צפיפות גוף האדם היא מאפיין חשוב לבריאות הגוף, ולכן כדאי לדעת כיצד לחשב אותה. יתרה מכך, לערך זה חשיבות מהותית בענפי ספורט מסוימים. בואו נסתכל מקרוב על הנושא הזה במאמר.
צפיפות ככמות פיזית
בפיזיקה, צפיפות מובנת כמקדם המחבר את המסה והנפח של גוף לשוויון אחד. הנוסחה לכמות זו היא: ρ=m/V. כלומר, ניתן לחשב אותו אם יודעים בדיוק את המסה של העצם הנמדד ואת הנפח שהוא תופס במרחב.
מכיוון שהמסה נמדדת בקילוגרמים והנפח הוא במטר מעוקב, יחידות הצפיפות יהיו ק"ג/מ"ר3 או g/cm3.
צפיפות גוף אדם ממוצע ובריאות
לפני שנעבור לשיקול של צפיפות האדם, יש לזכור שהגוף שלנו מורכב מהרקמות הבסיסיות הבאות:
- fatty;
- muscular;
- bone.
כל אחד מהםמכיל מים. המעט נוזל נמצא בעצמות ולאחר מכן ברקמת השומן. השרירים מכילים הכי הרבה מים. אם מחסירים את משקל רקמת השומן מהמסה הכוללת של אדם, מקבלים נתון שנקרא בדרך כלל מסת גוף רזה.
בשנות ה-60 של המאה הקודמת, כתוצאה מחקר גופות האדם המיובשות של שלושה אנשים לבנים, מדענים גילו שצפיפות השומן הממוצעת שלהם הייתה 0.901 גרם/ס"מ3, זהו ערך המשקל היבש נמצא 1.100 גרם/ס"מ3. עם זאת, מחקרים מאוחרים יותר הראו שצפיפות המסה היבשה משתנה למעשה בין 1.082 גרם/ס"מ3 ל-1.113 גרם\ס"מ3.
מה אומרים הנתונים האלה? זה פשוט, ככל שהצפיפות הממוצעת של אדם נמוכה יותר, הגוף שלו מכיל יותר שומן, כלומר, הסיכון למחלות לב וכלי דם גבוה יותר.
נתון ספציפי לצפיפות
קשה לתת ערך ספציפי של ערך הצפיפות, לפיו ניתן לומר שהוא תקין. זה נובע ממספר עצום של גורמים המשפיעים על ערכו. כאן יש לקחת בחשבון את הרכב המינרלים של העצם, מסת השריר, משקל רקמת השומן, שערכיה משתנים בהתאם לגיל, למין ולמאפיינים האישיים של הגוף.
עם זאת, ניתן לצטט כמה נתונים שנאספו ממספר מקורות ספרותיים. חלקם נותנים נתון לצפיפות הממוצעת של גוף האדם של 1070 ק"ג/מ"ק. אחרים אומרים שהערכים המינימליים שלו הם 930-940 ק"ג/מ"ר3. התפשטות ערכים כזו קשורה לאחד פשוטעובדה: הצפיפות של אדם יכולה לרדת משמעותית אם הוא ממלא את ריאותיו באוויר. לפיכך, הצפיפות של גוף אנושי של 1070 ק"ג/מ"ר3 מצביעה על כך שהוא נשף אוויר לגמרי מריאותיו, להיפך, הערך של 930 ק"ג/מ"ר 3 הושג בנשימה מלאה.
איך מחושבת צפיפות האדם?
כפי שהוזכר לעיל, לשם כך עליך למדוד את המסה והנפח של הגוף. אין בעיות עם המסה, אתה רק צריך לעמוד על המאזניים ולקבל מיד את הערך המדויק בקילוגרמים. מדידת נפח מסובכת יותר.
ניתן לקבוע במדויק את הנפח של גוף בכל צורה מורכבת אם הוא טובל בנוזל, למשל, במים. אז כמות הנוזל שנעקר על ידי גוף שקוע לחלוטין תהיה שווה בדיוק לאינדיקטור הרצוי. מאפיין זה משמש לקביעת נפחו של אדם שיושב על כיסא מיוחד, מתבקש לנשוף את משקל האוויר מהריאות, ואז טובל במים. על ידי מדידת משקלו מתחת למים, תוכל לקבל את הנתון המתאים לקביעת המדד הרצוי.
צפיפות ויכולת שחייה אנושית
כפי שצוין לעיל, אם אדם נושם עמוק, הצפיפות הממוצעת שלו יורדת מתחת ל-1 גרם/ס"מ3. בתורו, נובע מחוק ארכימדס שאם הצפיפות הממוצעת של גוף תעלה על הערך הזה עבור הנוזל שבו הוא נמצא, אז הגוף הזה ישקע בהכרח. הצפיפות של מים מתוקים היא 1 גרם/ס"מ3, כך שאם אדם ימלא את ריאותיו באוויר, הוא לעולם לא ימלאלא יטבע. שימו לב שמי ים מכילים כמות גדולה של מלחים, המגדילים את צפיפותם. במקרים מסוימים, עלייה זו עולה על הערך של 1070 ק"ג/מ"ר3, כך שאדם יכול לשכב במים כאלה ללא חשש לטביעה גם בנשיפה מלאה. דוגמה בולטת היא ים המלח, צפיפות המים בו היא 1240 ק"ג/מ"ר3.
מסקרן גם לשקול את שאלת הפריט הזה מנקודת המבט של מינו של אדם. הגוף הנשי, בממוצע, מכיל יותר רקמת שומן מאשר הזכר. שומן הוא חומר דק יחסית (0.901 גרם/ס מ3), מה שאומר שהמין הבהיר יכול לצוף בקלות רבה יותר מגברים.
צפיפות ממוצעת של גבר ואישה: חישוב
הערכים שלמעלה מציינים שבנשיפה, הצפיפות הממוצעת של גוף האדם היא 1070 ק"ג/מ"ר3. עם זאת, ערך זה אינו מצוין עבור נשים וגברים. בפסקה זו של המאמר, ננסה לקבל את זה עבור כל מגדר, בהתבסס על הנתונים למעלה. קחו גם בחשבון שבמצב בריא, אחוז השומן בגוף אצל גבר הוא 15.5%, ואצל אישה נתון זה הוא 22.5% (ערכים אלו הם ממוצעים לגבולות הנורמליים המקבילים).
בוא נקבל תחילה את הנוסחה של הצפיפות הממוצעת. תנו למסה של גוף אדם להיות מ' ק ג, אז מסת השומן בו תהיה שווה ל-pm, והמסה היבשה שווה ל-(1-p)m, כאשר p הוא אחוז רקמת השומן. נפח גוף האדם הואסכום השומן והמסה היבשה. בהתחשב בנוסחה שניתנה בתחילת המאמר, נקבל: V=pm/ρ1 + (1-p)m/ρ2, כאשר ρ1 ו-ρ2 הם צפיפות שומן וגוש יבש, בהתאמה. כעת נוכל לחשב את הצפיפות הממוצעת של הגוף כולו, יש לנו: ρ=m/(pm/ρ1 + (1-p)m/ρ 2)=1/(p/ρ1 + (1-p)/ρ2).
בהתחשב בכך שρ1=0.901 גרם/ס מ3 ו-ρ2=1.1 g/cm3 (הערכים ניתנים למעלה במאמר), ולאחר מכן בהחלפת אחוז השומן בגוף לגברים ולנשים, נקבל:
- לגברים: ρ=1/(0, 155/0, 901 + (1-0, 155)/1, 1)=1, 064 g/cm3או 1064 ק"ג/ס"מ3;
- לנשים: ρ=1/(0.225/0.901 + (1-0.225)/1.1)=1.048 g/cm3או 1048 kg/cm 3.
הערכים המחושבים קרובים ל-1070 kg/m3. כל אדם, שיודע את אחוז השומן בגופו, יכול להשתמש בנוסחה לעיל כדי לחשב את צפיפות הגוף הממוצעת שלו. זכור שהערך הזה מתאים למצב שבו האדם ביצע את הנשיפה המקסימלית.
