Mật độ của cơ thể con người là một đặc tính quan trọng của sức khỏe của cơ thể, vì vậy sẽ rất hữu ích nếu bạn biết cách tính toán nó. Hơn nữa, giá trị này có tầm quan trọng cơ bản trong một số môn thể thao. Hãy cùng tìm hiểu kỹ hơn về vấn đề này trong bài viết.
Mật độ như một đại lượng vật lý
Trong vật lý, mật độ được hiểu là hệ số liên kết khối lượng và thể tích của một vật thể thành một bình đẳng duy nhất. Công thức của đại lượng này là: ρ=m / V. Có nghĩa là, nó có thể được tính toán nếu bạn biết chính xác khối lượng của vật thể được đo và thể tích mà nó chiếm trong không gian.
Vì khối lượng được đo bằng kilôgam và thể tích tính bằng mét khối nên các đơn vị khối lượng riêng sẽ là kg / m3hoặc g / cm3.
Mật độ cơ thể và sức khỏe trung bình của con người
Trước khi chúng ta chuyển sang xem xét mật độ con người, cần phải nhớ lại rằng cơ thể chúng ta bao gồm các mô cơ bản sau:
- béo;
- cơ;
- xương.
Mỗi người trong số họchứa nước. Chất lỏng ít nhất được tìm thấy trong xương, sau đó là trong mô mỡ. Cơ bắp chứa nhiều nước nhất. Nếu bạn trừ đi trọng lượng của mô mỡ trên tổng khối lượng của một người, bạn sẽ có được một con số thường được gọi là khối lượng cơ thể nạc.
Vào những năm 60 của thế kỷ trước, kết quả nghiên cứu xác người khô của 3 người da trắng, các nhà khoa học nhận thấy mật độ chất béo trung bình của họ là 0,901 g / cm3, giá trị trọng lượng khô này được tìm thấy là 1.100 g / cm3. Tuy nhiên, các nghiên cứu sau này đã chỉ ra rằng mật độ khối lượng khô thực sự thay đổi trong khoảng từ 1,082 g / cm3đến 1,113 g / cm3.
Dữ liệu này nói lên điều gì? Thật đơn giản, mật độ trung bình của một người càng thấp thì cơ thể càng chứa nhiều chất béo, đồng nghĩa với việc nguy cơ mắc bệnh tim mạch càng cao.
Con số cụ thể cho mật độ
Rất khó để đưa ra một giá trị cụ thể của giá trị mật độ, theo đó chúng ta có thể nói rằng nó là bình thường. Điều này là do một số lượng lớn các yếu tố ảnh hưởng đến giá trị của nó. Ở đây, người ta nên tính đến thành phần khoáng chất của xương, khối lượng cơ, trọng lượng của mô mỡ, các giá trị này thay đổi tùy theo độ tuổi, giới tính và đặc điểm cá nhân của cơ thể.
Tuy nhiên, có thể trích dẫn một số dữ liệu thu thập từ một số nguồn văn học. Một số người trong số họ đưa ra một con số cho mật độ trung bình của cơ thể con người là 1070 kg / m3. Những người khác nói rằng giá trị tối thiểu của nó là 930-940 kg / m3. Sự lan rộng giá trị như vậy được liên kết với mộtthực tế: mật độ của một người có thể giảm đáng kể nếu anh ta lấp đầy phổi của mình bằng không khí. Như vậy, khối lượng riêng của cơ thể người là 1070 kg / m3cho biết người đó hoàn toàn thở ra không khí từ phổi của mình, ngược lại, giá trị của 930 kg / m3có được với hơi thở đầy đủ.
Mật độ người được tính như thế nào?
Như đã đề cập ở trên, bạn nên đo khối lượng và thể tích của cơ thể. Không có vấn đề gì về khối lượng, bạn chỉ cần đứng lên cân và ngay lập tức nhận được giá trị chính xác theo đơn vị kg. Việc đo âm lượng phức tạp hơn.
Thể tích của một vật thể có hình dạng phức tạp hoàn toàn có thể được xác định chính xác nếu nó được ngâm trong chất lỏng, chẳng hạn như trong nước. Khi đó lượng chất lỏng được dịch chuyển bởi một cơ thể được ngâm hoàn toàn sẽ chính xác bằng chất chỉ thị mong muốn. Tính chất này được sử dụng để xác định thể tích của một người ngồi trên một chiếc ghế đặc biệt, được yêu cầu thở ra trọng lượng không khí từ phổi, và sau đó ngâm mình trong nước. Bằng cách đo trọng lượng của nó dưới nước, bạn có thể có được con số thích hợp để xác định chỉ số mong muốn.
Mật độ và khả năng bơi của con người
Như đã nói ở trên, nếu một người hít thở sâu, mật độ trung bình của họ giảm xuống dưới 1 g / cm3. Đổi lại, nó tuân theo định luật Archimedes rằng nếu mật độ trung bình của một vật thể vượt quá giá trị này đối với chất lỏng mà nó nằm trong đó, thì vật thể này chắc chắn sẽ chìm. Tỷ trọng của nước ngọt là 1 g / cm3, vì vậy nếu một người lấp đầy phổi của mình bằng không khí, anh ta sẽ không bao giờsẽ không chết đuối. Lưu ý rằng nước biển có chứa một lượng lớn muối, làm tăng mật độ của nó. Trong một số trường hợp, mức tăng này vượt quá giá trị 1070 kg / m3, vì vậy một người có thể nằm trong nước như vậy mà không sợ chết đuối ngay cả khi thở ra hết sức. Một ví dụ nổi bật là Biển Chết, khối lượng riêng của nước trong đó là 1240 kg / m3.
Cũng rất tò mò khi xem xét câu hỏi của mục này từ quan điểm về giới tính của một người. Trung bình, cơ thể phụ nữ chứa nhiều mô mỡ hơn nam giới. Chất béo là một vật chất tương đối mỏng (0,901 g / cm3), có nghĩa là giới tính bình thường có thể dễ nổi hơn nam giới.
Mật độ trung bình của nam và nữ: tính toán
Các giá trị trên chỉ ra rằng khi thở ra, khối lượng riêng trung bình của cơ thể người là 1070 kg / m3. Tuy nhiên, giá trị này không được chỉ định cho phụ nữ và nam giới. Trong đoạn này của bài viết, chúng tôi sẽ cố gắng lấy nó cho từng giới tính, dựa trên các số liệu ở trên. Ngoài ra, hãy xem xét rằng ở trạng thái khỏe mạnh, tỷ lệ phần trăm chất béo cơ thể ở nam giới là 15,5% và đối với phụ nữ, con số này là 22,5% (các giá trị này là giá trị trung bình cho các giới hạn bình thường tương ứng).
Hãy lấy công thức cho mật độ trung bình trước. Gọi khối lượng của một cơ thể người là m kg, thì khối lượng chất béo trong đó sẽ bằng pm, và khối lượng khô bằng (1-p)m, trong đó p là phần trăm của mô mỡ. Thể tích của cơ thể con người làtổng của chất béo và khối lượng khô. Xét công thức đã cho ở đầu bài, ta được: V=pm / ρ1+ (1-p)m / ρ2, trong đó ρ1và ρ2lần lượt là mật độ khối chất béo và khối lượng khô. Bây giờ chúng ta có thể tính mật độ trung bình của toàn bộ cơ thể, chúng ta có: ρ=m / (pm / ρ1+ (1-p)m / ρ2)=1 / (p / ρ1+ (1-p) / ρ2).
Cho rằng ρ1=0,901 g / cm3và ρ2=1,1 g / cm3(các giá trị được đưa ra ở trên trong bài viết), sau đó thay tỷ lệ phần trăm mỡ cơ thể của nam và nữ, ta được:
- dành cho nam: ρ=1 / (0, 155/0, 901 + (1-0, 155) / 1, 1)=1, 064 g / cm3hoặc 1064 kg / cm3;
- dành cho nữ: ρ=1 / (0.225 / 0.901 + (1-0.225) /1.1)=1.048 g / cm3hoặc 1048 kg / cm3.
Các giá trị được tính toán là gần 1070 kg / m3. Mỗi người, khi biết tỷ lệ phần trăm chất béo trong cơ thể của mình, có thể sử dụng công thức trên để tính mật độ cơ thể trung bình của riêng mình. Hãy nhớ lại rằng giá trị này tương ứng với trạng thái khi người đó thở ra tối đa.
