Плотность человеческого тела: среднее значение для мужчин и женщин

Плотность человеческого тела — важная характеристика здоровья организма, поэтому полезно знать, как ее рассчитать. Кроме того, эта ценность имеет фундаментальное значение в некоторых видах спорта. Давайте подробнее рассмотрим этот вопрос в статье.

Плотность, как физическая величина

В физике под плотностью понимается коэффициент, связывающий массу и объем тела в одно равенство. Формула для этой величины: ρ = м / В. То есть ее можно вычислить, если вы точно знаете массу измеряемого объекта и объем, который он занимает в пространстве.

Поскольку масса измеряется в килограммах, а объем — в кубических метрах, единицей измерения плотности будет кг / м3 или г / см3.

Средняя плотность человеческого тела и здоровье

Прежде чем перейти к рассмотрению плотности человека, необходимо помнить, что наше тело состоит из следующих основных тканей:

• мускулистый;
• кость.
• толстый;

В каждом из них есть вода. Наименьшее количество жидкости находится в костях, следовательно, в жировой ткани. В мышцах содержится больше воды. Если вычесть вес жировой ткани из общей массы человека, вы получите цифру, которую обычно называют сухой массой тела.

В 60-х годах прошлого века в результате исследования высушенных человеческих трупов трех белков ученые установили, что их средняя плотность жира составила 0,901 г / см3, для сухой массы это значение оказалось равным 1100 г / см3. Однако более поздние исследования показали, что плотность сухой массы на самом деле варьируется от 1082 г / см3 до 1113 г / см3.

Что говорят эти цифры? Проще говоря, чем ниже средняя плотность человека, тем больше жира содержится в его теле, а значит, выше риск сердечно-сосудистых заболеваний.

Конкретная цифра для плотности

трудно дать конкретное значение значения плотности, по которому можно было бы сказать, что это нормально. Это связано с огромным количеством факторов, влияющих на его стоимость. При этом следует учитывать минеральный состав кости, мышечную массу и массу жировой ткани, значения которых различаются в зависимости от возраста, пола и индивидуальных особенностей организма.

Однако можно привести данные, собранные из некоторых литературных источников. Некоторые из них дают цифру для средней плотности человеческого тела 1070 кг / м3. Другие говорят, что его минимальные значения составляют 930-940 кг / м3. Такой диапазон значений обусловлен простым фактом: плотность человека может значительно снизиться, если он наполнит легкие воздухом. Таким образом, плотность человеческого тела 1070 кг / м3 указывает на то, что он полностью выдохнул воздух из легких, напротив, значение 930 кг / м3 получается при полном вдохе.

Как рассчитывают плотность человека?

Как упоминалось выше, для этого вам следует измерить массу и объем своего тела. С массой проблем нет, нужно просто встать на весы и сразу получить точное значение в килограммах. Измерение объема сложнее.

Объем тела любой сложной формы можно точно определить, если его погрузить в жидкость, например, в воду. Тогда количество жидкости, вытеснившей полностью погруженное тело, будет в точности равно желаемому показателю. Это свойство используется для определения объема человека, сидящего в специальном кресле, которого просят выдохнуть тяжесть воздуха из легких и затем погружают в воду. Измерив его вес под водой, можно получить соответствующую цифру для определения желаемого показателя.

Плотность и плавательная способность человека

Как отмечалось выше, если человек делает глубокий вдох, его средняя плотность падает ниже 1 г / см3. В свою очередь, из закона Архимеда следует, что если средняя плотность тела превышает это значение для жидкости, в которой оно находится, то это тело неизбежно утонет. Плотность пресной воды составляет 1 г / см3, поэтому, если человек наполнит легкие воздухом, он никогда не утонет. Учтите, что морская вода содержит большое количество солей, которые увеличивают ее плотность. В некоторых случаях эта прибавка превышает 1070 кг / м3, поэтому человек может лечь в такую ​​воду, не опасаясь утонуть, даже при полном выдохе. Яркий пример — Мертвое море, его плотность воды составляет 1240 кг / м3.

также интересно рассмотреть вопрос этой статьи с точки зрения пола человека. Женский организм в среднем содержит больше жировой ткани, чем мужской. Жир — относительно рыхлое вещество (0,901 г / см3), а значит, представительницам слабого пола легче оставаться в воде, чем мужчинам.

Средняя плотность мужчины и женщины: расчет

Приведенные выше значения говорят о том, что при выдохе средняя плотность тела человека составляет 1070 кг / м3. Однако это значение не подходит женщинам и мужчинам. На этом этапе статьи мы попытаемся получить его для каждого жанра, исходя из приведенных выше цифр. Также учтите, что в здоровом состоянии процент жировых отложений в организме мужчины составляет 15,5%, а для женщины этот показатель составляет 22,5% (эти значения являются средними для соответствующих пределов нормы).

Сначала мы получаем формулу для средней плотности. Пусть масса тела человека равна m кг, тогда жировая масса в нем будет равна p * m, а сухой вес равен (1-p) * m, где p — процент жировой ткани. Объем человеческого тела равен сумме объемов жира и сухой массы. Принимая во внимание формулу, приведенную в начале статьи, получаем: V = p * m / ρ1 + (1-p) * m / ρ2, здесь ρ1 и ρ2 — плотности жира и сухой массы соответственно. Теперь вы можете рассчитать среднюю плотность всего тела: ρ = m / (p * m / ρ1 + (1-p) * m / ρ2) = 1 / (p / ρ1 + (1-p) / 2).

Учитывая, что ρ1 = 0,901 г / см3 и ρ2 = 1,1 г / см3 (значения указаны выше в статье), затем подставляя данные о процентном содержании жира для мужчин и женщин, получаем:

• для женщин: ρ = 1 / (0,225 / 0,901 + (1-0,225) / 1,1) = 1,048 г / см3 или 1048 кг / см3.
• для мужчин: ρ = 1 / (0,155 / 0,901 + (1-0,155) / 1,1) = 1,064 г / см3 или 1064 кг / см3;

Расчетные значения близки к 1070 кг / м3. Каждый человек, зная процентное содержание жира в организме, может использовать приведенную выше формулу для расчета средней плотности тела. Напомним, это значение соответствует состоянию, в котором человек сделал максимальный выдох.