De dichtheid van het menselijk lichaam is een belangrijk kenmerk van de gezondheid van het lichaam, dus het is handig om te weten hoe je het kunt berekenen. Bovendien is deze waarde bij sommige sporten van fundamenteel belang. Laten we dit probleem nader bekijken in het artikel.
Dichtheid als fysieke grootheid
In de natuurkunde wordt dichtheid opgevat als een coëfficiënt die de massa en het volume van een lichaam tot een enkele gelijkheid verbindt. De formule voor deze grootheid is: ρ=m/V. Dat wil zeggen, het kan worden berekend als je precies weet wat de massa van het gemeten object is en hoeveel het in de ruimte inneemt.
Aangezien massa wordt gemeten in kilogram en het volume in kubieke meters, zijn de dichtheidseenheden kg/m3 of g/cm3.
Gemiddelde dichtheid en gezondheid van het menselijk lichaam
Voordat we verder gaan met de overweging van de menselijke dichtheid, moet eraan worden herinnerd dat ons lichaam uit de volgende basisweefsels bestaat:
- vet;
- gespierd;
- bot.
Elk van henwater bevat. De minste vloeistof wordt gevonden in de botten en vervolgens in het vetweefsel. Spieren bevatten het meeste water. Als je het gewicht van vetweefsel aftrekt van de totale massa van een persoon, krijg je een getal dat gewoonlijk vetvrije massa wordt genoemd.
In de jaren 60 van de vorige eeuw ontdekten wetenschappers als resultaat van het bestuderen van de gedroogde menselijke lijken van drie blanke mensen dat hun gemiddelde vetdichtheid 0,901 g/cm was3, bleek dit de droge gewichtswaarde te zijn van 1.100 g/cm3. Latere studies hebben echter aangetoond dat de dichtheid van de droge massa varieert tussen 1,082 g/cm3 tot 1,113 g/cm3.
Wat zeggen deze gegevens? Het is simpel, hoe lager de gemiddelde dichtheid van een persoon, hoe meer vet zijn lichaam bevat, en dus hoe groter het risico op hart- en vaatziekten.
Specifiek cijfer voor dichtheid
Het is moeilijk om een specifieke waarde van de dichtheidswaarde te geven, waarmee we kunnen zeggen dat het normaal is. Dit komt door een groot aantal factoren die de waarde ervan beïnvloeden. Hier moet rekening worden gehouden met de minerale samenstelling van het bot, spiermassa, gewicht van vetweefsel, waarvan de waarden variëren afhankelijk van leeftijd, geslacht en individuele kenmerken van het lichaam.
Desalniettemin kunnen sommige gegevens die uit een aantal literaire bronnen zijn verzameld, worden geciteerd. Sommigen van hen geven een cijfer voor de gemiddelde dichtheid van het menselijk lichaam van 1070 kg/m3. Anderen zeggen dat de minimumwaarden 930-940 kg/m zijn3. Zo'n spreiding van waarden wordt geassocieerd met één simpelefeit: de dichtheid van een persoon kan aanzienlijk afnemen als hij zijn longen met lucht vult. Dus de dichtheid van een menselijk lichaam van 1070 kg/m3 geeft aan dat hij volledig lucht uit zijn longen heeft uitgeademd, integendeel, de waarde van 930 kg/m 3 verkregen met een volledige ademhaling.
Hoe wordt de menselijke dichtheid berekend?
Zoals hierboven vermeld, moet u hiervoor de massa en het volume van het lichaam meten. Er zijn geen problemen met de massa, je hoeft alleen maar op de weegschaal te gaan staan en meteen de exacte waarde in kilogram te krijgen. Volumemeting is ingewikkelder.
Het volume van een lichaam van absoluut elke complexe vorm kan nauwkeurig worden bepaald als het wordt ondergedompeld in een vloeistof, bijvoorbeeld in water. Dan is de hoeveelheid vloeistof die wordt verplaatst door een volledig ondergedompeld lichaam precies gelijk aan de gewenste indicator. Deze eigenschap wordt gebruikt om het volume te bepalen van een persoon die op een speciale stoel zit, wordt gevraagd het gewicht van de lucht uit de longen uit te ademen en vervolgens in water wordt ondergedompeld. Door het gewicht onder water te meten, kunt u het juiste cijfer krijgen om de gewenste indicator te bepalen.
Dichtheid en menselijk zwemvermogen
Zoals hierboven opgemerkt, als een persoon diep ademha alt, da alt zijn gemiddelde dichtheid tot onder 1 g/cm3. Op zijn beurt volgt uit de wet van Archimedes dat als de gemiddelde dichtheid van een lichaam deze waarde overschrijdt voor de vloeistof waarin het zich bevindt, dit lichaam onvermijdelijk zal zinken. De dichtheid van zoet water is 1 g/cm3, dus als iemand zijn longen met lucht vult, zal hij nooitzal niet verdrinken. Merk op dat zeewater een grote hoeveelheid zouten bevat, die de dichtheid verhogen. In sommige gevallen overschrijdt deze toename de waarde van 1070 kg/m3, dus een persoon kan in dergelijk water liggen zonder bang te zijn om te verdrinken, zelfs bij volledige uitademing. Een treffend voorbeeld is de Dode Zee, de dichtheid van het water daarin is 1240 kg/m3.
Het is ook merkwaardig om de kwestie van dit item te bekijken vanuit het oogpunt van iemands geslacht. Het vrouwelijk lichaam bevat gemiddeld meer vetweefsel dan het mannelijke. Vet is een relatief dun materiaal (0,901 g/cm3), wat betekent dat de schone sekse gemakkelijker kan drijven dan mannen.
Gemiddelde dichtheid van een man en een vrouw: berekening
De bovenstaande waarden geven aan dat bij het uitademen de gemiddelde dichtheid van het menselijk lichaam 1070 kg/m is3. Deze waarde is echter niet gespecificeerd voor vrouwen en mannen. In deze paragraaf van het artikel zullen we proberen het voor elk geslacht te krijgen, op basis van de bovenstaande cijfers. Houd er ook rekening mee dat in een gezonde toestand het percentage lichaamsvet bij een man 15,5% is en voor een vrouw 22,5% (deze waarden zijn gemiddelden voor de overeenkomstige normale limieten).
Laten we eerst de formule voor de gemiddelde dichtheid halen. Stel dat de massa van een menselijk lichaam m kg is, dan is de vetmassa erin gelijk aan pm, en de droge massa is gelijk aan (1-p)m, waarbij p het percentage vetweefsel is. Het volume van het menselijk lichaam is:som van vet en droge massa. Als we de formule aan het begin van het artikel beschouwen, krijgen we: V=pm/ρ1 + (1-p)m/ρ2, waarbij ρ1 en ρ2 respectievelijk vet- en droge-massadichtheid zijn. Nu kunnen we de gemiddelde dichtheid van het hele lichaam berekenen, we hebben: ρ=m/(pm/ρ1 + (1-p)m/ρ 2)=1/(p/ρ1 + (1-p)/ρ2).
Aangezien ρ1=0,901 g/cm3 en ρ2=1,1 g/cm3 (waarden worden hierboven in het artikel gegeven), en als we het percentage lichaamsvet voor mannen en vrouwen vervangen, krijgen we:
- voor mannen: ρ=1/(0, 155/0, 901 + (1-0, 155)/1, 1)=1, 064 g/cm3of 1064 kg/cm3;
- voor vrouwen: ρ=1/(0.225/0.901 + (1-0.225)/1.1)=1.048 g/cm3of 1048 kg/cm 3.
De berekende waarden liggen dicht bij 1070 kg/m3. Elke persoon, die het percentage lichaamsvet in zijn lichaam kent, kan de bovenstaande formule gebruiken om zijn eigen gemiddelde lichaamsdichtheid te berekenen. Bedenk dat deze waarde overeenkomt met de toestand waarin de persoon de maximale uitademing deed.
