Hustota lidského těla je důležitou charakteristikou zdraví těla, takže je užitečné vědět, jak ji vypočítat. Navíc tato hodnota má v některých sportech zásadní význam. Pojďme se na tento problém v článku podívat blíže.
Hustota jako fyzikální veličina
Ve fyzice je hustota chápána jako koeficient, který spojuje hmotnost a objem tělesa do jediné rovnosti. Vzorec pro tuto veličinu je: ρ=m/V. To znamená, že jej lze vypočítat, pokud přesně znáte hmotnost měřeného objektu a objem, který zaujímá ve vesmíru.
Vzhledem k tomu, že hmotnost se měří v kilogramech a objem je v metrech krychlových, jednotky hustoty budou kg/m3 nebo g/cm3.
Průměrná hustota a zdraví lidského těla
Než přejdeme k úvahám o lidské hustotě, je třeba připomenout, že naše tělo se skládá z následujících základních tkání:
- fatty;
- svalnatý;
- bone.
Každý z nichobsahuje vodu. Nejméně tekutiny se nachází v kostech, poté v tukové tkáni. Nejvíce vody obsahují svaly. Pokud od celkové hmotnosti člověka odečtete hmotnost tukové tkáně, dostanete údaj, který se běžně nazývá štíhlá tělesná hmotnost.
V 60. letech minulého století vědci jako výsledek studia vysušených lidských mrtvol tří bílých lidí zjistili, že jejich průměrná hustota tuku byla 0,901 g/cm3, tato hodnota suché hmotnosti byla zjištěna jako 1,100 g/cm3. Pozdější studie však ukázaly, že hustota suché hmoty se ve skutečnosti pohybuje mezi 1,082 g/cm3 až 1,113 g/cm3.
Co tato data říkají? Je to jednoduché, čím nižší je průměrná hustota člověka, tím více tuku jeho tělo obsahuje, což znamená vyšší riziko kardiovaskulárních onemocnění.
Konkrétní hodnota pro hustotu
Je obtížné uvést konkrétní hodnotu hodnoty hustoty, pomocí které můžeme říci, že je normální. Je to způsobeno velkým množstvím faktorů ovlivňujících jeho hodnotu. Zde je třeba vzít v úvahu minerální složení kostí, svalovou hmotu, hmotnost tukové tkáně, jejichž hodnoty se liší v závislosti na věku, pohlaví a individuálních vlastnostech těla.
Nicméně některé údaje shromážděné z řady literárních zdrojů lze citovat. Některé z nich udávají průměrnou hustotu lidského těla 1070 kg/m3. Jiní říkají, že jeho minimální hodnoty jsou 930-940 kg/m3. Takové šíření hodnot je spojeno s jedním jednoduchýmskutečnost: hustota člověka se může výrazně snížit, pokud si naplní plíce vzduchem. Hustota lidského těla 1070 kg/m3 tedy naznačuje, že zcela vydechl vzduch z plic, naopak hodnota 930 kg/m 3 získané s plným dechem.
Jak se počítá lidská hustota?
Jak již bylo zmíněno výše, za tímto účelem byste měli změřit hmotnost a objem těla. S hmotností nejsou žádné problémy, stačí se postavit na váhu a okamžitě získat přesnou hodnotu v kilogramech. Měření objemu je složitější.
Objem tělesa absolutně jakéhokoli složitého tvaru lze přesně určit, pokud je ponořeno do kapaliny, například do vody. Potom se množství kapaliny vytlačené zcela ponořeným tělesem bude přesně rovnat požadovanému indikátoru. Tato vlastnost se používá k určení objemu osoby, která je usazena na speciální židli, požádána, aby vydechla váhu vzduchu z plic, a poté je ponořena do vody. Změřením jeho hmotnosti pod vodou můžete získat příslušný údaj pro určení požadovaného ukazatele.
Hustota a schopnost člověka plavat
Jak je uvedeno výše, pokud se člověk zhluboka nadechne, jeho průměrná hustota klesne pod 1 g/cm3. Z Archimedova zákona zase vyplývá, že pokud průměrná hustota tělesa překročí tuto hodnotu pro kapalinu, ve které se nachází, pak toto těleso nevyhnutelně klesne. Hustota sladké vody je 1 g/cm3, takže pokud si člověk naplní plíce vzduchem, nikdyneutopí se. Všimněte si, že mořská voda obsahuje velké množství solí, které zvyšují její hustotu. V některých případech tento nárůst přesahuje hodnotu 1070 kg/m3, takže člověk může v takové vodě ležet bez obav z utonutí i s plným výdechem. Pozoruhodným příkladem je Mrtvé moře, hustota vody v něm je 1240 kg/m3.
Je také zajímavé zvážit otázku této položky z hlediska pohlaví osoby. Ženské tělo v průměru obsahuje více tukové tkáně než mužské. Tuk je relativně tenký materiál (0,901 g/cm3), což znamená, že něžné pohlaví se může vznášet snadněji než muži.
Průměrná hustota muže a ženy: výpočet
Výše uvedené hodnoty ukazují, že při výdechu je průměrná hustota lidského těla 1070 kg/m3. Tato hodnota však není uvedena pro ženy a muže. V tomto odstavci článku se jej pokusíme získat pro každé pohlaví na základě výše uvedených čísel. Uvažte také, že ve zdravém stavu je procento tělesného tuku u muže 15,5 % au ženy je toto číslo 22,5 % (tyto hodnoty jsou průměry pro odpovídající normální limity).
Pojďme nejprve získat vzorec pro průměrnou hustotu. Nechť je hmotnost lidského těla m kg, pak hmotnost tuku v něm bude rovna pm a sušina se rovná (1-p)m, kde p je procento tukové tkáně. Objem lidského těla jesoučet tuku a sušiny. Vezmeme-li v úvahu vzorec uvedený na začátku článku, dostaneme: V=pm/ρ1 + (1-p)m/ρ2, kde ρ1 a ρ2 jsou hustoty tuku a sušiny. Nyní můžeme vypočítat průměrnou hustotu celého tělesa, máme: ρ=m/(pm/ρ1 + (1-p)m/ρ 2)=1/(p/ρ1 + (1-p)/ρ2).
Vzhledem k tomu, že ρ1=0,901 g/cm3 a ρ2=1,1 g/cm3 (hodnoty jsou uvedeny výše v článku), poté dosazením procenta tělesného tuku pro muže a ženy získáme:
- pro muže: ρ=1/(0, 155/0, 901 + (1-0, 155)/1, 1)=1, 064 g/cm3nebo 1064 kg/cm3;
- pro ženy: ρ=1/(0,225/0,901 + (1-0,225)/1,1)=1,048 g/cm3nebo 1048 kg/cm 3.
Vypočítané hodnoty se blíží 1070 kg/m3. Každý, kdo zná procento tělesného tuku ve svém těle, může použít výše uvedený vzorec k výpočtu své vlastní průměrné tělesné hustoty. Připomeňme, že tato hodnota odpovídá stavu, kdy osoba provedla maximální výdech.
