หน่วยที่ 3: ระบบร่างกายของมนุษย์
3.1 ระบบการทำงานของร่างกาย
การคำนวณค่าพลังงานและอัตราการเผาผลาญพลังงาน (Metabolic Rate)
การเผาผลาญพลังงาน (Metabolism) เป็นกระบวนการที่ร่างกายใช้ในการแปลงสารอาหารให้เป็นพลังงานเพื่อใช้ในกิจกรรมต่าง ๆ ของร่างกาย เช่น การหายใจ การเคลื่อนไหว และการเจริญเติบโต ค่าพลังงานที่ร่างกายใช้ในแต่ละวันเรียกว่า อัตราการเผาผลาญพลังงานพื้นฐาน (Basal Metabolic Rate - BMR) ซึ่งเป็นค่าที่แสดงถึงพลังงานขั้นต่ำที่ร่างกายใช้เพื่อรักษาสมดุลในสภาพพักผ่อน
สูตรคำนวณอัตราการเผาผลาญพลังงานพื้นฐาน (BMR):
BMR สามารถคำนวณได้จากสูตรที่คำนึงถึงอายุ เพศ น้ำหนัก และส่วนสูง ตัวอย่างเช่น สูตร Harris-Benedict เป็นสูตรที่ใช้กันทั่วไป:
สำหรับผู้ชาย:
\[ BMR = 88.362 + (13.397 \times \text{น้ำหนัก (กิโลกรัม)}) + (4.799 \times \text{ส่วนสูง (เซนติเมตร)}) - (5.677 \times \text{อายุ (ปี)}) \]
สำหรับผู้หญิง:
\[ BMR = 447.593 + (9.247 \times \text{น้ำหนัก (กิโลกรัม)}) + (3.098 \times \text{ส่วนสูง (เซนติเมตร)}) - (4.330 \times \text{อายุ (ปี)}) \]
ค่า BMR นี้แสดงถึงจำนวนพลังงานที่ร่างกายต้องการในสภาพพักผ่อน หากเราต้องการคำนวณพลังงานที่ใช้ในแต่ละวัน ซึ่งรวมถึงกิจกรรมต่าง ๆ เราจะต้องคูณค่า BMR ด้วยระดับการเคลื่อนไหวทางกายภาพของแต่ละคน
คำนวณค่า TDEE (Total Daily Energy Expenditure):
TDEE เป็นค่าที่แสดงถึงพลังงานที่ร่างกายต้องการทั้งหมดในแต่ละวัน รวมถึงพลังงานที่ใช้ในการทำกิจกรรมต่าง ๆ เช่น การเดิน การทำงาน หรือการออกกำลังกาย
สูตรคำนวณ TDEE:
\[ TDEE = BMR \times \text{ระดับกิจกรรม} \]
ระดับกิจกรรม:
- ไม่มีการออกกำลังกาย (Sedentary): TDEE = BMR × 1.2
- ออกกำลังกายน้อย (Lightly active): TDEE = BMR × 1.375
- ออกกำลังกายปานกลาง (Moderately active): TDEE = BMR × 1.55
- ออกกำลังกายหนัก (Very active): TDEE = BMR × 1.725
- ออกกำลังกายอย่างหนักมาก (Extra active): TDEE = BMR × 1.9
การประยุกต์ใช้ในการคำนวณค่าพลังงาน:
การคำนวณค่า BMR และ TDEE มีประโยชน์ในการจัดการน้ำหนัก การวางแผนโภชนาการ และการออกกำลังกาย ตัวอย่างเช่น หากต้องการลดน้ำหนัก เราควรเผาผลาญพลังงานมากกว่าที่ได้รับจากอาหาร การคำนวณค่า TDEE จะช่วยให้เรารู้จำนวนพลังงานที่ควรบริโภคและควบคุมปริมาณการออกกำลังกายให้เหมาะสม
การเรียนรู้เชิง STEM:
นักเรียนสามารถทำการคำนวณค่า BMR และ TDEE ของตัวเองหรือใช้ในกรณีศึกษาเพื่อทำความเข้าใจการเผาผลาญพลังงานในร่างกาย นอกจากนี้ นักเรียนยังสามารถวิเคราะห์ผลกระทบของการออกกำลังกายและโภชนาการที่มีต่อการเผาผลาญพลังงานและการรักษาสมดุลในร่างกาย
