Индексы массы тела. Что такое масса

Проблема «нормальной» массы тела представляется достаточно актуальной для многих людей. Правда, при этом возникают серьезные затруднения в определении самого понятия.

Чаще всего люди оценивают свой вес либо по существующим «нормам», рассчитанным на «среднего», среднестатистического человека (табл. 1), либо сравнивают себя с кем-либо из окружающих. Однако и тот и другой подходы к определению нормальной массы тела совершенно неприемлемы.

Дело в том, что «среднего» человека вообще не существует в природе, и каждый из нас отличается своими особенностями, в частности генотипическими (включая тип телосложения, характер обмена веществ и пр.), состоянием и уровнем здоровья и т.д. Например, при одинаковой длине тела нормальная масса у астеника может диагностироваться для гиперстеника как «дефицит массы тела», а нормальная масса для гиперстеника будет для астеника проявлением ожирения различной степени. Следовательно, «нормальный вес» у каждого человека должен быть свой. Главным же критерием его должны быть хорошие самочувствие и состояние здоровья, достаточная переносимость физических нагрузок, а также высокий уровень работоспособности и социальной адаптации.

Так что же такое «нормальная масса тела»?

Основными составляющими нашего тела являются кости, активная масса и пассивная масса — преимущественно жир. Под «активной массой тела» подразумевают суммарную массу костей, мышц, внутренних органов, кожи (без подкожной жировой клет
чатки). Следует отметить, что кости являются чрезвычайно легкими частями нашего тела, а массу нашего тела преимущественно определяют жир и мышцы.

Мышечная ткань, которая составляет подавляющую долю «активной массы тела», сжигает калории даже когда человек находится в покое. А вот жир не нуждается в энергии — он не выполняет никаких физических функций. Это не означает, что он не имеет никакого физиологического значения: Как уже отмечалось (см. раздел 6.1.), он выполняет многочисленные важные функции. Содержание жира в организме для обеспечения этих функций и в дикой природе, и у наших предков вплоть до относительно недавнего времени регулировалось естественным путем — соотношением между «приходом» и «расходом». Если человек двигался мало, то определенная часть энергии потребленной пищи переходила в жир, человеку двигаться становилось труднее, поэтому и добыча пищи была затруднена. Следовательно, ему приходилось ограничиваться в еде до тех пор, пока его масса тела не нормализовывалась, его работоспособность восстанавливалась, и он мог опять добывать себе пищу. У современного же человека, который любит вкусно и обильно поесть (да и бегать за пищей не надо!), а двигается мало, запасы жира часто оказываются крайне избыточными. Накопления жира сопровождаются многочисленными неблагоприятными для здоровья последствиями, среди которых:

• нарушения обмена веществ, следствиями которых являются: атеросклероз, сахарный диабет, заболевания суставов, печени, варикозные заболевания вен;
• нарушения деятельности сердца , обусловленные крайне значительной нагрузкой на него;
• затруднения деятельности внутренних органов из-за отложения жира непосредственно на них;
• жир в организме является «отстойником шлаков и т.д.

Исключением является состояние крайнего истощения, когда у человека начинает уменьшаться и объем активной массы.

К сказанному следует добавить внешнюю эстетическую малопривлекательность страдающего ожирением человека.

Почему же возникает ожирение?

Сначала разберемся в самом механизме образования избытков жира в организме. Оказывается, жировые клетки исключительно консервативны и, раз возникнув, исчезают уже с огромным трудом. Принципиально важно, что важнейшими возрастными периодами, когда образуются жировые клетки, являются внутриутробный (т.е. во время развития самого плода) и первые три года после рождения ребенка. К сожалению, в обыденной жизни именно в эти возрастные периоды все делается для того, чтобы в организме еще плода и ребенка образовалось как можно больше жировых клеток — и беременную, и малыша пытаются накормить как можно плотнее. В течение последующих периодов возрастного развития благодаря усиленному росту избыток сформировавшихся жировых клеток не бросается в глаза, но когда рост останавливается (у девушек это происходит около 20 — 22 лет, у молодых людей в 22 — 25), или человек заметно снижает свою двигательную активность, или вмешиваются определенные гормональные факторы (как это бывает в возрасте полового созревания у девушек) — эти клетки начинают многократно увеличиваться в размерах. Это и есть ожирение. Его называют первичны м, так как оно связано с нарушением соотношения приход/расход с преобладанием первой части этого соотношения: человек ест много, а энергии расходует мало.

С возрастом, когда течение обменных процессов замедляется, пристрастие к еде не уменьшается, а двигательная активность прогрессивно снижается, соотношение все больше и больше склоняется в сторону преобладания прихода. В этом случае происходит жировое перерождение мышечной ткани, когда мышечные волокна замещаются жировой тканью. Это не означает, что возрастное повышение массы тела закономерно — по мнению акад. Н.М. Амосова, и в 60 — 70 лет у ведущего здоровый активный образ жизни человека она должна быть такой же, как в 25 — 30 лет.

Описанные последствия переедания и малоподвижности грозят не всем, так как у разных людей тип энергетики отличается, что обусловлено (у здоровых людей) преимущественно генетическими факторами и образом жизни матери в период беременности. Так, у худых энергетический обмен в единицу времени идет более активно, поэтому, например, у здорового человека такой конституции после плотной еды он возрастает практически вдвое, а у тучного — еле заметно. На действие холода полные люди не отвечают таким же повышением энергетических затрат, как худые. Следовательно, при прочих равных условиях из потребленной пищи тучный человек усваивает энергии больше, чем ему это необходимо для поддержания жизнедеятельности и выполнения повседневных дел.

В зависимости от выраженности избыточной жировой массы ожирение классифицируют следующим образом. При превышении массы тела в пределах 9% говорят об избыточной массе тела. Как I степень ожирения рассматривают превышение массы в пределах 10-29%, II степень 30-49%, III 50-99% и, наконец, IV 100 и более процентов избыточной массы тела.

Перевести в кг следующие значения: 20 г = 200 г = 250 мг = 28,3 мг = 75,6 г = 150 т = Единицы измерения массы в системе СИ: = 1 кг. Единицы измерения массы: 1 т = 1000 кг; 1 г = 0, 001 кг; 1 мг = 0, кг 1 ц = 100 кг

Ответы: 20 г = 0,02 кг 200 г = 0,2 кг 250 мг = 0,00025 кг 28,3 мг = 0, кг 75,6 г =0,0756 кг 150 т = кг

На практике массу тела можно узнать с помощью весов. Весы бывают различного типа: учебные, медицинские, аналитические, аптекарские, электронные и др. Весы бывают рычажные и пружинные. Рассмотрим несколько примеров. Весы напольные технические Весы для измерения сил поверхностного натяжения Весы одночашечные рычажные Весы пружинные малые Весы медицинские Лабораторные аналитические весы

1. Перед взвешиванием необходимо убедиться, что весы уравновешены. 2. Взвешиваемое тело кладут на левую чашу весов, а гири – на правую. 3. Во избежание порчи весов тело и гири опускать осторожно. 4. Нельзя взвешивать тела более тяжелые, чем указанная на весах предельная нагрузка. 5. На чашки весов нельзя класть мокрые, грязные, горячие тела, насыпать порошки, наливать жидкости. 6. Мелкие гири нужно брать только пинцетом. 7. После взвешивания переносят гири с чашки весов в футляр и проверяют, все ли гири положены на место.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Масса – это скалярная физическая величина, характеризующая инертные и гравитационные свойства тел.

Любое тело «сопротивляется» попытке изменить его . Это свойство тел называется инертностью. Так, например, шофер не может мгновенно остановить автомобиль, увидев перед собой внезапно выскочившего на дорогу пешехода. По той же причине трудно сдвинуть с места шкаф или диван. При одинаковом воздействии со стороны окружающих тел одно тело может быстро изменять свою скорость, а другое в тех же условиях – значительно медленнее. Говорят, что второе тело является более инертным или обладает большей массой.

Таким образом, мерой инертности тела является его инертная масса. Если два тела взаимодействуют друг с другом, то в результате изменяется скорость обоих тел, т.е. в процессе взаимодействия оба тела приобретают .

Отношение модулей ускорений взаимодействующих тел равно обратному отношению их масс:

Мерой гравитационного взаимодействия является гравитационная масса.

Экспериментально установлено, что инертная и гравитационная массы пропорциональны друг другу. Выбрав коэффициент пропорциональности равный единице, говорят о равенстве инертной и гравитационной масс.

В системе СИ единицей измерения массы является кг .

Масса обладает следующими свойствами:

1. масса всегда положительна;
2. масса системы тел всегда равна сумме масс каждого из тел, входящих в систему (свойство аддитивности);
3. в рамках масса не зависит от характера и скорости движения тела (свойство инвариантности);
4. масса замкнутой системы сохраняется при любых взаимодействиях тел системы друг с другом (закон сохранения массы).

Плотность веществ

Плотностью тела называется масса единицы объема:

Единица измерения плотности в системе СИ кг/м .

Разные вещества обладают различной плотностью. Плотность вещества зависит от массы атомов, из которых оно состоит, и от плотности упаковки атомов и молекул в веществе. Чем больше масса атомов, тем больше плотность вещества. В различных агрегатных состояниях плотность упаковки атомов вещества различна. В твердых телах атомы очень плотно упакованы, поэтому вещества в твердом состоянии имеют наибольшую плотность. В жидком состоянии плотность вещества несущественно отличается от его плотности в твердом состоянии, так как плотность упаковки атомов все еще велика. В газах молекулы слабо связаны друг с другом и удаляются друг от друга на большие расстояния, плотность упаковки атомов в газообразном состоянии очень низкая, поэтому в этом состоянии вещества обладают наименьшей плотностью.

Основываясь на данных астрономических наблюдений, определили среднюю плотность вещества во Вселенной, результаты расчетов говорят о том, что в среднем космическое пространство чрезвычайно разрежено. Если «размазать» вещество по всему объему нашей Галактики, то средняя плотность материи в ней окажется равной примерно 0,000 000 000 000 000 000 000 000 5 г/см 3 . Средняя плотность материи во Вселенной — приблизительно шесть атомов на кубический метр.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

ПРИМЕР 2

ПРИМЕР 3

«Физика - 10 класс»

Инертность тела.

Мы уже говорили о явлении инерции.
Именно вследствие инерции покоящееся тело приобретает заметную скорость под действием силы не сразу, а лишь за некоторый интервал времени.

Инертность - свойство тел по-разному изменять свою скорость под действием одной и той же силы.

Ускорение возникает сразу, одновременно с началом действия силы, но скорость нарастает постепенно.
Даже очень большая сила не в состоянии сообщить телу сразу значительную скорость.
Для этого нужно время.
Чтобы остановить тело опять-таки нужно, чтобы тормозящая сила, как бы она ни была велика, действовала некоторое время.

Именно эти факты имеют в виду, когда говорят, что тела инертны , т. е. одним из свойств тела является инертность .

Масса.

Количественной мерой инертности является масса .

Приведём примеры простых опытов, в которых очень отчётливо проявляется инертность тел.

1. На рисунке 2.4 изображён массивный шар, подвешенный на тонкой нити.
Внизу к шару привязана точно такая же нить.

Если медленно тянуть за нижнюю нить, то порвётся верхняя нить: ведь на неё действуют и шар своей тяжестью, и сила, с которой мы тянем шар вниз.
Однако если за нижнюю нить очень быстро дёрнуть, то оборвётся именно она, что на первый взгляд довольно странно.

Но это легко объяснить.
Когда мы тянем за нить медленно, то шар постепенно опускается, растягивая верхнюю нить до тех пор, пока она не оборвётся.
При быстром рывке с большой силой шар получает большое ускорение, но скорость его не успевает увеличиться сколько-нибудь значительно за тот малый промежуток времени, в течение которого нижняя нить сильно растягивается и обрывается.
Верхняя нить поэтому мало растягивается и остаётся целой.

2. Интересен опыт с длинной палкой, подвешенной на бумажных кольцах (рис. 2.5).
Если резко ударить по палке железным стержнем, то палка ломается, а бумажные кольца остаются невредимыми.

3. Наконец, самый, пожалуй, эффектный опыт.
Если выстрелить в пустой пластмассовый сосуд, пуля оставит в стенках правильные отверстия, но сосуд останется целым.
Если же выстрелить в такой же сосуд, заполненный водой, то сосуд разорвётся на мелкие части.
Это объясняется тем, что вода малосжимаема и небольшое изменение её объёма приводит к резкому возрастанию давления.
Когда пуля очень быстро входит в воду, пробив стенку сосуда, давление резко возрастает.
Из-за инертности воды её уровень не успевает повыситься, и возросшее давление разрывает сосуд на части.

Чем больше масса тела, тем больше его инертность, тем сложнее вывести тело из первоначального состояния, т. е. заставить его двигаться или, наоборот, остановить его движение.

В кинематике мы пользовались двумя основными физическими величинами - длиной и временем.
Для единиц этих величин установлены соответствующие эталоны, сравнением с которыми определяются любая длина и любой интервал времени.
Единицей длины является метр, а единицей времени - секунда.
Все другие кинематические величины не имеют эталонов единиц.
Единицы таких величин называются производными.

При переходе к динамике мы должны ввести ещё одну основную единицу и установить её эталон.

В Международной системе единиц (СИ) за единицу массы - один килограмм (1 кг) - принята масса эталонной гири из сплава платины и иридия, которая хранится в Международном бюро мер и весов в Севре, близ Парижа.
Точные копии этой гири имеются во всех странах.
Приближённо массу 1 кг имеет вода объёмом 1 л при комнатной температуре.
Легко осуществимые способы сравнения любой массы с массой эталона путём взвешивания мы рассмотрим позднее.

Источник: «Физика - 10 класс», 2014, учебник Мякишев, Буховцев, Сотский

Динамика - Физика, учебник для 10 класса - Класс!ная физика

Масса является мерой инертности. Чем больше масса тела, тем оно более инертно, то есть обладает большей инертностью. Закон инерции гласит, что если на тело не действуют другие тела, то оно остается в покое или совершает прямолинейное равномерное движение.

Когда тела взаимодействуют, например, сталкиваются, то покой или прямолинейное равномерное движение нарушаются. Тело может начать ускоряться или наоборот тормозить. Скорость, которую приобретет (или теряет) тело после взаимодействия с другим телом, кроме прочего зависит от соотношения масс взаимодействующих тел.

Так если катящийся мяч столкнется на своем пути с кирпичом, то он не просто остановится, а скорее всего изменит свое направление движения, отскочит. Кирпич же скорее всего останется на месте, может быть упадет. Но если на пути движения мяча будет картонная коробка, по размерам равная кирпичу, то мяч уже не отскочит от нее с той же скоростью, что от кирпича. Мяч может вообще протащить ее впереди себя, продолжив движение, но замедлив его.

Мяч, кирпич и коробка имеют разные массы. Кирпич обладает большей массой, а, следовательно, он более инертный, поэтому мяч почти не может изменить его скорость. Скорее кирпич меняет скорость мяча на противоположную. Коробка менее инертна, поэтому ее проще сдвинуть, а сама она не может изменить скорость меча так, как это сделал кирпич.

Классический пример сравнения масс двух тел с помощью оценки их инертности таков. Две покоящиеся тележки скрепляют между собой, согнув и связав упругие пластины, припаянные к их концам. Далее пережигают связывающую нить. Пластины распрямляются, отталкиваясь друг от друга. Таким образом тележки тоже отталкиваются друг от друга и разъезжаются в противоположные стороны.

При этом существуют следующие закономерности. Если тележки имеют равные массы, то они приобретут равные скорости и до полного торможения отъедут от исходной точки на равные расстояния. Если тележки имеют разные массы, то более массивная (а значит более инертная) отъедет на меньшее расстояние, а менее массивная (менее инертная) отъедет на большее расстояние.

Причем существует связь масс и скоростей взаимодействующих тел, находящихся изначально в состоянии покоя. Произведение массы и приобретенной скорости одного тела равно произведению массы и приобретенной скорости другого тела после взаимодействия. Математически это можно выразить так:

m 1 v 1 = m 2 v 2

Эта формула говорит о том, что чем больше масса тела, тем меньше его скорость, и чем меньше масса, тем больше скорость тела . Масса и скорость одного тела находятся в обратно пропорциональной зависимости друг от друга (чем больше одна величина, тем меньше другая).

Обычно формулу записывают так (ее можно получить, преобразовав первую формулу):

m 1 /m 2 = v 2 /v 1

То есть отношение масс тел обратно пропорционально отношению их скоростей .

Используя данную закономерность можно сравнивать массы тел, измеряя приобретенные ими скорости после взаимодействия. Если, например, покоящиеся тела после взаимодействия приобрели скорости 2 м/с и 4 м/с, и известна масса второго тела (пусть будет 0,4 кг), то можно узнать массу первого тела: m1 = (v 2 /v 1) * m 2 = 4 / 2 * 0,4 = 0,8 (кг).