В индивидуальной ученической работе по физике на тему «Измерение скорости реакции человека на звуковые и световые сигналы» автор выясняет, зависит ли скорость реакции человека на световые сигналы от времени суток и утомляемости.

Подробнее о работе:

В рамках исследовательской работы по физике о скорости реакции человека на свет и звук дается справочная информация о скорости реакции человека, объясняется, чем ограничена скорость реакции человека, рассказывается, каким образом можно развить скорость реакции. В работе подробно описывается принцип измерения времени реакции человека на звуковые волны, выясняется, правда ли, что чем больше усталость, тем дольше реакция?

В ходе учебного исследовательского проекта по физике «Измерение скорости реакции человека на звуковые и световые сигналы» учащийся провел эксперимент по определению скорости реакции человека на световые и звуковые сигналы в дневное и вечернее время суток, сравнил результаты тестирования и пришел к определенному выводу по данному вопросу, с которым можно ознакомиться в тексте работы.

Оглавление

Введение
1. Скорость реакции человека.
1.2. Чем ограничена скорость реакции человека.
1.3. Как развить скорость реакции.
1.4. Измерение времени реакции человека на звуковые волны.
2. Исследование скорости реакции человека.
2.1. Результаты первого тестирования.
2.2. Результаты второго тестирования.
2.3. Итоги исследования.
Заключение
Список литературы

Скорость реакции является одним из основных качеств человека. В повседневной жизни мы постоянно сталкиваемся с внешними раздражителями разной степени воздействия. Важность скорости реакции на раздражения обусловлена разностью их влияния на человека. То есть, в разных ситуациях сила воздействия и реакция на него может различаться от незначительной до жизненно важной.

Актуальность моей работы в том, что реакция человека – это одна из самых важных качеств организма. В современном мире то, как человек реагирует на раздражители, зависит не только реализация его возможностей, здоровье, возможность справится с любой критической ситуацией, но иногда и жизнь самого человека. Поэтому, каждому человеку просто необходимо знать скорость реакции своего организма, контролировать его стабильность или даже повысить её.

Цель работы: определить скорость реакции человека на световые сигналы и анализ полученных данных.

Задачи работы:

1. Найти и изучить литературу по скорости реакции человека;
2. Провести исследование скорости реакции человека;
3. Проанализировать результаты эксперимента;
4. Сделать выводы по проделанной работе.

Предмет исследования: Скорость реакции сигнальной системы человека.

Объект исследования: Процесс измерения скорости реакции человека.

Методы исследования: Экспериментальный и анализ.

Гипотеза: время реакции человека зависит от времени суток, то есть от его утомляемости, чем больше утомляемость человека, тем больше время реакции.

Скорость реакции – это промежуток времени между раздражителем (свет, звук, и т.п.) и реакцией организма.

Скорость реакции человека на раздражители различается. Самая быстрая реакция получается в ответ на слуховые раздражители, более продолжительное – на световые и самое длинное – на обонятельные, вкусовые и температурные. Скорость реакции еще более зависит от сложности решаемой задачи.

Скоростью простой реакции называется время реакции на появление любого раздражителя, на каждый из которых требуется осуществлять одно и то же движение, например, на нажатие кнопки компьютерной мышки. Более медленная скорость реакции получается при сложных реакциях, когда на одни раздражители требуется реагировать движением, а на другие – воздерживаться от движений, или на разные раздражители реагировать несколькими различными движениями.

Самая быстрая скорость реакции у здорового взрослого человека приближается к 100 мс. У детей и у пожилых людей время реакции несколько медленнее, чем у взрослых лиц молодого и среднего возраста.

У человека средняя скорость реакции на световой сигнал составляет от 100 мс до 300 мс. 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 идёт по нервному волокну в спинной мозг и затем сразу к мышце, проходя по трём типам нервных клеток – чувствительному нейрону, вставочному нейрону в спинном мозге и двигательному нейрону. Скорость нервного импульса по отросткам нервных клеток здесь – несколько десятков метров в секунду. Определяющим является время синаптической передачи – порядка 100мс.

Сперва 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, но, и по специальным нервным путям – к мышцам, что обеспечивает быструю реакцию для ухода с линии поражения.

С физиологической точки зрения скорость реакции зависит от быстроты протекания следующих пяти фаз:

• Возникновения возбуждения в рецепторе;
• Передачи возбуждения в центральную нервную систему;
• Перехода сигнальной информации по нервным путям, ее анализа и формирования эфферентного сигнала;
• Проведения эфферентного сигнала от центральной нервной системы к мышце;
• Возбуждения мышцы и появления в ней механизма активности.

Ключевой секрет повышенной реакции – это способность в требуемый момент по максимуму сконцентрироваться. Но, к несчастью, наш организм не способен длительное время быть в состоянии высокой концентрации. Потому главная задача – это развить умение сменять периоды концентрации и отдыха.

Требуется уметь за долю секунды перейти из состояния покоя в состояние наивысшей концентрации. И после этого требуется по максимуму расслабиться, чтобы дать организму отдохнуть.

Скорость реакции важна во многих жизненных ситуациях, а развить ее не так сложно, как кажется на первый взгляд.

Специальные онлайн-тесты учат именно этому: максимуму концентрации и максимуму расслабления в нужный момент. Для улучшения скорости реакции потребуется сконцентрировать внимание только на конкретном объекте. Требуется забыть о всём, что вас окружает. Это сложно, но этому реально научиться.

Самые ранние научные исследования того, сколько времени требуется человеку, чтобы среагировать на сигнал, были проведены в 1865 г. голландским физиологом Франциском Корнелием Дондерсом. При жизни он был более известен как офтальмолог, но тем не менее именно он сделал первые шаги в дисциплине, которая затем получила название ментальная хронометрия.

Дондерс измерял время реакции с помощью присоединения электрошокера к ступням испытуемых. Они максимально быстро реагировали на нажатие, и ключ электротелеграфа показывал, какая нога была под электрошокером. В одних экспериментах участников предупреждали, на какую ногу поступит сигнал, в других все происходило спонтанно. Измерив разницу между результатами первой и второй группы тестов, которая составила 0,066 с, Дондерс произвел первые подсчеты скорости ментальной реакции человека.

В примере, приведенном автором вопроса, когда используется стартовый пистолет, время, установленное Международной ассоциацией легкой атлетики, 0,1 с, не противоречит исследованиям Дондерса, округленным до десятой доли секунды. Итак, это кратчайшее время, за которое спортсмен, даже после долгих тренировок, может отреагировать на звук выстрела стартового пистолета. Если он реагирует быстрее, значит, он покинул колодки еще до того, как прозвучал выстрел.

По поводу времени реакции проводилось множество экспериментов. Большая часть из них делалась психологами, пытавшимися найти связь между временем реакции и интеллектом. Хотя небольшую корреляцию в этой области удалось найти Яну Деари, Джеффу Деру и Грему Форду из университетов Эдинбурга и Глазго, Великобритания, в 2001 г., в целом вопрос все еще открыт.

Существует три главных подхода к измерению времени реакции. В простейшем из них, субъекту дается только один стимул и подразумевается однозначный ответ. Во втором типе, субъекту дается несколько стимулов и требуется реагировать на одни и игнорировать другие; и здесь существует только один правильный ответ.

И наконец, в экспериментах, касающихся времени наступления реакции на тот или иной выбор, участники должны дать различные ответы на разные стимулы: например, нажать на одну кнопку, если загорается красная лампочка, и на другую кнопку, если загорается зеленая.

При любом подходе испытуемые в нормальных условиях совершают несколько попыток. Учитывается среднее время, компенсирующее различия в попытках и дающее более надежный результат.

В конкретном случае со стартовым пистолетом время реакции спортсмена на звуковой раздражитель изучалось в течение долгого времени, и в итоге общепринятым является время реакции, составляющее приблизительно 0,16 с. Однако есть огромный разброс в показателях у разных людей, а также и в результатах одного человека, собранных в разное время.

Для проведения исследования скорости реакции, потребуется пятеро участников, в качестве испытуемых. А в качестве теста используем специализированный сайт для проверки (или тренировки) скорости реакции. Для выполнения теста требуется только наличие компьютера, подключения к интернету и компьютерной мыши.

Методика проведения теста заключается в том, что испытуемому требуется отреагировать на изменение цвета экрана нажатием кнопки мыши компьютера. Время реакции измеряется в миллисекундах (ms).

Чтобы выявить зависимость результатов времени реакции от утомляемости человека, сначала эксперименты были проведены в начале дня, а затем в конце.

Первое тестирование (Утром)

Кто обследован	1 попытка	2 попытка	3 попытка	4 попытка	5 попытка	Средний результат
Васильев М.	192 мс	182 мс	178 мс	177 мс	189 мс	184 мс
Кондрашенков А.	190 мс	165 мс	188 мс	172 мс	180 мс	179 мс
Мальцев С.	187 мс	160 мс	193 мс	171 мс	178 мс	178 мс
Литвиненко А.	189 мс	176 мс	162 мс	173 мс	191 мс	178 мс
Кузнецов А.	174 мс	180 мс	196 мс	183 мс	194 мс	185 мс

Таблица 1. Среднее значение всех участников: 181 мс

Второе тестирование (Вечером)

Кто обследован	1 попытка	2 попытка	3 попытка	4 попытка	5 попытка	Средний результат
Васильев М.	191 мс	202 мс	215 мс	197 мс	210 мс	203 мс
Кондрашенков А.	223 мс	214 мс	195 мс	217 мс	203 мс	210 мс
Мальцев С.	196 мс	207 мс	219 мс	224 мс	199 мс	209 мс
Литвиненко А.	197 мс	205 мс	236 мс	213 мс	216 мс	213 мс
Кузнецов А.	230 мс	238 мс	218 мс	204 мс	223 мс	223 мс

Таблица 2. Среднее значение всех участников: 212 мс

По статистике среднее время реакции у человека на визуальный сигнал составляет: 100 мс до 300 мс. При измерении скорости реакции участников эксперимента было выяснено, что у многих участников скорость реакции - хорошая.

Исследования показали, что у большинства участников эксперимента вечером, скорость реакции замедлилась, т.е. проявляется заторможенность действий.

Гипотеза, что время реакции человека зависит от времени суток, то есть от его утомляемости, подтвердилась.

По результатам тестирования можно сделать вывод, что скорость реакции у всех людей разная и может зависеть от утомляемости, особенностей нервной системы, эмоциональных и психических характеристиками человека, но её можно натренировать при должном желании и усердии. Но при достижении максимально возможного предела, который заложен вашей генетикой, время реакции становится постоянным.

Поставленные задачи полностью выполнены.

Для написания данной работы были использованы ресурсы Сети Интернет