Исследовательская работа. Лабораторная работа «Измерение времени простой сенсомоторной реакции Экспериментальное изучение времени реакции

Определение быстроты реакции

Есть ли человек, который не слышал словосочетание «быстрота реакции»? Сколько раз мы в последний момент «спасали» кружки и тарелки? Сколько раз она определяла результат соревнований, эстафет и конкурсов? С любым человеком и дома, и на улице в любую минуту могут случиться неожиданности, и тогда
его здоровье будет напрямую зависеть от быстроты реакции. Но требуется она не только для обычной жизни. Это профессионально-важное качество для космонавтов, летчиков, моряков, военных, спортсменов, водителей, операторов. Сотни профессий, тысячи ситуаций, ежедневно.

Наверное, у многих возникает желание узнать быстроту своей реакции или получить ответ на вопрос: «Смогу ли я сравняться с Шумахером». Смогу ли я стать летчиком или просто немного увеличить быcтроту реакции?
Что для этого надо сделать?

Для начала её надо измерить. Нетрудно догадаться, что быстрота или скорость реакции измеряется временем, точнее - временем простой условнорефлекторной реакции.

Измеряют его, и сложными приборами - хронорефлексометрами,

и очень простыми и доступными средствами, например, школьной линейкой. Кстати, не менее точно.
Помните, … всё гениальное - просто.

Измерение простой условнорефлекторной реакции

Простая условнорефлекторная реакция осуществляется как простое движение в ответ на простой сигнал. Соотношение сигнал - движение задается инструкцией, произносимой лаборантом.

Инструкция
«Вам предлагается тест измерения времени реакции с помощью школьной линейки. Требуется поймать её
в свободном падении.

Измерение производится стоя. Ведущую руку (для правшей - правую) держать на уровне груди. Большой
и указательный палец необходимо максимально сблизить, но не касаться поверхности линейки. Нулевая отметка должна располагаться на уровне верхнего края указательного пальца. Как только Вы увидите, что линейка падает Вам следует её схватить. Никакой дополнительной команды подаваться не будет.
Измерение проводится 3 раза. Готовы? Будьте внимательны.»

Процедура проведения
Измерение проводится вдвоём. Показания считываются у верхней границы указательного пальца.

Интерпретация результатов измерений
После измерения вычисляется среднее арифметическое трёх измерений и сравнивается с нормами.

Нормы

Видеофайл «Измерение времени реакции»

А теперь информация для тех, кто всё-таки хочет получить ответы на вопросы.

Как перевести сантиметры в миллисекунды?

Чем ограничена скорость реакции человека

Скорость реакции человека определяется работой нервной системы. Когда человек реагирует на очень сильное раздражение, опасное для жизни, например, когда отдергивает руку от горячего предмета -
в действие вступает простой рефлекс, в котором головной мозг не принимает участия. От рецептора сигнал
по нервному волокну идет в спинной мозг и затем сразу к мышце, проходя всего по трем нервным клеткам - чувствительному нейрону, вставочному нейрону в спинном мозге и двигательному нейрону. Скорость нервного импульса по отросткам нервных клеток здесь - несколько десятков метров/сек. Определяющим является время синаптической передачи - порядка 0,1 сек.

Сначала человек отдергивает руку, а затем чувствует боль. Это связано с тем, что от болевых рецепторов в
мозг сигнал идет по нервным волокнам другого типа с меньшей скоростью.

Если речь идет о реакции человека на летящий в него камень, то здесь тоже рефлекторная реакция: глаз передает сигнал о быстром движении не только в отделы головного мозга, где они обрабатываются (и мы понимаем: «летит камень»), но и по специальным нервным путям - к мышцам, что обеспечивает быструю реакцию избегания - ухода в сторону, отпрыгивания и т.п.

Если речь идет о реакции при игре в теннис, то постепенное улучшение реакции связано с формированием стереотипных рефлексов, позволяющих реагировать без участия коры больших полушарий (без размышления), и, главное, такие реакции осуществляются без обратной связи, то есть не происходит постоянной корректировки движения. А когда мы только учимся делать новое движение, идет сложное взаимодействие: мышце подается сигнал о действии, от нее обратно поступает сигнал о результате действия,
и идет корректировка, т.е. мышца движется под постоянным контролем, на что требуется много времени.
Во всех этих процессах участвуют разные области мозжечка и некоторые другие структуры головного мозга.

Как повысить скорость реакции

Скорость реакции человека можно увеличить. Можно научиться реагировать на раздражители, предшествующие действию. Например, не на удар боксёра, а на подготовку к нему - ведь прежде чем
ударить противник обязательно посмотрит на цель, сменит позу, напряжет мышцы, вдохнет... Времени более чем достаточно. Нужно только выработать условный рефлекс, заложить в подсознание новый раздражитель
и ответную реакцию на него.

В этом Вам может помочь упражнение:

Игра в хлопушки.
Первый партнер становится и располагает открытую ладонь так, чтобы второму было удобно по ней бить. Например, становится боком ко второму, открытую ладонь держит перед собой. Второй партнер бьет по
ладони первого в произвольные моменты времени. Задача первого - убрать ладонь, задача второго - попасть. Можно вести счет. Затем партнеры меняются. Принцип, заложенный в этой игре можно перенести на другие технические действия, например, на подсечки и уходы от ударов ног по нижнему уровню.

Известно, что подсознательная реакция, связанная с правым полушарием головного мозга, намного быстрее сознательной, связанной с левым полушарием. Логично предположить, что именно в подсознании должны
быть заложены ответные действия на определенный раздражитель. А это достигается путем многократного повторения движений на тренировках. Всего нужно набрать около 5-10 тыс. повторений, причем за раз не имеет смысла делать более 300 повторений. 300 цифра достаточно большая, в основном получается
не более 200 движений за тренировку, тогда выходит, что для подсознательного усвоения двигательного шаблона требуется в идеале около двух месяцев. Двигательные реакции должны осуществляться на уровне условных рефлексов, а для этого, как видите, необходима серьезная тренировка.

Школьная научно-исследовательская конференция «В мире исследования»

Определение быстроты реакции человека

(Исследовательская работа)

Поливцева Лариса Сергеевна,

МАОУ «Киевская СОШ»,

Руководитель:

Шингарева Вера Сергеевна,

учитель физики и математики,

МАОУ «Киевская СОШ»

Введение

С увеличением темпа жизни проблема снижения времени реакции на раздражитель с каждым годом становится всё актуальнее, поэтому многие исследователи обращаются к данной теме.

Метод измерения времени реакции человека меня удивил и заинтересовал. Во-первых, простотой, это нетрудно сделать обыкновенной линейкой. Во-вторых, важностью знания о нем. К примеру, время реакции является одним из важных критериев отбора водителей, операторов, летчиков, космонавтов и людей других профессий. Любого человека и дома, и на работе, и на улице в любую минуту могут встретить опасности, тогда его здоровье будет напрямую зависеть от его быстроты реакции.

Думаю, что после такой информации у многих подростков стоящих на пути выбора профессии (как и у меня) возникают вопросы: «Чему равно время реакции у меня? От чего оно зависит? Можно ли натренировать себя, чтобы улучшить неудовлетворительный результат? Смогу ли я быть водителем, летчиком или оператором на атомной электростанции?

Предположим, что если заниматься спортом или уметь реагировать на раздражители, то время реакции улучшается.

Целью работы является измерение время реакции человека в различное время суток, используя законы свободного падения тел и обычную ученическую линейку.

Объект исследования – учащиеся МАОУ Киёвская СОШ

Предмет исследования - время реакции

задачи :

изучить литературу о времени реакции человека;

провести эксперименты и проанализировать их результаты;

предложить способы улучшения неудовлетворительных результатов.

Методы исследования:

эмпирический

теоретический

Глава 1. Теоретическая часть

1.1 Что такое быстрота реакции человека

Быстрота реакции является одним из основных качеств живого организма. Очень важно быстро реагировать на внешние раздражающие воздействия, потому что среди них могут быть опасные или даже смертельные.

Время реакции является одним из главнейших качеств, определяющих результат соревнования, конкурса. От начала действия раздражителя до момента реакции всегда проходит определенное время, после чего включаются мышечные механизмы ответного действия, быстрота которых уже зависит от скорости движений тела. Время задержки определяется скоростью обмена веществ и является индивидуальной особенностью каждого организма. Оно не поддается тренировке, потому что невозможно увеличить скорость передачи нервных импульсов.

Время реакции – это протяженность от начала сигнала до реакции организма человека на этот сигнал. У человека среднее время реакции на визуальный сигнал составляет: 0,1-0,3 секунды.

Как ни странно, лидерские качества человека тоже зависят от времени реакции. А также, одним из самых важных качеств водителя является его время реакции на изменение дорожной обстановки.

Нужно научиться реагировать на раздражители, предшествующие опасному действию. Например, следует реагировать не на сам удар, а на подготовку к нему - ведь прежде чем ударить, противник обязательно посмотрит на цель, сменит позу, напряжет мышцы, вдохнет... Времени более чем достаточно. Нужно только выработать условный рефлекс, заложить в подсознание новый раздражитель и ответную реакцию на него.

1.2 Свободное падение тел

Свободным падением называется движение тела под действием силы тяжести. Поскольку сила тяжести, действующая на каждое тело вблизи поверхности земли, постоянна, то свободно падающее тело должно двигаться с постоянным ускорением, т.е. равноускорено (это вытекает из второго закона Ньютона).

Особенностью свободного падения является то, что все тела в данном месте земли падают с одинаковым ускорением. Это ускорение называется ускорением свободного падения. Её принято обозначать буквой g (первой буквой латинского слова gravitas (гравитас), что означает «тяжесть».

Существуют разные способы, позволяющие определить величину g с большой точностью (например, до 0,00001 м/с 2). Но при решении задач школьного курса физики, где не требуется высокой точности результата, обычно используют значение 9,8 м/с 2 или даже 10 м/с 2 .

Так как в нашем примере движение свободно падающего тела представляет собой равноускоренное движение без начальной скорости, то перемещения рассчитываются по формуле: s = g t 2 / 2 или h = g t 2 / 2 (т.е s = h)

Глава 2. Практическая часть

2.1. Исследование скорости реакции человека.

Берется деревянная линейка 50 см в длину. На стене делается отметка.

Затем, отвлекая внимание участника эксперимента, отпускает линейку в свободное падение. Участник должен остановить падение линейки, так быстро, как сможет.

Отмечает новое положение засечки линейки и производит замер её полета (h), т.е. расстояние между отметками на стене.

Скорость реакции вычисляется по формуле: t= , где

g -ускорение свободного падения, равное 9,8 [м/с 2 ].,

t –скорость реакции, [с];

h - расстояние между отметками на стене [м]

2.2 Результаты исследования

Результаты измерений вносим в таблицу. У испытуемых (учащихся 7,11 классов) вносились в таблицу сведения о посещении спортивных секций, а также их интерес к будущей профессии. (Приложение I)

Кто обследован	Утром, после 1 -го урока	Днем, после 6-го урока	Занимается спортом?	Склонность к профессии
Юноши 7 класса
				Водитель


Девушки 7 класса
				Врач


Юноши 11 класса
				Военный
				Учитель
				Не знает
Девушки 11класса
				Юрист
				Продавец
				парикмахер

Анализ полученных результатов:

Знак « - » обозначает, что участник опыта не успел остановить линейку до того как она коснулась пола.

У человека среднее время реакции на визуальный сигнал составляет: 0,1- 0,3 секунды. Измерения показали, что у всех обследованных подростков результат времени реакции - удовлетворительный.

Чтобы выявить зависимость результатов времени реакции от утомляемости человека, эксперименты были проведены после первого урока (это время считается, что организм ученика уже проснулся и потому любые мониторинги в школе проводят вторым уроком), а затем в конце учебного дня (после шестого урока).

Исследования показали, что у большинства учащихся время реакции повысилось, т.е. проявляется заторможенность действий.

Полностью подтверждается мнение о том, что у подростков, занимающихся спортом, посещающих спортивные секции по волейболу, баскетболу, время реакции лучше, чем у ребят, не интересующихся спортивными играми.

Двигательные реакции должны осуществляться на уровне условных рефлексов, а для этого необходима серьезная тренировка. Поэтому самый главный совет, вытекающий и анализа исследований: занятие спортом.

Очень эффективны по развитию быстроты реакции спортивные эстафеты, где сигнал в мозг поступает через осязание. То есть, надо как можно быстрее приступить к действию после того, как только предыдущий игрок коснется тебя.

Также можно использовать детскую игру «Хлопушки», сигнал в мозг поступают через органы зрения – глаза. Первый партнер становится и располагает открытую ладонь так, чтобы второму было удобно по ней бить. Например, становится боком ко второму, открытую ладонь держит перед собой. Второй партнер бьет по ладони первого в произвольные моменты времени. Задача первого - убрать ладонь, задача второго - попасть. Можно вести счет. Затем партнеры меняются.

Принцип, заложенный в этой игре, можно перенести на другие технические действия, например, на подсечки и уходы от ударов ног по нижнему уровню.

Заключение

В данной исследовательской работе опытным путем был определен механический параметр человека: скорость реакции человека.

При измерении времени и скорости реакции участников эксперимента было выяснено, что у многих участников скорость реакции очень замедленная. У некоторых участников эксперимента скорость реакции зависела от особенностей источника сигнала, у некоторых – нет. По результатам опытов можно сделать вывод, что скорость реакции разная у всех людей с рождения – определяется особенностями нервной системы, эмоциональными и психическими характеристиками человека. Однако опыты показали, что при плохом самочувствии или сильной усталости скорость реакции ухудшается.

Многие профессии требуют усиленного внимания и хорошей скорости реакции, поэтому при выборе профессии и приеме на работу эти характеристики человека являются немаловажными. Практическую ценность своей работы вижу в том, что каждый подросток, узнав свое время реакции, осознает необходимость улучшения результата, будет работать над собой и, возможно, это повлияет на выбор профессии.

И дома, и в школе, и на улице - в любую минуту подросток сможет уберечь себя от опасного для жизни воздействия.

Литература

1. М.В.Волькенштейн «Биофизика». – М.: Наука, 1988

2. Перышкин А.В., Гутник Е.М. Физика 9класс. - М.: Просвещение, 2013.

3. А.Б.Рубин «Биофизика». – М.: Высшая школа, 1987

4. К.Ю.Богданов «Физик в гостях у биолога». – М.: Наука, 1986

5. В.Р.Ильченко «Перекрестки физики, химии, биологии». – М.: Просвещение, 2000

6. А.Г.Хрипкова «Физиология человека». –М.: Просвещение, 2013

7. http://www.psychology-online.net/articles/doc-1988.html

Приложение I

Цель работы.
Измерить и произвести сравнение времени простой сенсомоторной реакции на световой и звуковой раздражители в обычных и экстремальных условиях.

Оборудование.
1. Измеритель времени реакции “Темп”
2. Микрокалькулятор.
Теоретическое введение
Так как психические процессы представляют собой явления, развивающиеся во времени, никакой поведенческий акт, никакая условная или безусловная реакция организма на действие раздражителя (стимула) не может быть мгновенной. Как правило, она характеризуется определенным временем реакции, включающим в себя моторный и латентный периоды.
Моторный период - это время непосредственного ответного действия.
Латентный (скрытый) период - это временной промежуток между моментом появления раздражителя и началом ответной реакции на него. Существует три вида реакции:
1) простая реакция, когда на предъявление заранее известного сигнала человек реагирует определенным однозначным ответом;
2) реакция различения, при которой однозначный ответ ожидается лишь на один из нескольких предъявляемых сигналов;
3) реакция выбора, состоящая в предъявлении испытуемому нескольких сигналов, на каждый из которых предусмотрен свой вид ответа.
Усложнение реакции ведет к увеличению времени реакции. В случае простой сенсомоторной (двигательной) реакции на внешний раздражитель ее латентный период обусловлен рядом физиологических и психологических факторов, прежде всего инерцией рецептора. Так, сетчатка начинает посылать по зрительному нерву в мозг электрические импульсы только через 60-80 мс после начала действия оптического стимула.
При воздействии звукового сигнала необходимо время на прохождение импульсов в соответствующий центр головного мозга, декодирование этого импульса, выработку ответной программы, передачу командных импульсов к исполнительному органу. Вот почему Кор- тиев орган начинает посылать импульсы в мозг лишь
после завершения восьми полных колебаний действующего на ухо-звука.
Знание времени реакции необходимо при проектировании тех видов человеческой деятельности, где существует лимит времени на выполнение определенных действий (в авиации, космонавтике, в современных АСУ, на различных видах транспорта). В теоретическом плане измерение времени реакции выступает довольно продуктивным методом анализа психической деятельности, ее сложности и саморегуляции.
Время реакции относится к числу тренируемых проявлений психики человека. Оно значительно короче у лиц, работа которых связана с необходимостью осуществления быстрых двигательных реакций (водители автомобилей, летчики, боксеры, теннисисты, вратари футбольных и хоккейных команд и др.).
Большое влияние на период сенсомоторной реакции оказывает физиологическое и психологическое состояние человека (недомогание, усталость, умственное утомление, алкогольное отравление). Поэтому время реакции может быть использовано как показатель изменения психического (эмоционального) состояния человека.
Задание
1. Изучить инструкцию по эксплуатации прибора “Темп”.
2. Изучить методику измерения и оценки времени простой сенсомоторной реакции на световой и звуковой раздражители.
3. Произвести десятикратное измерение времени простой сенсомоторной реакции на световой раздражитель.
4. Произвести десятикратное измерение времени простой сенсомоторной реакции на звуковой раздражитель.
5. Произвести десятикратное измерение времени простой сенсомоторной реакции на световой (звуковой) раздражитель в условиях воздействия экстремального фактора.
6. Осуществить математическую обработку полученных данных (средние значения, дисперсии, значимость различий), сделать их анализ.
7. Составить отчет о выполненной работе.

Ход выполнения задания
При выполнении лабораторной работы используется измеритель времени реакции “Темп” (рис. 5), дающий возможность произвести количественную оценку времени реагирования испытуемого на световые и звуковые раздражители. Прибор включает в себя устройство предъявления звуковых и световых сигналов, регистрации времени реакции испытуемого, конструктивно оформленное в виде панели экспериментатора, и устройство съема раздражителей, оформленное в виде панели испытуемого. Панели испытуемого и экспериментатора расположены на противоположных сторонах прибора, чем исключается зрительный контакт между исследователем и обследуемым.

{foto} Рис. 5. Измеритель времени реакции “Темп”:
а - вид со стороны панели экспериментатора; б - вид со стороны панели испытуемого
На рабочем месте находится бригада студентов (слушателей) в составе трех человек, попеременно выполняющих роли испытуемого, протоколиста и экспериментатора. Перед выполнением работы каждый член бригады измеряет у себя пальпаторно или с помощью пульсо- графа П-5 частоту сердечных сокращений, после чего занимает свое место у прибора и готовится к выполнению задания.

Экспериментатор включает прибор, поставив переключатель “Сеть” в положение “Вкл.”, и убеждается в его готовности к работе (включении) по загоранию лампочки “Сеть”. Испытуемый в это время знакомится с расположением органов управления на панели прибора и вспоминает порядок работы с ним. Протоколист делает заготовки таблиц (табл. 7).
Таблица 7
Экспериментальные данные испытуемого

Вид раздражителя	Порядковый номер испытания
Вид раздражителя	1	2	3	Л	5	G	7	8	9	10
Свет
Свет
Звук
Звук

После подготовительных операций экспериментатор напоминает о действиях испытуемого и протоколиста во время эксперимента и предупреждает о начале испытания.
При необходимости подачи светового сигнала экспериментатор нажимает на одну из 6 кнопок, расположенных в горизонтальной части панели. При этом над нажатой кнопкой высвечивается табло-индикатор появления светового сигнала, включается электросекундомер, а на панели испытуемого появляется свет в одной из клавиш, расположенных под надписью “Свет”. Испытуемый нажимает на светящуюся клавишу, стараясь сделать это возможно быстрее, при этом прекращается ее свечение, а также свечение табло на панели экспериментатора. Секундомер останавливается, протоколист снимает показания электросекундомера и заносит данные в верхнюю строку таблицы, соответствующую световому сигналу в опыте 1. После этого экспериментатор осуществляет сброс показателей электросекундомера, нажав на рычаг до упора, и процедура повторяется.
При необходимости подачи звукового сигнала порядок работы аналогичен рассмотренному с той лишь разницей, что экспериментатор ставит переключатель “Звук” в положение “Вкл.”. При этом включается звонок и по
является звуковой сигнал. Испытуемый должен нажать на светящуюся клавишу, расположенную под надписью “Звук”. Звуковой сигнал при этом исчезает, а регистратор заносит данные в верхнюю строку записи (время реакции на звуковой раздражитель).
Экстремальный режим работы создается за счет эмо- циогенного инструктажа испытуемого, например сообщения ему протоколистом или экспериментатором о низких результатах реагирования на световой (звуковой) сигнал и требования реагировать быстрее.
Порядок работы членов бригады остается прежним, за исключением того, что у испытуемого перед реагированием на сигнал стрессогенного характера снимаются показатели частоты сердечных сокращений, а регистратор заносит данные эксперимента в нижнюю строку таблицы соответствующего сигнала (звукового или светового).
Обработка данных эксперимента
Обработку данных эксперимента целесообразно производить на основе применения качественно-количественных методов.
Рекомендации при обработке экспериментальных данных.
1. Рассчитать среднее значение времени реакции на световой сигнал в обычных условиях (МС=ХС), используя формулу (1).
2. Произвести расчет среднего значения времени реакции на звуковой сигнал в обычных условиях (М3=Х3), пользуясь формулой (1).
3. Рассчитать среднее значение времени реакции на световой или звуковой сигнал в экстремальных условиях (МСЭ=ХСЭ; мзз=хзэ), используя формулу (1).
4. Вычислить коэффициент корреляции (Яж) времени реакции на световой и звуковой сигналы, используя формулу (11).
5. Определить корреляцию реакции в обычных и экстремальных условиях (Доэ), используя формулу (11).
6. Оценить надежность различий времени реакции в обычных и экстремальных условиях (Коэ), пользуясь формулой (8).
7. Оценить надежность различий реагирования на световой и звуковой сигналы (Ксз), пользуясь формулой (8).

Содержание отчета
1. Задание.
2. Таблица с данными эксперимента.
3. Данные расчета средних значений времени реакции, коэффициентов корреляции, надежности различий.
4. Анализ и интерпретация полученных результатов.
5. Обоснованные выводы по работе и рекомендации по использованию полученных результатов.
6. Дата выполнения лабораторной работы и подпись исполнителя.

Практическая работа №1 Определение времени реакции человека Цель - страница №1/1

Практическая работа №1

Определение времени реакции человека
Цель : познакомиться с видами измерений и видами погрешностей, научиться их определять.

Задачи : 1. Определить время вашей реакции.

2. Вычислить случайную и относительную погрешности.

Оборудование : Ученическая линейка
Краткая теория

Время реакции человека, это время за которое человек реагирует на какой-то сигнал, раздражение. Для определения реакции человека будем использовать падение линейки из состояния покоя, т.е начальная скорость равна нулю. Из формулы пути при движении в поле тяготения H=g·t 2 /2, выразим время:

(1)

где H- высота падения, g- ускорение свободного падения- 9,8 м/с 2 , t- время реакции.

Физика устанавливает связь между величинами, и выражает ее в виде формул, которые показывают, как числовые значения одних величин могут быть найдены по числовым значениям других. Соответственно измерения делятся на прямые и косвенные. Прямые измерения производятся с помощью приборов, которые измеряют непосредственно саму величину: длина при помощи линейки, время при помощи секундомера, скорость – спидометра. Эти же величины можно измерить путем перерасчета других величин, и это уже будут косвенные измерения.

Точность измерений характеризуется их погрешностью. Существуют абсолютная, относительная, и случайная погрешности.

Абсолютная погрешность (ΔХ) это разность между найденным в опыте (Х эксп) и истинным (Х ист) значением физической величины.
ΔХ= Х эксп - Х ист (2)
В качестве истинного значения для измеренной величины обычно принимают или табличное значение или среднеарифметическое Хср

(3)

ΔХ= Х эксп - Х ср (4)

Для получения более достоверных результатов необходимо проводить серию опытов, и для них вычислять случайную погрешность .

(5)

Относительная погрешность - безразмерная величина равная отношению абсолютной погрешности к среднеарифметическому значению измеряемой величины. по относительной погрешности можно судить о точности проведенного эксперимента и достоверности полученных результатов.

(6)

Порядок выполнения работы

1.Опыты проводятся в парах. Один держит линейку вертикально, другой устанавливает на расстоянии 1см большой и указательный пальцы на 0 уровне. Первый отпускает линейку, а второй ее ловит и записывает в таблицу результат. Эксперимент проводится 10 раз. Данные заносятся в таблицу.

№ опыта	H,м	t, с	t ср, с	t- t ср, с	, с	σ, с
1

2.Вычислите время падения линейки в каждом опыте по формуле (2). Данные занесите в таблицу.

3.Вычислите среднее время, воспользовавшись формулой (3), Значение запишите в таблицу.

4.Рассчитайте отклонение от среднего значения и его абсолютную величину (модуль). Данные, запишите в 5 и 6 столбцы таблицы.

5.По формуле (5) рассчитайте случайную погрешность. Значение занесите в таблицу.

6.Определите относительную погрешность эксперимента. Воспользуйтесь формулой (6).

7. Напишите вывод по проделанной работе, результат представьте в виде:

t = t ср ± σ t ,

укажите относительную погрешность и объясните причины погрешности, Достоверен ли полученный результат.
Контрольные вопросы

Какие измерения называются косвенными, какие прямыми?
К каким измерениям можно отнести определение времени реакции человека?
Что называют абсолютной погрешностью?
Что называют случайной погрешностью?
Что называют относительной погрешностью?
В каком случае можно считать, что получен достоверный результат?

На одном из уроков физики, при изучении материала о равноускоренном движении тел, прозвучал вопрос учителя: «Хотите ли вы узнать, как можно измерить свое время реакции на какой-либо сигнал? Если да, то в этом могут помочь знания физики по теме: «Свободное падение тел»»

Целью моей работы является проведение исследований и диагностика времени реакции у подростков и взрослых.

Перед собой я поставил следующие задачи:

Изучить литературу о времени реакции человека;

Изготовить физический прибор для измерения времени реакции человека;

Провести эксперименты и проанализировать их результаты;

Предложить способы улучшения неудовлетворительных результатов.

Для создания физического прибора по исследованию быстроты реакции я воспользовался теоретическим материалом учебника физики 9 класса. А также интересные сведения о быстроте реакции человека почерпнуты мной из Интернета.

1. О времени реакции человека. Физика свободного падения тел

1. 1 Что такое быстрота реакции человека

Время реакции является одним из главнейших качеств, определяющих результат соревнования, конкурса. Если на ринге или в зале от этого зависит ваша победа, то на улице на карту зачастую ставятся жизнь и здоровье. Очень важно правильно и быстро реагировать на действия противника, потому что среди них нередко бывают действия, калечащие живой организм или связанные с угрозой для жизни.

Время реакции человека определяется работой нервной системы. Информация проносится через мозг и тело по нервам, словно крохотные электрические искорки по проводам. В мозг сигналы поступают от глаз, ушей и других органов чувств. А мозг решает, как поступить. Затем посылает двигательные сигналы мышцам.

Пусть речь идет о реакции человека на летящий в него кирпич, глаз передает сигнал о быстром движении не только в отделы головного мозга, где они обрабатываются (и мы понимаем: “летит кирпич”), но и по специальным нервным путям - к мышцам, что обеспечивает быструю реакцию избегания, например, отпрыгивания.

Следовательно, время реакции – это протяженность от начала сигнала до реакции организма человека на этот сигнал. У человека среднее время реакции на визуальный сигнал составляет: 0,1-0,3 секунды.

Когда человек реагирует на очень сильное раздражение, опасное для жизни, например, когда отдергивает руку от горячей печки, осуществляется простой рефлекс, в котором головной мозг не участвует. От рецептора сигнал по нервному волокну идет в спинной мозг и затем сразу к мышце, проходя всего по трем нервным клеткам - чувствительному нейрону, вставочному нейрону в спинном мозге и двигательному нейрону. Скорость нервного импульса по отросткам нервных клеток здесь - несколько десятков метров в секунду.

Нужно отметить, что мы сначала отдергиваем руку, а затем чувствуем боль. Это связано с тем, что от болевых рецепторов в мозг сигнал идет по нервным волокнам другого типа с меньшей скоростью 0,5-2 м/с.

1. 2. Можно ли улучшить время реакции?

От начала действия раздражителя до момента реакции всегда проходит определенное время, после чего включаются мышечные механизмы ответного действия, быстрота которых уже зависит от скорости движений тела.

Двигательные реакции должны осуществляться на уровне условных рефлексов, а для этого необходима серьезная тренировка.

Известно, что подсознательная реакция, связанная с правым полушарием головного мозга, намного быстрее сознательной, связанной с левым полушарием. Логично предположить, что именно в подсознании должны быть заложены ответные действия на определенный раздражитель. А это достигается путем многократного повторения движений на тренировках. Всего нужно набрать около 5-10 тыс. повторений, причем за раз не имеет смысла делать более 300 повторений. 300 цифра достаточно большая, в основном получается не более 200 движений за тренировку, тогда выходит, что для подсознательного усвоения двигательного шаблона требуется в идеале около двух месяцев.

Например, профессор Джоселин Фауберт (Jocelyn Faubert) и докторант Дэвид Тинжаст (David Tinjust) решили научить спортсменов - футболистов, хоккеистов и теннисистов концентрировать своё внимание сразу на нескольких объектах. В результате выяснилось, что спортсмены способны одновременно «поглощать» больше информации и, соответственно, использовать её продуктивнее – прогресс составляет в среднем 53%.

Если речь идет о реакции при игре в теннис, то постепенное улучшение реакции связано с формированием стереотипных рефлексов, позволяющих реагировать без участия коры больших полушарий (без размышления), и, главное, такие реакции осуществляются без обратной связи, то есть не происходит постоянной корректировки движения. А когда мы только учимся делать новое движение, идет сложное взаимодействие: мышце подается сигнал о действии, от нее обратно поступает сигнал о результате действия, и идет корректировка, т. е. мышца движется под постоянным контролем, на что требуется много времени. Во всех этих процессах участвуют разные области мозжечка и некоторые другие структуры головного мозга.

Нужно научиться реагировать на раздражители, предшествующие опасному действию. Например, следует реагировать не на сам удар, а на подготовку к нему - ведь прежде чем ударить, противник обязательно посмотрит на цель, сменит позу, напряжет мышцы, вдохнет. Времени более чем достаточно. Нужно только выработать условный рефлекс, заложить в подсознание новый раздражитель и ответную реакцию на него.

1. 3. Свободное падение тел

Свободным падением называется движение тела под действием силы тяжести. Поскольку сила тяжести, действующая на каждое тело вблизи поверхности земли, постоянна, то свободно падающее тело должно двигаться с постоянным ускорением, т. е. равноускоренно (это вытекает из второго закона Ньютона).

Существуют разные способы, позволяющие определить величину g с большой точностью (например, до 0,00001 м/с2). Но при решении задач школьного курса физики, где не требуется высокой точности результата, обычно используют значение 9,8 м/с2 или даже 10 м/с2.

2. Исследование времени реакции человека.

2. 1. Создание измерительного прибора

Идея изготовления измерительного прибора проста: если позволить вертикально расположенной линейке падать свободно (например, разжав державшие ее за верхний конец пальцы), то она будет двигаться вниз равноускоренно с ускорением g (ускорение свободного падения).

Если сразу же линейку поймать, то по участку h между пальцами – отметками, где мы ее держали и где поймали, - можно судить о том, сколько времени t она падала. Это время и будет равно времени реакции человека.

Из формулы пути пройденного телом при свободном падении выразим время падения: h = g t2 / 2, t2 = 2h / g, (1)

По справочнику находим значение ускорения свободного падения с точностью до сотой: g = 9,81 м/с2 или g = 981 см/с2. Это значение подставим формулу (1) и получим выражение: (2)

Применяя математические правила округления десятичных дробей, округлим числовой коэффициент до стотысячных.

Получим: (3)

В формулу (3) вместо h будем подставлять значения 1см, 2см, 3 см, 50 см. Результаты расчетов времени округляем до трех значащих цифр и вносим их в таблицу.

В соответствии с табличными данными градуируем линейку, нанося время рядом с сантиметровыми делениями. Получаем прибор для измерения времени реакции человека. Точность измерений будет составлять до одной тысячной доли.

Этим прибором можно воспользоваться для определения биологического возраста. Так в журнале «СамаЯ» приводится тест из четырех небольших испытаний по определению примерного биологического возраста. .

Результаты измерений вносим в таблицу. У испытуемых (учащихся 9-11 классов) вносились в таблицу сведения о посещении спортивных секций, а также их интерес к будущей профессии.

Исследования показали, что у большинства учащихся время реакции повысилось, т. е. проявляется заторможенность действий. Приложение 10.

Были проведены измерения с людьми разных профессий (педагогами и другими работниками школы), чтобы убедиться в том, что профессиональные навыки влияют на время реакции человека. Им были заданы два вопроса: «Занимаетесь ли регулярно спортом? Водите ли Вы автомобиль?»

Результат исследований таков: у мужчин и женщин, занимающихся спортом и имеющих постоянный опыт вождения машины, результат времени реакции лучше. У людей, не занимающихся спортом и не имеющих навыки вождения, - время реакции хуже.

Из 34 обследованных подростков 7 человек планируют выбрать профессии, связанные с риском. . Им даны рекомендации для улучшения быстроты реакции.

Еще раз повторюсь, что двигательные реакции должны осуществляться на уровне условных рефлексов, а для этого необходима серьезная тренировка. Поэтому самый главный совет, вытекающий и анализа исследований: жить – со спортом дружить.

Участникам эксперимента были предложены две игры, развивающие быстроту реакций на раздражитель.

Игра №1: «Летают - не летают». В этой игре сигнал в мозг поступает через орган слуха – уши.

Ведущий игрокам говорит и при этом машет руками: «гуси летают». Игроки, услышав название птицы, кричат «да» и машут руками. Ведущий вновь машет руками и кричит: «лягушки летают». Игроки должны отвечать «нет» и не махать руками. Кто ошибся, у него забирается фант. Ведущий несколько раз подряд может называть птиц, либо, наоборот, других нелетающих зверей.

Игра №2: «Хлопушки», сигнал в мозг поступают через органы зрения – глаза. Первый партнер становится и располагает открытую ладонь так, чтобы второму было удобно по ней бить. Например, становится боком ко второму, открытую ладонь держит перед собой. Второй партнер бьет по ладони первого в произвольные моменты времени. Задача первого - убрать ладонь, задача второго - попасть. Можно вести счет. Затем партнеры меняются.

Заключение

Познакомившись с информацией из Интернета и из книжных источников, я глубже осознал вопрос о том, что скорость реакции человека определяется работой нервной системы.

Информация проносится через мозг и тело по нервам, словно крохотные электрические искорки по проводам. В мозг сигналы поступают от глаз, ушей и других органов чувств. А мозг решает, как поступить. Затем посылает двигательные сигналы мышцам. У человека среднее время реакции на визуальный сигнал составляет 0,1- 0,3 секунды.

Применив физическую теорию о свободном падении тел, создал простейший прибор для измерения времени реакции человека из обычной ученической линейки. (Примечание: использовал линейку длиной 50 см).

Анализ проведенных измерений привел к следующим выводам:

✓ время реакции подростка зависит от его тренированности (т. е. часто ли занимается спортивными упражнениями);

✓ время реакции зависит от утомляемости (т. е. к вечеру появляется заторможенность действий);

✓ люди, работающие на транспорте и занимающиеся спортом, имеют хороший результат быстроты реакции на раздражитель.

В моей работе подобраны советы и игры, направленные на улучшение времени реакции человека, которыми могут воспользоваться подростки, имеющие склонность к профессии, где время реакции является одним из важных критериев отбора, а также организаторы досуга детей.

Практическую ценность своей работы вижу в том, что каждый подросток, узнав свое время реакции, осознает необходимость улучшения результата, будет работать над собой и, возможно, это повлияет на выбор профессии.

И дома, и в школе, и на улице - в любую минуту подросток сможет уберечь себя от опасного для жизни воздействия.

В дальнейшем планирую исследовать зависимость времени реакции на раздражитель от темперамента человека.