Gostota človeškega telesa je pomembna značilnost zdravja telesa, zato je koristno vedeti, kako jo izračunati. Poleg tega je ta vrednost v nekaterih športih temeljnega pomena. Oglejmo si to vprašanje podrobneje v članku.
Gostota kot fizična količina
V fiziki je gostota razumljena kot koeficient, ki povezuje maso in prostornino telesa v eno samo enakost. Formula za to količino je: ρ=m/V. To pomeni, da ga je mogoče izračunati, če natančno poznate maso merjenega predmeta in prostornino, ki jo zaseda v prostoru.
Ker se masa meri v kilogramih, prostornina pa v kubičnih metrih, bodo enote za gostoto kg/m3 ali g/cm3.
Povprečna gostota človeškega telesa in zdravje
Preden preidemo na obravnavo človeške gostote, se je treba spomniti, da je naše telo sestavljeno iz naslednjih osnovnih tkiv:
- mastno;
- mišičast;
- kost.
Vsak od njihvsebuje vodo. Najmanj tekočine je v kosteh, nato v maščobnem tkivu. Mišice vsebujejo največ vode. Če od skupne mase človeka odštejete težo maščobnega tkiva, dobite številko, ki jo običajno imenujemo vitka telesna masa.
V 60-ih letih prejšnjega stoletja so znanstveniki kot rezultat preučevanja posušenih človeških trupel treh belih ljudi ugotovili, da je njihova povprečna gostota maščobe 0,901 g/cm3, je bila ta vrednost suhe teže 1,100 g/cm3. Vendar pa so kasnejše študije pokazale, da se gostota suhe mase dejansko giblje med 1,082 g/cm3 do 1,113 g/cm3.
Kaj povedo ti podatki? Preprosto je, manjša kot je povprečna gostota človeka, več maščobe vsebuje njegovo telo, kar pomeni večje tveganje za srčno-žilne bolezni.
Specifična številka za gostoto
Težko je podati točno določeno vrednost vrednosti gostote, po kateri lahko rečemo, da je normalna. To je posledica velikega števila dejavnikov, ki vplivajo na njegovo vrednost. Pri tem je treba upoštevati mineralno sestavo kosti, mišično maso, težo maščobnega tkiva, katerih vrednosti se razlikujejo glede na starost, spol in individualne značilnosti telesa.
Kljub temu je mogoče navesti nekaj podatkov, zbranih iz številnih literarnih virov. Nekateri od njih dajejo podatek za povprečno gostoto človeškega telesa 1070 kg/m3. Drugi pravijo, da so njegove minimalne vrednosti 930-940 kg/m3. Takšno širjenje vrednot je povezano z eno preprostodejstvo: gostota osebe se lahko znatno zmanjša, če pljuča napolni z zrakom. Tako gostota človeškega telesa 1070 kg/m3 kaže, da je popolnoma izdihnil zrak iz pljuč, nasprotno, vrednost 930 kg/m 3 pridobljeno s polnim vdihom.
Kako se izračuna človeška gostota?
Kot je navedeno zgoraj, morate za to izmeriti maso in prostornino telesa. Z maso ni težav, le stati je treba na tehtnici in takoj dobiti natančno vrednost v kilogramih. Merjenje prostornine je bolj zapleteno.
Prostornino telesa popolnoma katere koli kompleksne oblike je mogoče natančno določiti, če je potopljeno v tekočino, na primer v vodo. Potem bo količina tekočine, ki jo izpodriva popolnoma potopljeno telo, natančno enaka želenemu indikatorju. Ta lastnost se uporablja za določanje prostornine osebe, ki sedi na posebnem stolu, zahteva, da izdihne težo zraka iz pljuč in nato potopi v vodo. Z merjenjem njegove teže pod vodo lahko dobite ustrezno številko za določitev želenega indikatorja.
Gostota in človeška plavalna sposobnost
Kot je navedeno zgoraj, če oseba globoko vdihne, potem njegova povprečna gostota pade pod 1 g/cm3. Po drugi strani pa iz Arhimedovega zakona izhaja, da če povprečna gostota telesa preseže to vrednost za tekočino, v kateri se nahaja, bo to telo neizogibno potonilo. Gostota sladke vode je 1 g/cm3, torej če človek napolni pljuča z zrakom, nikoli ne bone bo utopil. Upoštevajte, da morska voda vsebuje veliko količino soli, ki povečajo njeno gostoto. V nekaterih primerih ta porast presega vrednost 1070 kg/m3, tako da lahko človek leži v takšni vodi brez strahu, da bi se utopil tudi ob polnem izdihu. Osupljiv primer je Mrtvo morje, gostota vode v njem je 1240 kg/m3.
Vprašanje o tem predmetu je tudi zanimivo obravnavati z vidika spola osebe. Žensko telo v povprečju vsebuje več maščobnega tkiva kot moško. Maščoba je razmeroma tanek material (0,901 g/cm3), kar pomeni, da lahko pripadnice lepšega spola lažje plavajo kot moški.
Povprečna gostota moškega in ženske: izračun
Zgornje vrednosti kažejo, da je pri izdihu povprečna gostota človeškega telesa 1070 kg/m3. Vendar ta vrednost ni določena za ženske in moške. V tem odstavku članka ga bomo poskušali dobiti za vsak spol na podlagi zgornjih številk. Upoštevajte tudi, da je v zdravem stanju odstotek telesne maščobe pri moškem 15,5%, za žensko pa 22,5% (te vrednostiso povprečja ustreznih normalnih mej).
Najprej dobimo formulo za povprečno gostoto. Naj bo masa človeškega telesa m kg, potem bo masa maščobe v njem enaka pm, suha masa pa je enaka (1-p)m, kjer je p odstotek maščobnega tkiva. Prostornina človeškega telesa jevsota maščobe in suhe mase. Glede na formulo, navedeno na začetku članka, dobimo: V=pm/ρ1 + (1-p)m/ρ2, kjer sta ρ1 in ρ2 gostota maščobe oziroma suhe mase. Zdaj lahko izračunamo povprečno gostoto celotnega telesa, imamo: ρ=m/(pm/ρ1 + (1-p)m/ρ 2)=1/(p/ρ1 + (1-p)/ρ2).
Glede na to, da je ρ1=0,901 g/cm3 in ρ2=1,1 g/cm3 (vrednosti so navedene zgoraj v članku), nato pa nadomestimo odstotek telesne maščobe za moške in ženske, dobimo:
- za moške: ρ=1/(0, 155/0, 901 + (1-0, 155)/1, 1)=1, 064 g/cm3ali 1064 kg/cm3;
- za ženske: ρ=1/(0,225/0,901 + (1-0,225)/1,1)=1,048 g/cm3ali 1048 kg/cm 3.
Izračunane vrednosti so blizu 1070 kg/m3. Vsaka oseba, ki pozna odstotek telesne maščobe v svojem telesu, lahko uporabi zgornjo formulo za izračun lastne povprečne telesne gostote. Spomnimo se, da ta vrednost ustreza stanju, ko je oseba naredila največji izdih.
