Как узнать свой вес без весов — формула расчета нормального или избыточного по возрасту и росту

Алан-э-Дейл       13.06.2022 г.

Относительная

Понятие об относительной массе применяется в атомной физике и в химии. Поскольку массы атомов и молекул имеют очень маленькие значения (≈10-27 кг), то оперировать ими на практике при решении задач оказывается крайне неудобно. Поэтому сообществом ученых было решено использовать так называемую относительную массу, то есть рассматриваемая величина выражается в единицах массы по отношению к массе известного эталона. Этим эталоном стала 1/12 массы атома углерода, которая равна 1,66057*10-27 кг. Соответствующая относительная величина получила название атомной единицы (а. е. м.).

Формулу относительной массы M можно записать так:

M = ma / (1 / 12 * mC)

Где ma — масса атома в килограммах, mC — масса атома углерода в килограммах. Например, если в это выражение подставить значение массы атома кислорода, то его а. е. м. будет равна:

M = 26,5606 * 10-27 / (1,66057 * 10-27) = 15,9949.

Поскольку а. е. м. является относительной величиной, то она не имеет размерности.

Удобство применения этого термина на практике заключается не только в небольших и целых значениях этой единицы измерения. Дело в том, что значение а. е. м. совпадает по величине с молярной массой, выраженной в граммах. Последняя представляет собой массу одного моль вещества.

Как найти свой идеальный вес. 5 способов и формулы расчёта

Считается, что идеальный вес — это тот, который вы имели в 18 лет. Желательно сохранять его всю жизнь. Но если вы за прошедшие 15-20 и более лет оторвались от идеала, не стоит стремиться вернуться к нему любой ценой. Ведь каждые 10 лет жизни энерготраты организма уменьшаются примерно на 10%. Соответственно за каждые 10 лет мы прибавляем примерно 10% (5-7 кг): сначала от того самого идеального веса, позже от того, который имеем. И сгонять жир следует аккуратно, ориентируясь на те же 10%, только уже за год. Кроме того, лучше стремиться уже не к восемнадцатилетнему весу, а рассчитать свой новый идеал по одной из медицинских формул.

Как действует сила Архимеда

Поскольку сила Архимеда, действующая на тело, зависит от объёма его погружённой части и плотности среды, в которой оно находится, можно рассчитать, как поведёт себя то или иное тело в определённой жидкости или газе.

Если плотность тела меньше плотности жидкости или газа — оно будет плавать на поверхности.

Если плотности тела и жидкости или газа равны — тело будет находиться в безразличном равновесии в толще жидкости или газа.

Если плотность тела больше, чем плотность жидкости или газа, — оно уйдёт на дно. 

Сила Архимеда в жидкости: почему корабли не тонут

Корпус корабля заполнен воздухом, поэтому общая плотность судна оказывается меньше плотности воды, и сила Архимеда выталкивает его на поверхность. Но если корабль получит пробоину и пространство внутри заполнится водой, то общая плотность судна увеличится, и оно утонет. 

В подводных лодках существуют специальные резервуары, заполняемые водой или сжатым воздухом в зависимости от того, нужно ли уйти на глубину или подняться ближе к поверхности. Тот же самый принцип используют рыбы, наполняя воздухом специальный орган — плавательный пузырь. 

На тело, плотно прилегающее ко дну, выталкивающая сила не действует. Это учитывают при подъёме затонувших кораблей. Сначала судно слегка приподнимают, позволяя воде проникнуть под него. Тогда давление воды начинает действовать на корабль снизу. 

Но чтобы поднять корабль на поверхность, необходимо уменьшить его плотность. Разумеется, воздух в получившем пробоину корпусе не удержится. Поэтому его заполняют каким-нибудь лёгким веществом, например, шариками пенополистирола. 

Примечательно, что эта идея впервые пришла в голову не учёным, а авторам диснеевского комикса, в котором Дональд Дак таким образом поднимает со дна яхту Скруджа Макдака. Датский инженер Карл Кройер (Karl Krøyer), впервые применивший метод на практике, по собственному признанию вдохновлялся «Утиными историями».

‍Дональд Дак поднимает со дна яхту при помощи шариков для пинг-понга. Walt Disney Corporation, 1949‍

Сила Архимеда в газах: почему летают дирижабли

В воздухе архимедова сила действует так же, как в жидкости. Но поскольку плотность воздуха обычно намного меньше, чем плотность окружённых им предметов, выталкивающая сила оказывается ничтожно мала.

Впрочем, есть исключения. Воздушный шарик, наполненный гелием, стремится вверх именно потому, что плотность гелия ниже, чем плотность воздуха. А если наполнить шар обычным воздухом — он упадёт на землю. Плотность воздуха в нём будет такая же, как у воздуха снаружи, но более высокая плотность резины обеспечит падение шарика.

Этот принцип используется в аэростатах — воздушные шары и дирижабли наполняют гелием или горячим воздухом (чем горячее воздух, тем ниже его плотность), чтобы подняться, и снижают концентрацию гелия (или температуру воздуха), чтобы спуститься. На них действует та же выталкивающая сила, что и на подводные лодки. Именно поэтому перемещения на аэростатах называют воздухоплаванием.

Учите физику вместе с домашней онлайн-школой «Фоксфорда»! По промокоду PHYSICS72021 вы получите бесплатный доступ к курсу физики 7 класса, в котором изучается архимедова сила. 

Выявление индекса массы тела

Оптимальный вес человека легко вычислить по простой формуле – Рост (в см) минус 110. То есть для человека 170 см ростом, идеальный вес будет составлять 60 кг. Однако эта формула не использует такие сведения как размер жировых отложений, мышц, а также образ жизни. Из-за этого индекс массы тела проще определить по формуле Адольфа Кетеля. Общую массу тела (в кг) разделить на рост (в метрах) в квадрате. В зависимости от индекса может потребоваться предпринять следующие действия:

  • Индекс 18,5-24,9. Данный индекс является нормой. Поэтому требуется лишь потреблять достаточное количество калорий и поддерживать себя в хорошей форме.
  • Индекс меньше 18,5. Возможно развитие анорексии. Требуется набор веса.
  • Индекс более 25. Речь идет об избытке массы, а возможно, и об ожирении. Требуется корректировка питания, а также регулярные физические нагрузки.

Последствия отклонения от оптимального индекса массы тела могут быть весьма серьезными. Пониженный индекс массы указывает на то, что организм не получает необходимого количества питательных веществ. Из-за этого разрушаются зубы, выпадают волосы и проявляется ломкость ногтей. Кости становятся более хрупкими, возможно развитие анемии. У женщин могут быть нарушены репродуктивные функции, что приведет к невозможности зачатия ребенка.

При индексе меньше 18 следует очень внимательно следить за рационом питания. Например, следует проверить, что в организм поступает необходимое количество незаменимых питательных веществ. Людей, которые предрасположены к худобе, без патологических изменений, подобные показатели индекса не должны тревожить.

Высокий индекс, превышающий 25, может привести к развитию болезней сердца, патологических изменений сосудов и появлению отеков. Рекомендуется изменить рацион питания и уменьшить суточное потребление калорий. Также следует начать заниматься физическими упражнениями.

Индекс массы выше 40 прямо указывает на ожирение. Это указывает на то, что нужно воспользоваться помощью врача-диетолога. Не стоит пытаться самостоятельно выбирать для себя курс упражнений и диету.

Оптимальный индекс соответствует рамкам 19-25. Статистически очень немногие люди получают подобные результаты после вычисления индекса массы тела. Это также означает, что нужно просто поддерживать тело в оптимальном состоянии за счет регулярных тренировок и нормального питания.

Но где же идеал?

Для того, чтобы облегчить жизнь тем, кто пытается поддерживать этот самый «идеальный вес», и их врачам, еще в позапрошлом веке бельгийский социолог и статистик Адольф Кьютл разработал простую формулу для расчета так называемого индекса массы тела. Она и в наше время активно используется в медицине и спорте. Выглядит так:

ИМТ = масса тела (кг) / рост (м)2

В результате расчетов получается двузначное число с цифрами после запятой. Согласно последним рекомендациям Всемирной организации здравоохранения, интерпретируется оно так:

ИМТ Вес
18,5 — 25 Нормальный диапазон веса. Минимальный риск для здоровья.
25 — 30 Избыточная масса тела. Умеренно повышенный риск для здоровья
30 — 35 1 степень ожирения. Значительно повышенный риск для здоровья.
35 — 40 2 степень ожирения. Сильно повышенный риск для здоровья.
> 40 3 степень ожирения. Резко повышенный риск для здоровья.

Определение массы тела при помощи ИМТ позволяет получить достаточно наглядные результаты. Но оно не учитывает, например, рост и телосложение человека. Поэтому после расчета индекса в полученный результат приходится вносить некоторые поправки.

Мужчинам ниже 168 см и женщинам ниже 154 см придется снова вооружиться калькулятором и вычесть из полученного числа 10 процентов. А тем, у кого рост больше соответственно 188 и 174, наоборот, эти 10 процентов добавить.

Чуть проще рассчитать «идеальный» вес по формуле, которую придумал французский антрополог Поль Брок. Она учитывает рост, но не использует для расчета возраст.

Выглядит она так:

Со временем в формулу Брока внесли некоторые поправки так, чтобы она подходила не только людям с «усредненным ростом» в 170 сантиметров.

  • Если рост ниже 165 сантиметров: Идеальный вес = рост в сантиметрах – 105
  • Если рост 166–175 сантиметров: Идеальный вес = рост в сантиметрах – 100
  • Если рост выше 175 сантиметров: Идеальный вес = рост в сантиметрах – 110

Но, поскольку эта формула никак не учитывает телосложение человека, к ней есть еще одно дополнение. Худощавым людям с тонкими костями, которых называют астениками, придется вычесть из полученного результата 10 процентов. А тем, у кого широкая кость и большая мышечная масса — гиперстеникам — наоборот, добавить 10 процентов.

Специально для дам придумана формула Лоренца, которая, правда, подходит только не самым высоким женщинам — до 175 сантиметров роста. Расчет по Лоренцу:

Идеальный вес = (рост в сантиметрах – 100) – (рост в сантиметрах – 150)/2

Правда, пользуясь этими методиками расчета идеального веса, стоит помнить, что его выражения в килограммах просто не существует. Границы здорового веса могут колебаться в зависимости от многих факторов. Для того, чтобы контролировать эти колебания, начните вести собственный график веса, доступный на нашем сайте после регистрации.

Индекс Кетле

Индекс = вес в граммах / рост в сантиметрах.

Это тоже метод оценить уже имеющийся вес, близкий к описанному выше методу ИМТ. Недаром у них один автор. Здесь полученный результат тоже следует сравнить с таблицей, однако в этом варианте учитывается еще и телосложение. Его можно определить очень просто: встаньте перед зеркалом, максимально втяните живот и приложите две линейки или просто ладони к двум нижним ребрам. Они образуют угол. Если он скорее тупой (больше 90 гр.), у вас крупное телосложение. Если почти прямой, телосложение нормальное. Если угол острый, телосложение считается худощавым.

Возраст Телосложение
крупное нормальное худощавое
Мужчины Женщины Мужчины Женщины Мужчины Женщины
26-39 лет 390-430 380-420 350-390 340-380 340-350 330-340
от 40 лет До 450 До 440 До 410 До 400 До 370 До 360

Пример: Весо-ростовой индекс женщины 45 лет весом 70 кг при росте 160 см, телосложение крупное = 70 000 / 160 = 437,5. Для нее это нормальный вес. А будь она на 6 лет моложе или имей другой тип телосложения, считалась бы чересчур полной!

Эта формула вызывает уважение тем, что учитывает много факторов: возраст, и тип телосложения. Ее можно использовать при любом росте, надо только быть честным с собой при оценке типа телосложения. В любом случае приближение на 5-10 пунктов к верхней границе табличного индекса — повод подкорректировать свое питание и побольше двигаться.

Измерение физических величин

Измерением называют определение с помощью инструментов и технических средств числового значения физической величины.

Результат измерения сравнивают с неким эталоном, принятым за единицу. В итоге значением физической величины считается полученное число с указанием единиц измерения.

В курсе по физике за 7 класс изучают правила измерений с использованием приборов со шкалой. Если цена деления шкалы неизвестна, узнать ее можно с помощью следующей формулы:

ЦД = (max − min) / n, где ЦД — цена деления, max — максимальное значение шкалы, min — минимальное значение шкалы, n — количество делений между ними.

Вместо максимального и минимального можно взять любые другие значения шкалы, числовое выражение которых нам известно.

Выделяют прямое и косвенное измерение:

  • при прямом измерении результат можно увидеть непосредственно на шкале инструмента;

  • при косвенном измерении значение величины вычисляется через другую величину (например, среднюю скорость определяют на основе нескольких замеров скорости).

Для удобства и стандартизации измерений в 1963 году была принята Международная система единиц СИ. Она регламентирует, какие единицы измерения считать основными и использовать для формул. Обозначения этих единиц также учат в программе по физике за 7 класс.

Другие методы исследования

Чтобы определить более точно индекс массы тела, формула должна быть более детальной и отражать все возможные переменные, в первую очередь половую принадлежность.

В домашних условиях помимо ИМТ можно оценить размер кожно-жировой складки в области живота. Для этого нужно двумя пальцами зажать ее в районе пупка. Толщина измеряется специальным инструментом – калипером. Если его нет, то толщину складки можно оценить визуально. В норме она должна быть примерно 2 см. Полное исследование калипером проводится по 3-5 складкам. Результаты оцениваются с помощью специальной формулы.

Любое измерение предполагает наличие погрешности. Она есть во всех существующих формулах, ведь они созданы для массового использования.

Кубы в бочке

Такой способ того, как без весов узнать свой вес, более хлопотный, чем предыдущие два. Но он имеет и свои преимущества, а именно невероятную точность.

Для эксперимента используется любая пустая ёмкость (бочка, например), в которую вы сможете поместиться, и ванна, наполненная водой. Поставьте бочку в ванну, залезьте внутрь и отметьте уровень того, насколько высоко вода поднялась. Теперь вылезайте и наливайте в бочку воду до того момента, пока вода вокруг не поднимется к оставленной вами пометке. Осталось только вычислить массу воды в бочке, которая будет равна тому, сколько вы весите. Это сделать будет достаточно сложно, но можно пойти на маленькую хитрость. Давайте предположим, что 1 кг = 1 л. Возьмите мерную кружку объемом в 1 л и поэтапно выливайте из неё воду в бочку. Не забываем считать кружки. Итак, если после 48 таких кружек вода поднялась до заветной пометки, то чудо свершилось – вы весите 48 кг.

Это далеко не все существующие методы того, как узнать вес без весов. В крайнем случае можно будет воспользоваться партнером на качелях или обратиться к опытному фермеру, который умеет измерять на глаз вес домашнего скота, а ещё лучше – к экстрасенсу.

Снова невесомость

Ну что, с весом разобрались. А теперь давайте сделаем так, чтобы его не стало и получилась та самая невесомость.

Чтобы привыкнуть к ощущению невесомости в космосе, космонавты тренируется в специальных самолетах-лабораториях:

Он взлетает и начинает просто падать, чтобы ускорение самолета было равно ускорению свободного падения. В этот момент, в формуле веса из g вычитается равное ему значение и получается 0:

P = m (g-a) = m (9,8 — 9,8) = 0

Вот мы и в невесомости!

Так это что же, космонавты испытывают невесомость, потому что падают?

Если они летят вокруг Земли, то да. Как писал Дуглас Адамс в книге «Автоспом по галактике»: «Летать просто. Нужно просто промахнуться мимо Земли».

Когда космический корабль обращается вокруг Земли, он просто пытается на нее упасть, но промахивается. Такой процесс происходит, когда корабль движется с первой космической скоростью, равной 7.9 км/с. Это та скорость, с которой корабль становится искусственным спутником Земли.

Кстати, есть еще вторая и третья космические скорости. Вторая космическая скорость — это скорость, которая нужна, чтобы корабль стал искусственным спутником Солнца, а третья — чтобы вылетел за пределы солнечной системы. Такие дела 🙂

Психологическая оценка ИМТ

Все специалисты рекомендуют не пользоваться различными индексами для определения веса и внешности. Если отражение в зеркале радует, а измерения показали отклонение от нормы, то это отрицательно скажется на психическом здоровье. Возможные последствия — пониженная самооценка, депрессия, неуверенность в себе.

Стоит оценить свой образ жизни самостоятельно. Если в ежедневный рацион входят здоровые продукты, а физическая деятельность не на последнем месте, то собственный ИМТ – это оптимальная величина.

Нужно всегда использовать объективную оценку при интерпретации различных тестов, которые призваны стандартизировать всех людей.

Давление в жидкости

Нормальная сила F называется силой давления и вызывает в жидкости нормальные напряжения сжатия, которые определяются отношением:

Нормальные напряжения, возникающие в жидкости под действием внешних сил, называются гидромеханическим давлением или просто давлением.

Системы отсчета давления

Рассмотрим системы отсчета давления. Важным при решении практических задач является выбор системы отсчета давления (шкалы давления). За начало шкалы может быть принят абсолютный нуль давления. При отсчете давлений от этого нуля их называют абсолютными — Pабс.

Однако, как показывает практика, технические задачи удобнее решать, используя избыточные давления Pизб, т.е. когда за начало шкалы принимается атмосферное давление.

Давление, которое отсчитывается «вниз» от атмосферного нуля, называется давлением вакуума Pвак, или вакуумом.

где Pатм — атмосферное давление, измеренное барометром.

Связь между абсолютным давлением Pабс и давлением вакуума Pвак можно установить аналогичным путем:

И избыточное давление, и вакуум отсчитываются от одного нуля (Pатм), но в разные стороны.

Таким образом, абсолютное, избыточное и вакуумное давления связаны и позволяют пересчитать одно в другое.

Единицы измерения давления

Практика показала, что для решения технических (прикладных) задач наиболее удобно использовать избыточные давления. Основной единицей измерения давления в системе СИ является паскаль (Па), который равен давлению, возникающему при действии силы в 1 Н на площадь размером 1 м2 (1 Па = 1 Н/м2).

Однако чаще используются более крупные единицы: килопаскаль (1 кПа = 103 Па) и мегапаскаль (1 МПа = 106 Па).

В технике широкое распространение получила внесистемная единица — техническая атмосфера (ат), которая равна давлению, возникающему при действии силы в 1 кгс на площадь размером 1 см2 (1 ат = 1 кгс/см2).

Соотношения между наиболее используемыми единицами следующие:

10 ат = 0,981 МПа ≈ 1 МПа или 1 ат = 98,1 кПа ≈ 100 кПа.

В зарубежной литературе используется также единица измерения давления бар

(1 бар = 105 Па).

В каких ещё единицах измеряется давление, можно посмотреть здесь

Рассмотрим некоторые свойства жидкостей, которые оказывают наиболее существенное влияние на происходящие в них процессы и поэтому учитываются при расчетах гидравлических систем.

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.