Підготувала керівник гуртка «Біофізика»

Слободянюк Наталія Олександрівна

Фізична величина – густина

Густина — це фізична величина, яка характеризує речовину і дорівнює відношенню маси суцільного тіла, виготовленого з цієї речовини, до об’єму цього тіла:

У СІ одиницею маси є кілограм, а одиницею об’єму — метр кг кубічний, тому одиниця густини в СІ — кілограм на метр 𝜌 =

кубічний:                                                                   м3

Застосовують також одиницю густини грам на сантиметр кубічний:

Суха маса

Людське тіло складається з наступних основних тканин:

üжирова;

üм’язова; ü кісткова.

Кожна з них містить в собі воду. Найменше рідини знаходиться в кістках, трішки більше в жировій тканині. Найбільше води містять м’язи.

Еталонне значення густини

Визначити єдине, еталонне значення густини, що свідчить про нормальне функціонування організму, важко.

Значення густини з літературних джерел

Така розбіжність значень пов’язана з одним простим фактом: густина людського тіла може значно зменшитися, якщо людина наповнить свої легені повітрям. Так, густина людського тіла 1070 кг/м³ свідчить, що людина повністю видихнула повітря з легенів, і навпаки, значення 930 кг/м³ виходить при повному вдиху.

Як розрахувати густину тіла людини?

Людину садять на спеціальний стілець, просять видихнути все повітря з легень. Після чого занурюють людину у воду. Визначаючи рівень води до та після занурення тіла.

Закон Архімеда і  умови плавання тіла

Якщо людина робить глибокий вдих, то її середня густина падає нижче 1 г/см³.

З закону Архімеда випливає, що якщо середня густина зануреного тіла 𝜌_т перевищує значення густини рідини 𝜌_рід , в якій воно знаходиться, то це тіло неминуче буде тонути.

Закон Архімеда і  умови плавання тіла

Щільність прісної води становить 1 г/см³, тому якщо людина наповнить свої легені повітрям, то вона ніколи не потоне.

Морська вода містить велику кількість солей, які збільшують її густину. Іноді це значення перевищує 1070 кг/м3, тому людина може лежати в такій воді, не боячись потонути навіть при повному видиху.

Яскравим прикладом є Мертве море, щільність води в ньому становить 1240 кг/м³.

Середня щільність чоловіки і жінки: вміст жиру

Жіночий організм в середньому містить більше жирової тканини, ніж чоловічий.

Жир — це відносно нещільна матерія (0,901 г/см³), це означає, що представницям прекрасної статі легше триматися на воді, ніж чоловікам.

Середня густина чоловіки і жінки: формула

Нехай маса тіла людини становить 𝑚 кг, тоді маса жиру в ньому буде дорівнює 𝑝 ∙ 𝑚, а суха маса дорівнює (1 − 𝑝) ∙ 𝑚, де p — процентний вміст жирової тканини.

Об’єм тіла людини дорівнює сумі об’єму жиру та об’єму сухої маси. Враховуючи формулу

=>

отримаємо:                               де 𝜌₁, 𝜌₂ - густина жиру та

сухої маси, відповідно.

Отже, середня густина всього тіла:

Середня густина чоловіки і жінки: розрахунок

Отже середня густина всього тіла:                                 

                                                                                                                               1                                         г               кг

•         для чоловіків: 𝜌 = 0,155 (1 − 0,155) = 1,064 см₃ = 1064 _м3

+

                                                                                               0,901               1,1

                                                                                                                                  1                                         г             кг

•         для жінок: 𝜌 = 0,225         (1 − 0,225) = 1,048 см₃ = 1048 _м3

                                                                                                  0,901 ⁺          1,1

Дякую за увагу!