沉浮之间:肌肉与脂肪

把科学带回家:活动 7

核心概念
密度
身体成分
肌肉和脂肪

摘自《国家科学教育标准》:生物体的特征

导言
你的身体包含许多不同的物质。当然,有骨骼、血液、脂肪和肌肉——仅举几例。


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但是所有这些部分都隐藏在我们的皮肤之下,那么我们如何才能更多地了解它们的某些特性呢? 动物的内部结构与我们有很多相似之处,因此我们可以通过研究商店里可以买到的肉类等基本物质来了解我们身体的一些有趣之处。 一个简单而有趣的测试是检查物质是否漂浮在水中——这告诉我们它们的浮力。 稍后会详细介绍浮力。

背景
身体的某些成分比其他成分密度更高。 尝试此活动以发现哪种物质比水更稠密:肌肉还是脂肪。 如果一种物质的密度小于水,它将具有浮力,这意味着它更可能漂浮。

密度由物体的质量及其占据的空间量(体积)决定。 这就是为什么重金属船可以漂浮在水面上——它们足够大,以至于整体密度小于水的密度,但是如果你把它们压成一个球并去除所有空隙,金属球就会像石头一样沉下去!

在大多数人类和动物的身体内,无论是肌肉、脂肪、血液还是骨骼,都含有大量的水。 这意味着我们身体的密度实际上接近于水的密度。 但是这项活动也可以帮助解释为什么有些动物和人比其他人更具浮力。

材料
•    一块熟肉,上面既有瘦肉又有肥肉(例如猪排或牛排)
•    切肉刀
•    一片面包
•    大号透明玻璃杯或碗
•    水

准备工作
•    用水装满透明玻璃杯或碗。
•    撕下两块大小相近的大面包片。
•    将其中一块原样放在柜台上,并将另一块压成一个密实的球。
•    小心翼翼地从肉上切下一块脂肪。
•    小心翼翼地切下一块与脂肪大小相近的瘦肉。
•    你认为这四种物品中的任何一种会漂浮在水中吗? 为什么?

步骤

•    将切下的动物脂肪块放入水中。 发生了什么?
•    现在将切下的瘦肉块放入水中。 它发生了什么?
•    现在将未压碎的面包片放入水中。 发生了什么?
•    取出面包,现在将密实压碎的面包球放入水中。 它发生了什么?

继续阅读以了解观察结果、结果和更多资源。

观察结果和结果
为什么来自肉类的两种不同材料大小相同(因此体积大致相同)在水中会产生不同的结果? 为什么两块开始时相同的面包(因此质量大致相同)在水中会产生不同的结果?

这两种不同的结果发生是因为物体具有不同的密度(密度由体积质量的组合决定)。 如果物体的密度大于水,它就会下沉。 如果它比水密度小,它就会漂浮。 哪种类型的身体材料——肌肉或脂肪——具有比水更大的密度,哪种类型的密度较低?

因此,事实证明,身体脂肪很少的运动员可能需要更加努力才能在水中保持漂浮。 为了健康,我们的身体需要脂肪和肌肉的平衡。

一些生活在海洋中的动物有一层厚厚的脂肪,称为鲸脂。 鲸脂有助于保持这些动物的温暖,但它还可能对水中的鲸鱼或海牛产生什么其他影响?

你有没有在海洋或咸海中游泳过? 如果有,你可能已经注意到,在盐水中比在湖泊、池塘或游泳池中更容易保持漂浮。 这是为什么呢? 溶解在水中的盐使的密度更大。 因此,即使没有改变你的身体成分,相对于盐水而言,你的密度也较小,这有助于你在水面漂浮。 你可以在家演示这种效果,方法是在两个玻璃杯中装满温水,并在其中一个玻璃杯中溶解约六汤匙盐。 轻轻地将鸡蛋放入每个玻璃杯中,看看会发生什么。

分享你的肌肉与脂肪的观察结果和结果! 在下方留言或在《大众科学》Facebook页面上分享你的照片和反馈。

清理
倒掉水,扔掉面包、肉和脂肪的碎屑(如果可以,可以堆肥)。

更多探索 来自《大众科学》的“追求骨感:运动员的体脂可以降到多低?” 来自《大众科学》的“长颈鹿会漂浮吗?” 来自Reeko's Mad Scientist Lab 的“盐水中漂浮鸡蛋”活动
来自 KidsHealth 的“你的肌肉”概述
Melissa Stewart Page 著,4-8 岁,《它会漂浮还是下沉?
Jim Wiese 著,9-12 岁,《从头到脚的科学:超过 40 项令人瞠目结舌、惊险刺激、令人心跳加速的活动,教孩子们了解人体

接下来…
变色点

你需要的东西
•    五到十种不同颜色的彩纸
•    洞孔器
•    碗
•    彩色布料或不同颜色的表面(可选)
•    计时器(可选)

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