ความหนาแน่นของร่างกายมนุษย์เป็นลักษณะสำคัญของสุขภาพร่างกาย ดังนั้นการรู้วิธีคำนวณจึงมีประโยชน์ นอกจากนี้ ค่านี้มีความสำคัญพื้นฐานในกีฬาบางประเภท ลองมาดูปัญหานี้ในบทความกันดีกว่า
ความหนาแน่นตามปริมาณทางกายภาพ
ในทางฟิสิกส์ ความหนาแน่นเป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นสัมประสิทธิ์ที่เชื่อมโยงมวลและปริมาตรของร่างกายให้เป็นค่าความเท่าเทียมกันเดียว สูตรสำหรับปริมาณนี้คือ: ρ=m/V นั่นคือสามารถคำนวณได้หากคุณทราบมวลของวัตถุที่วัดได้อย่างแม่นยำและปริมาตรของวัตถุที่วัตถุนั้นอยู่ในอวกาศ
เนื่องจากมวลมีหน่วยเป็นกิโลกรัมและปริมาตรเป็นลูกบาศก์เมตร หน่วยความหนาแน่นจะเป็น kg/m3 หรือ g/cm3.
ความหนาแน่นของร่างกายมนุษย์โดยเฉลี่ยและสุขภาพ
ก่อนที่เราจะพิจารณาความหนาแน่นของมนุษย์ เราต้องจำไว้ว่าร่างกายของเราประกอบด้วยเนื้อเยื่อพื้นฐานดังต่อไปนี้:
- อ้วน;
- กล้ามเนื้อ;
- กระดูก
อย่างละตัวประกอบด้วยน้ำ พบของเหลวน้อยที่สุดในกระดูกจากนั้นในเนื้อเยื่อไขมัน กล้ามเนื้อมีน้ำมากที่สุด หากคุณลบน้ำหนักของเนื้อเยื่อไขมันออกจากมวลรวมของบุคคล คุณจะได้รูปร่างที่เรียกกันว่ามวลกายไม่ติดมัน
ในยุค 60 ของศตวรรษที่ผ่านมา จากการศึกษาซากศพมนุษย์แห้งของคนผิวขาวสามคน นักวิทยาศาสตร์พบว่าความหนาแน่นของไขมันเฉลี่ยอยู่ที่ 0.901 g/cm3 พบว่าค่าน้ำหนักแห้งคือ 1.100 g/cm3 อย่างไรก็ตาม การศึกษาในภายหลังได้แสดงให้เห็นว่าความหนาแน่นของมวลแห้งนั้นแปรผันจริงระหว่าง 1.082 ก./ซม.3 ถึง 1.113 ก./ซม.3.
ข้อมูลนี้บอกอะไร? ง่าย ยิ่งความหนาแน่นเฉลี่ยของบุคคลต่ำเท่าใด ร่างกายก็ยิ่งมีไขมันมากขึ้นเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าความเสี่ยงของโรคหัวใจและหลอดเลือดจะสูงขึ้น
ความหนาแน่นเฉพาะ
เป็นการยากที่จะระบุค่าความหนาแน่นของค่าความหนาแน่น ซึ่งเราสามารถพูดได้ว่าเป็นเรื่องปกติ ทั้งนี้เนื่องมาจากปัจจัยจำนวนมากที่ส่งผลต่อมูลค่าของมัน ควรพิจารณาถึงองค์ประกอบแร่ธาตุของกระดูก มวลกล้ามเนื้อ น้ำหนักของเนื้อเยื่อไขมัน ซึ่งค่าต่างๆ จะแตกต่างกันไปตามอายุ เพศ และลักษณะเฉพาะของร่างกาย
อย่างไรก็ตาม ข้อมูลบางส่วนที่รวบรวมจากแหล่งวรรณกรรมจำนวนหนึ่งสามารถอ้างอิงได้ บางคนให้ตัวเลขความหนาแน่นเฉลี่ยของร่างกายมนุษย์ที่ 1,070 กก./ลบ.ม. บางคนบอกว่าค่าต่ำสุดคือ 930-940 kg/m3 การแพร่กระจายของค่าดังกล่าวเกี่ยวข้องกับเรื่องง่าย ๆ อย่างหนึ่งข้อเท็จจริง: ความหนาแน่นของบุคคลจะลดลงอย่างมากหากเขาเติมอากาศเข้าไปในปอด ดังนั้น ความหนาแน่นของร่างกายมนุษย์ 1,070 กก./ม.3 บ่งชี้ว่าเขาสูดอากาศออกจากปอดจนหมด ในทางกลับกัน มีค่าเท่ากับ 930 กก./ม. 3 หายใจเข้าเต็มปอด
ความหนาแน่นของมนุษย์คำนวณอย่างไร
ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น สำหรับสิ่งนี้ คุณควรวัดมวลและปริมาตรของร่างกาย ไม่มีปัญหากับมวล คุณเพียงแค่ต้องยืนบนตาชั่งและรับค่าที่แน่นอนเป็นกิโลกรัมทันที การวัดปริมาตรมีความซับซ้อนมากขึ้น
ปริมาตรของร่างกายที่มีรูปร่างซับซ้อนใดๆ สามารถกำหนดได้อย่างแม่นยำหากจุ่มลงในของเหลว เช่น ในน้ำ จากนั้นปริมาณของเหลวที่ถูกแทนที่โดยร่างกายที่แช่จนสุดจะเท่ากับตัวบ่งชี้ที่ต้องการ คุณสมบัตินี้ใช้เพื่อกำหนดปริมาตรของผู้ที่นั่งบนเก้าอี้พิเศษ โดยขอให้หายใจเอาน้ำหนักของอากาศออกจากปอด แล้วจุ่มลงในน้ำ โดยการวัดน้ำหนักใต้น้ำ คุณจะได้ตัวเลขที่เหมาะสมเพื่อกำหนดตัวบ่งชี้ที่ต้องการ
ความหนาแน่นและความสามารถในการว่ายน้ำของมนุษย์
ตามที่ระบุไว้ข้างต้น หากบุคคลสูดหายใจเข้าลึกๆ ความหนาแน่นเฉลี่ยของเขาจะลดลงต่ำกว่า 1 ก./ซม.3 ในทางกลับกัน มันเป็นไปตามกฎของอาร์คิมิดีสว่าหากความหนาแน่นเฉลี่ยของร่างกายสูงกว่าค่านี้สำหรับของเหลวที่มันตั้งอยู่ ร่างกายนี้จะจมลงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ความหนาแน่นของน้ำจืดอยู่ที่ 1 g/cm3 ดังนั้นถ้าคนสูดอากาศเข้าไปเต็มปอด เขาจะไม่มีวันจะไม่จมน้ำตาย โปรดทราบว่าน้ำทะเลมีเกลือจำนวนมากซึ่งเพิ่มความหนาแน่น ในบางกรณี การเพิ่มขึ้นนี้เกินมูลค่า 1,070 กก./ม.3 ดังนั้นบุคคลสามารถนอนในน้ำได้โดยไม่ต้องกลัวว่าจะจมน้ำแม้จะหายใจออกเต็มที่ ตัวอย่างที่โดดเด่นคือ ทะเลเดดซี ความหนาแน่นของน้ำในนั้นคือ 1240 กก./ม.3.
การพิจารณาคำถามของรายการนี้จากมุมมองของเพศบุคคลเป็นสิ่งที่น่าสงสัยเช่นกัน โดยเฉลี่ยแล้ว ร่างกายของผู้หญิงจะมีเนื้อเยื่อไขมันมากกว่าตัวผู้ ไขมันเป็นวัสดุที่ค่อนข้างบาง (0.901 ก./ซม.3) ซึ่งหมายความว่าเพศที่ยุติธรรมสามารถลอยได้ง่ายกว่าผู้ชาย
ความหนาแน่นเฉลี่ยของชายและหญิง: การคำนวณ
ค่าข้างต้นระบุว่าเมื่อหายใจออก ความหนาแน่นเฉลี่ยของร่างกายมนุษย์คือ 1,070 กก./ม.3 อย่างไรก็ตาม ค่านี้ไม่ได้ระบุไว้สำหรับผู้หญิงและผู้ชาย ในย่อหน้าของบทความนี้ เราจะพยายามหามันสำหรับแต่ละเพศ ตามตัวเลขด้านบน นอกจากนี้ ให้พิจารณาด้วยว่าในสภาวะที่แข็งแรง เปอร์เซ็นต์ของไขมันในร่างกายในผู้ชายคือ 15.5% และสำหรับผู้หญิง ตัวเลขนี้คือ 22.5% (ค่าเหล่านี้เป็นค่าเฉลี่ยสำหรับขีดจำกัดปกติที่สอดคล้องกัน)
เอาสูตรหาค่าเฉลี่ยความหนาแน่นก่อน ให้มวลของร่างกายมนุษย์เป็น m kg จากนั้นมวลของไขมันในนั้นจะเท่ากับ pm และมวลแห้งจะเท่ากับ (1-p)m โดยที่ p คือเปอร์เซ็นต์ของเนื้อเยื่อไขมัน ปริมาณของร่างกายมนุษย์คือผลรวมของมวลไขมันและมวลแห้ง เมื่อพิจารณาจากสูตรที่ให้ไว้ในตอนต้นของบทความ จะได้ V=pm/ρ1 + (1-p)m/ρ2โดยที่ ρ1 และ ρ2 คือความหนาแน่นของมวลไขมันและมวลแห้ง ตามลำดับ ตอนนี้ เราสามารถคำนวณความหนาแน่นเฉลี่ยของร่างกายทั้งหมด เรามี: ρ=m/(pm/ρ1 + (1-p)m/ρ 2)=1/(p/ρ1 + (1-p)/ρ2).
ระบุว่า ρ1=0.901 g/cm3 และ ρ2=1.1 g/cm3 (ค่าที่ระบุไว้ข้างต้นในบทความ) จากนั้นแทนที่เปอร์เซ็นต์ของไขมันในร่างกายสำหรับผู้ชายและผู้หญิง เราได้รับ:
- สำหรับผู้ชาย: ρ=1/(0, 155/0, 901 + (1-0, 155)/1, 1)=1, 064 g/cm3หรือ 1,064 กก./ซม.3;
- สำหรับผู้หญิง: ρ=1/(0.225/0.901 + (1-0.225)/1.1)=1.048 ก./ซม.3หรือ 1048 กก./ซม. 3.
ค่าที่คำนวณได้ใกล้เคียงกับ 1,070 กก./ม.3 แต่ละคนที่ทราบเปอร์เซ็นต์ของไขมันในร่างกายสามารถใช้สูตรข้างต้นเพื่อคำนวณความหนาแน่นของร่างกายโดยเฉลี่ย โปรดจำไว้ว่าค่านี้สอดคล้องกับสถานะเมื่อบุคคลนั้นหายใจออกสูงสุด