u tekućinu, na primjer, u vodu. Tada će količina tekućine koju istiskuje potpuno uronjeno tijelo biti točno jednaka željenom pokazatelju. Ovo svojstvo koristi se za određivanje volumena osobe koja sjedi na posebnoj stolici, od koje se traži da izdahne težinu zraka iz pluća, a zatim je uronjena u vodu. Mjerenjem njegove težine pod vodom možete dobiti odgovarajuću brojku za određivanje željenog pokazatelja.
Gustoća i ljudska sposobnost plivanja
Kao što je gore navedeno, ako osoba duboko udahne, tada njezina prosječna gustoća pada ispod 1 g/cm3. Zauzvrat, iz Arhimedovog zakona slijedi da ako prosječna gustoća tijela premašuje ovu vrijednost za tekućinu u kojoj se nalazi, tada će ovo tijelo neizbježno potonuti. Gustoća slatke vode je 1 g/cm3, pa ako čovjek napuni pluća zrakom, nikada nećeneće se utopiti. Imajte na umu da morska voda sadrži veliku količinu soli, koje povećavaju njezinu gustoću. U nekim slučajevima to povećanje prelazi vrijednost od 1070 kg/m3, pa čovjek može ležati u takvoj vodi bez straha da će se utopiti čak i pri punom izdahu. Upečatljiv primjer je Mrtvo more, gustoća vode u njemu je 1240 kg/m3.
Također je zanimljivo razmotriti pitanje ove stavke s gledišta spola osobe. Žensko tijelo u prosjeku sadrži više masnog tkiva od muškog. Masnoća je relativno tanak materijal (0,901 g/cm3), što znači da ljepši spol može lakše plutati od muškaraca.
Prosječna gustoća muškarca i žene: izračun
Gore vrijednosti pokazuju da je pri izdisaju prosječna gustoća ljudskog tijela 1070 kg/m3. Međutim, ova vrijednost nije navedena za žene i muškarce. U ovom odlomku članka pokušat ćemo ga dobiti za svaki spol, na temelju gornjih brojki. Također uzmite u obzir da je u zdravom stanju postotak tjelesne masti kod muškarca 15,5%, a za ženu ta brojka iznosi 22,5% (ove vrijednostisu prosjeci za odgovarajuće normalne granice).
Najprije ćemo dobiti formulu za prosječnu gustoću. Neka masa ljudskog tijela bude m kg, tada će masa masti u njemu biti jednaka pm, a suha masa jednaka (1-p)m, gdje je p postotak masnog tkiva. Volumen ljudskog tijela jezbroj masti i suhe mase. Uzimajući u obzir formulu danu na početku članka, dobivamo: V=pm/ρ1 + (1-p)m/ρ2, gdje su ρ1 i ρ2 gustoće masti i suhe mase, respektivno. Sada možemo izračunati prosječnu gustoću cijelog tijela, imamo: ρ=m/(pm/ρ1 + (1-p)m/ρ 2)=1/(p/ρ1 + (1-p)/ρ2).
S obzirom da je ρ1=0,901 g/cm3 i ρ2=1,1 g/cm3 (vrijednosti su navedene gore u članku), a zatim zamjenom postotka tjelesne masti za muškarce i žene, dobivamo:
- za muškarce: ρ=1/(0, 155/0, 901 + (1-0, 155)/1, 1)=1, 064 g/cm3ili 1064 kg/cm3;
- za žene: ρ=1/(0,225/0,901 + (1-0,225)/1,1)=1,048 g/cm3ili 1048 kg/cm 3.
Izračunate vrijednosti su blizu 1070 kg/m3. Svaka osoba, znajući postotak tjelesne masti u svom tijelu, može koristiti gornju formulu za izračunavanje vlastite prosječne gustoće tijela. Podsjetimo da ova vrijednost odgovara stanju kada je osoba maksimalno izdahnula.
