تراکم بدن انسان یکی از ویژگی های مهم سلامت بدن است، بنابراین دانستن نحوه محاسبه آن مفید است. علاوه بر این، این ارزش در برخی از ورزش ها از اهمیت اساسی برخوردار است. بیایید نگاهی دقیق تر به این موضوع در مقاله بیندازیم.
چگالی به عنوان یک کمیت فیزیکی
در فیزیک، چگالی به عنوان ضریبی درک می شود که جرم و حجم یک جسم را به یک برابری واحد متصل می کند. فرمول این کمیت این است: ρ=m/V. یعنی اگر دقیقاً جرم جسم اندازه گیری شده و حجمی را که در فضا اشغال می کند بدانید، می توان آن را محاسبه کرد.
از آنجایی که جرم بر حسب کیلوگرم اندازه گیری می شود و حجم آن بر حسب متر مکعب است، واحدهای چگالی کیلوگرم/متر3 یا g/cm3 خواهد بود..
تراکم و سلامت متوسط بدن انسان
قبل از اینکه به بررسی تراکم انسان بپردازیم، باید به خاطر داشت که بدن ما از بافت های اساسی زیر تشکیل شده است:
- چرب؛
- عضلانی;
- استخوان.
هر یک از آنهاحاوی آب کمترین مایع در استخوان ها و سپس در بافت چربی یافت می شود. ماهیچه ها حاوی بیشترین آب هستند. اگر وزن بافت چربی را از کل جرم یک فرد کم کنید، رقمی به دست می‌آید که معمولاً توده بدون چربی نامیده می‌شود.
در دهه 60 قرن گذشته، در نتیجه مطالعه جسد خشک شده انسان سه فرد سفیدپوست، دانشمندان دریافتند که میانگین چگالی چربی آنها 0.901 گرم در سانتی متر است3 ، این مقدار وزن خشک 1.100 گرم در سانتی متر است3. با این حال، مطالعات بعدی نشان داده است که چگالی جرم خشک در واقع بین 1.082 g/cm3 تا 1.113 g/cm3..
این داده ها چه می گویند؟ ساده است، هرچه میانگین تراکم یک فرد کمتر باشد، چربی بدن او بیشتر است، که به این معنی است که خطر ابتلا به بیماری های قلبی عروقی بیشتر است.
رقم خاص برای چگالی
ارائه مقدار خاصی از مقدار چگالی که با آن بتوانیم بگوییم نرمال است دشوار است. این به دلیل تعداد زیادی از عوامل مؤثر بر ارزش آن است. در اینجا باید ترکیب معدنی استخوان، توده عضلانی، وزن بافت چربی را در نظر گرفت که مقادیر آنها بسته به سن، جنسیت و ویژگی های فردی بدن متفاوت است.
با این وجود، می توان به برخی از داده های جمع آوری شده از تعدادی از منابع ادبی استناد کرد. برخی از آنها میانگین چگالی بدن انسان را 1070 کیلوگرم بر متر مکعب نشان می دهند. برخی دیگر می گویند که حداقل مقادیر آن 930-940 کیلوگرم بر متر 3 است. چنین گسترش ارزش ها با یک ساده مرتبط استواقعیت: اگر ریه های خود را از هوا پر کند، تراکم بدن به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. بنابراین، چگالی بدن انسان 1070 کیلوگرم بر متر 3 نشان می دهد که او هوا را به طور کامل از ریه های خود بازدم کرده است، برعکس، مقدار 930 کیلوگرم در متر 3 با یک نفس کامل به دست می آید.
چگالی انسان چگونه محاسبه می شود؟
همانطور که در بالا ذکر شد، برای این کار باید جرم و حجم بدن را اندازه گیری کنید. هیچ مشکلی در مورد جرم وجود ندارد، فقط باید روی ترازو بایستید و بلافاصله مقدار دقیق آن را بر حسب کیلوگرم بدست آورید. اندازه گیری حجم پیچیده تر است.
حجم جسمی با هر شکل کاملا پیچیده ای را می توان با دقت تعیین کرد اگر در مایعی مثلاً در آب غوطه ور شود. سپس مقدار مایع جابجا شده توسط یک جسم کاملاً غوطه ور دقیقاً برابر با شاخص مورد نظر خواهد بود. از این خاصیت برای تعیین حجم فردی استفاده می شود که روی یک صندلی مخصوص نشسته است و از او خواسته می شود وزن هوا را از ریه ها خارج کند و سپس در آب غوطه ور می شود. با اندازه گیری وزن آن در زیر آب می توانید رقم مناسب را برای تعیین نشانگر مورد نظر بدست آورید.
تراکم و توانایی شنای انسان
همانطور که در بالا ذکر شد، اگر فردی نفس عمیق بکشد، میانگین چگالی او به زیر 1 گرم در سانتی متر کاهش می یابد3. به نوبه خود، از قانون ارشمیدس نتیجه می گیرد که اگر چگالی متوسط یک جسم از این مقدار برای مایعی که در آن قرار دارد بیشتر شود، آنگاه این جسم ناگزیر غرق می شود. چگالی آب شیرین 1 گرم در سانتی متر است3، بنابراین اگر فردی ریه های خود را از هوا پر کند، هرگزغرق نخواهد شد توجه داشته باشید که آب دریا حاوی مقادیر زیادی املاح است که باعث افزایش چگالی آن می شود. در برخی موارد، این افزایش از مقدار 1070 کیلوگرم در متر 3 فراتر می رود، بنابراین فرد می تواند بدون ترس از غرق شدن حتی با بازدم کامل در چنین آبی دراز بکشد. نمونه بارز دریای مرده است، چگالی آب در آن 1240 کیلوگرم در متر مربع است3.
همچنین جالب است که سؤال این مورد را از نظر جنسیت شخص در نظر بگیریم. بدن زن به طور متوسط دارای بافت چربی بیشتری نسبت به مرد است. چربی یک ماده نسبتاً نازک است (0.901 گرم در سانتی متر3)، به این معنی که جنس منصف می تواند راحت تر از مردان شناور شود.
تراکم متوسط زن و مرد: محاسبه
مقادیر بالا نشان می دهد که هنگام بازدم، میانگین چگالی بدن انسان 1070 کیلوگرم بر متر است3. اما این مقدار برای زنان و مردان مشخص نشده است. در این بند از مقاله سعی می کنیم بر اساس شکل های بالا برای هر جنسیت آن را دریافت کنیم. همچنین در نظر بگیرید که در حالت سالم، درصد چربی بدن در یک مرد 15.5٪ و برای یک زن این رقم 22.5٪ است (این مقادیر میانگین برای حدود طبیعی مربوطه هستند).
اجازه دهید ابتدا فرمول چگالی متوسط را بدست آوریم. بگذارید جرم بدن انسان m kg باشد، سپس جرم چربی موجود در آن برابر pm و جرم خشک برابر با (1-p)m خواهد بود که p درصد بافت چربی است. حجم بدن انسان استمجموع توده چربی و خشک با توجه به فرمول ارائه شده در ابتدای مقاله، به دست می آوریم: V=pm/ρ1 + (1-p)m/ρ2 ، که در آن ρ1 و ρ2 به ترتیب چگالی توده چربی و خشک هستند. اکنون می توانیم چگالی متوسط کل بدن را محاسبه کنیم، داریم: ρ=m/(pm/ρ1 + (1-p)m/ρ 2)=1/(p/ρ1 + (1-p)/ρ2.
با توجه به اینکه ρ1=0.901 g/cm3 و ρ2=1.1 g/cm3 (مقادیر در بالا در مقاله آورده شده است)، سپس با جایگزینی درصد چربی بدن برای مردان و زنان، دریافت می کنیم:
- برای مردان: ρ=1/(0، 155/0، 901 + (1-0، 155)/1، 1)=1، 064 گرم در سانتی متر3یا 1064 کیلوگرم بر سانتی متر3;
- برای زنان: ρ=1/(0.225/0.901 + (1-0.225)/1.1)=1.048 g/cm3یا 1048 کیلوگرم/سانتی متر 3.
مقادیر محاسبه شده نزدیک به 1070 کیلوگرم بر متر است3. هر فردی با دانستن درصد چربی بدن خود می تواند از فرمول بالا برای محاسبه میانگین تراکم بدن خود استفاده کند. به یاد داشته باشید که این مقدار مربوط به حالتی است که فرد حداکثر بازدم را انجام داد.
