La densité du corps humain est une caractéristique importante de la santé du corps, il est donc utile de savoir comment la calculer. De plus, cette valeur est d'une importance fondamentale dans certains sports. Examinons de plus près ce problème dans l'article.
Densité comme grandeur physique
En physique, la densité est comprise comme un coefficient qui relie la masse et le volume d'un corps en une seule égalité. La formule de cette grandeur est: ρ=m/V. Autrement dit, il peut être calculé si vous connaissez exactement la masse de l'objet mesuré et le volume qu'il occupe dans l'espace.
Étant donné que la masse est mesurée en kilogrammes et que le volume est en mètres cubes, les unités de densité seront kg/m3 ou g/cm3.
Densité moyenne du corps humain et santé
Avant de passer à l'examen de la densité humaine, il faut rappeler que notre corps est constitué des tissus de base suivants:
- gras;
- musclé;
- os.
Chacun d'euxcontient de l'eau. Le moins de liquide se trouve dans les os, puis dans le tissu adipeux. Les muscles contiennent le plus d'eau. Si vous soustrayez le poids du tissu adipeux de la masse totale d'une personne, vous obtenez un chiffre communément appelé masse corporelle maigre.
Dans les années 60 du siècle dernier, après avoir étudié les cadavres humains séchés de trois personnes blanches, les scientifiques ont découvert que leur densité moyenne de graisse était de 0,901 g/cm3, cette valeur de poids sec s'est avérée être de 1,100 g/cm3. Cependant, des études ultérieures ont montré que la densité de la masse sèche varie en réalité entre 1,082 g/cm3 et 1,113 g/cm3.
Que disent ces données ? C'est simple, plus la densité moyenne d'une personne est faible, plus son corps contient de graisse, ce qui signifie plus le risque de maladie cardiovasculaire est élevé.
Chiffre spécifique pour la densité
Il est difficile de donner une valeur spécifique de la valeur de densité, par laquelle nous pouvons dire qu'elle est normale. Cela est dû à un grand nombre de facteurs qui influent sur sa valeur. Ici, il convient de prendre en compte la composition minérale de l'os, la masse musculaire, le poids du tissu adipeux, dont les valeurs varient en fonction de l'âge, du sexe et des caractéristiques individuelles du corps.
Néanmoins, certaines données recueillies auprès de plusieurs sources littéraires peuvent être citées. Certains d'entre eux donnent un chiffre pour la densité moyenne du corps humain de 1070 kg/m3. D'autres disent que ses valeurs minimales sont de 930-940 kg/m3. Une telle répartition des valeurs est associée à un simplefait: la densité d'une personne peut diminuer considérablement si elle remplit ses poumons d'air. Ainsi, la densité d'un corps humain de 1070 kg/m3 indique qu'il a complètement expiré l'air de ses poumons, au contraire, la valeur de 930 kg/m 3 obtenu avec un souffle plein.
Comment la densité humaine est-elle calculée ?
Comme mentionné ci-dessus, pour cela, vous devez mesurer la masse et le volume du corps. Il n'y a aucun problème avec la masse, il vous suffit de vous tenir debout sur la balance et d'obtenir immédiatement la valeur exacte en kilogrammes. La mesure du volume est plus compliquée.
Le volume d'un corps de n'importe quelle forme complexe peut être déterminé avec précision s'il est immergé dans un liquide, par exemple dans de l'eau. Ensuite, la quantité de liquide déplacée par un corps complètement immergé sera exactement égale à l'indicateur souhaité. Cette propriété est utilisée pour déterminer le volume d'une personne assise sur une chaise spéciale, invitée à expirer le poids de l'air des poumons, puis immergée dans l'eau. En mesurant son poids sous l'eau, vous pouvez obtenir le chiffre approprié pour déterminer l'indicateur souhaité.
Densité et capacité de nage humaine
Comme indiqué ci-dessus, si une personne respire profondément, sa densité moyenne chute en dessous de 1 g/cm3. À son tour, il découle de la loi d'Archimède que si la densité moyenne d'un corps dépasse cette valeur pour le liquide dans lequel il se trouve, alors ce corps coulera inévitablement. La densité de l'eau douce est de 1 g/cm3, donc si une personne remplit ses poumons d'air, elle ne sera jamaisne se noiera pas. Notez que l'eau de mer contient une grande quantité de sels, ce qui augmente sa densité. Dans certains cas, cette augmentation dépasse la valeur de 1070 kg/m3, de sorte qu'une personne peut s'allonger dans une telle eau sans crainte de se noyer même avec une expiration complète. Un exemple frappant est la mer Morte, la densité de l'eau y est de 1240 kg/m3.
Il est également curieux de considérer la question de cet article du point de vue du sexe d'une personne. Le corps de la femme contient en moyenne plus de tissu adipeux que celui de l'homme. La graisse est une matière relativement fine (0,901 g/cm3), ce qui signifie que la gent féminine peut flotter plus facilement que les hommes.
Densité moyenne d'un homme et d'une femme: calcul
Les valeurs ci-dessus indiquent que lors de l'expiration, la densité moyenne du corps humain est de 1070 kg/m3. Cependant, cette valeur n'est pas précisée pour les femmes et les hommes. Dans ce paragraphe de l'article, nous allons essayer de l'obtenir pour chaque sexe, en nous basant sur les chiffres ci-dessus. Considérez également que dans un état sain, le pourcentage de graisse corporelle chez un homme est de 15,5% et pour une femme, ce chiffre est de 22,5% (ces valeurs sont des moyennes pour les limites normales correspondantes).
Prenons d'abord la formule de la densité moyenne. Soit la masse d'un corps humain soit m kg, alors la masse de graisse qu'il contient sera égale à pm, et la masse sèche est égale à (1-p)m, où p est le pourcentage de tissu adipeux. Le volume du corps humain estsomme de la masse grasse et de la masse sèche. En considérant la formule donnée au début de l'article, on obtient: V=pm/ρ1 + (1-p)m/ρ2, où ρ1 et ρ2 sont respectivement les densités de masse grasse et sèche. Maintenant nous pouvons calculer la densité moyenne du corps entier, nous avons: ρ=m/(pm/ρ1 + (1-p)m/ρ 2)=1/(p/ρ1 + (1-p)/ρ2).
Étant donné que ρ1=0,901 g/cm3 et ρ2=1,1 g/cm3 (les valeurs sont données plus haut dans l'article), puis en remplaçant le pourcentage de graisse corporelle pour les hommes et les femmes, on obtient:
- pour les hommes: ρ=1/(0, 155/0, 901 + (1-0, 155)/1, 1)=1, 064 g/cm3ou 1064 kg/cm3;
- pour les femmes: ρ=1/(0.225/0.901 + (1-0.225)/1.1)=1.048 g/cm3soit 1048 kg/cm 3.
Les valeurs calculées sont proches de 1070 kg/m3. Chaque personne, connaissant le pourcentage de graisse corporelle dans son corps, peut utiliser la formule ci-dessus pour calculer sa propre densité corporelle moyenne. Rappelons que cette valeur correspond à l'état où la personne a fait l'expiration maximale.
