Hustota ľudského tela je dôležitou charakteristikou zdravia tela, preto je užitočné vedieť, ako ju vypočítať. Navyše táto hodnota má v niektorých športoch zásadný význam. Pozrime sa bližšie na túto problematiku v článku.
Hustota ako fyzikálna veličina
Vo fyzike sa hustota chápe ako koeficient, ktorý spája hmotnosť a objem telesa do jednej rovnosti. Vzorec pre túto veličinu je: ρ=m/V. To znamená, že sa dá vypočítať, ak presne poznáte hmotnosť meraného objektu a objem, ktorý zaberá vo vesmíre.
Keďže hmotnosť sa meria v kilogramoch a objem je v kubických metroch, jednotky hustoty budú kg/m3 alebo g/cm3.
Priemerná hustota a zdravie ľudského tela
Skôr než prejdeme k úvahám o hustote človeka, treba pripomenúť, že naše telo pozostáva z nasledujúcich základných tkanív:
- fatty;
- svalnatý;
- kosť.
Každý z nichobsahuje vodu. Najmenej tekutiny sa nachádza v kostiach, potom v tukovom tkanive. Najviac vody obsahujú svaly. Ak od celkovej hmotnosti človeka odpočítate hmotnosť tukového tkaniva, dostanete údaj, ktorý sa bežne nazýva chudá telesná hmotnosť.
V 60. rokoch minulého storočia vedci ako výsledok štúdia vysušených ľudských tiel troch bielych ľudí zistili, že ich priemerná hustota tuku bola 0,901 g/cm3, táto hodnota suchej hmotnosti bola zistená ako 1,100 g/cm3. Neskoršie štúdie však ukázali, že hustota suchej hmoty sa v skutočnosti pohybuje medzi 1,082 g/cm3 až 1,113 g/cm3.
Čo hovoria tieto údaje? Je to jednoduché, čím nižšia je priemerná hustota človeka, tým viac tuku jeho telo obsahuje, čo znamená vyššie riziko kardiovaskulárnych ochorení.
Konkrétny údaj pre hustotu
Je ťažké uviesť konkrétnu hodnotu hustoty, pomocou ktorej môžeme povedať, že je normálna. Je to spôsobené obrovským množstvom faktorov ovplyvňujúcich jeho hodnotu. Tu treba brať do úvahy minerálne zloženie kostí, svalovú hmotu, hmotnosť tukového tkaniva, ktorých hodnoty sa líšia v závislosti od veku, pohlavia a individuálnych charakteristík tela.
Napriek tomu je možné citovať niektoré údaje zozbierané z množstva literárnych zdrojov. Niektoré z nich uvádzajú údaj o priemernej hustote ľudského tela 1070 kg/m3. Iní hovoria, že jeho minimálne hodnoty sú 930-940 kg/m3. Takéto šírenie hodnôt je spojené s jedným jednoduchýmfakt: hustota človeka sa môže výrazne znížiť, ak si naplní pľúca vzduchom. Hustota ľudského tela 1070 kg/m3 teda naznačuje, že úplne vydýchol vzduch z pľúc, naopak hodnota 930 kg/m 3 získané s plným nádychom.
Ako sa vypočítava ľudská hustota?
Ako už bolo spomenuté vyššie, na tento účel by ste mali merať hmotnosť a objem tela. S hmotnosťou nie sú žiadne problémy, stačí sa postaviť na váhu a okamžite získať presnú hodnotu v kilogramoch. Meranie objemu je komplikovanejšie.
Objem telesa absolútne akéhokoľvek zložitého tvaru možno presne určiť, ak je ponorené do kvapaliny, napríklad do vody. Potom sa množstvo kvapaliny vytlačenej úplne ponoreným telom bude presne rovnať požadovanému indikátoru. Táto vlastnosť sa používa na určenie objemu osoby, ktorá sedí na špeciálnej stoličke, je požiadaná, aby vydýchla váhu vzduchu z pľúc, a potom je ponorená do vody. Meraním jeho hmotnosti pod vodou môžete získať príslušné číslo na určenie požadovaného ukazovateľa.
Hustota a schopnosť človeka plávať
Ako je uvedené vyššie, ak sa človek zhlboka nadýchne, jeho priemerná hustota klesne pod 1 g/cm3. Z Archimedovho zákona zase vyplýva, že ak priemerná hustota telesa prekročí túto hodnotu pre kvapalinu, v ktorej sa nachádza, potom toto teleso nevyhnutne klesne. Hustota sladkej vody je 1 g/cm3, takže ak si človek naplní pľúca vzduchom, nikdyneutopí sa. Všimnite si, že morská voda obsahuje veľké množstvo solí, ktoré zvyšujú jej hustotu. V niektorých prípadoch tento nárast presahuje hodnotu 1070 kg/m3, takže človek môže ležať v takejto vode bez strachu, že sa utopí aj s plným výdychom. Pozoruhodným príkladom je Mŕtve more, hustota vody v ňom je 1240 kg/m3.
Je tiež zaujímavé zvážiť otázku tejto položky z hľadiska pohlavia osoby. Ženské telo v priemere obsahuje viac tukového tkaniva ako mužské. Tuk je relatívne tenký materiál (0,901 g/cm3), čo znamená, že nežné pohlavie sa môže vznášať ľahšie ako muži.
Priemerná hustota muža a ženy: výpočet
Vyššie uvedené hodnoty ukazujú, že pri výdychu je priemerná hustota ľudského tela 1070 kg/m3. Táto hodnota však nie je určená pre ženy a mužov. V tomto odseku článku sa ho pokúsime získať pre každé pohlavie na základe vyššie uvedených údajov. Zvážte tiež, že v zdravom stave je percento telesného tuku u muža 15,5 % a u žien je toto číslo 22,5 % (tieto hodnoty sú priemery pre zodpovedajúce normálne limity).
Poďme najprv získať vzorec pre priemernú hustotu. Nech je hmotnosť ľudského tela m kg, potom sa hmotnosť tuku v ňom bude rovnať pm a suchá hmotnosť sa rovná (1-p)m, kde p je percento tukového tkaniva. Objem ľudského tela jesúčet tuku a sušiny. Vzhľadom na vzorec uvedený na začiatku článku dostaneme: V=pm/ρ1 + (1-p)m/ρ2, kde ρ1 a ρ2 sú hustoty tuku a sušiny. Teraz môžeme vypočítať priemernú hustotu celého telesa, máme: ρ=m/(pm/ρ1 + (1-p)m/ρ 2)=1/(p/ρ1 + (1-p)/ρ2).
Vzhľadom na to, že ρ1=0,901 g/cm3 a ρ2=1,1 g/cm3 (hodnoty sú uvedené vyššie v článku), potom nahradením percenta telesného tuku pre mužov a ženy dostaneme:
- pre mužov: ρ=1/(0, 155/0, 901 + (1-0, 155)/1, 1)=1, 064 g/cm3alebo 1064 kg/cm3;
- pre ženy: ρ=1/(0,225/0,901 + (1-0,225)/1,1)=1,048 g/cm3alebo 1048 kg/cm 3.
Vypočítané hodnoty sa blížia k 1070 kg/m3. Každý, kto pozná percento telesného tuku vo svojom tele, môže použiť vyššie uvedený vzorec na výpočet svojej vlastnej priemernej telesnej hustoty. Pripomeňme, že táto hodnota zodpovedá stavu, keď osoba urobila maximálny výdych.
