Измерение и развитие скорости реакции человека на звуковые и световые сигналы

Бобков Кирилл Викторович

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

«Излучинская общеобразовательная средняя школа№2 с углубленным изучением отдельных предметов»

Возрастная номинация: 10 Роснефть класс

Проектная работа: «Измерение и развитие скорости реакции человека на  звуковые и световые сигналы»

Руководитель проекта:

Африкян Татьяна Григорьевна учитель математики

Рецензент:

Распутина Анна Александровна учитель физики

Аннотация:

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 и т.д.

Сотни профессий, тысячи ситуаций, ежедневно. Поэтому я решил сделать этот проект, который называется «Измерение и развитие скорости реакции человека на  звуковые и световые сигналы»

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Излучинская общеобразовательная средняя школа №2

с углубленным изучением отдельных предметов»

Проектная работа:

«Измерение и развитие скорости реакции человека на  звуковые и световые сигналы»

Работу выполнил:

Ученик 10а Роснефть класса

Бобков Кирилл Викторович

Руководитель:

Африкян Татьяна Григорьевна

Рецензент:

Распутина Анна Александровна,

учитель физики

Излучинск

2021

Содержание

1. Введение………………………………………………………………….4 стр.

2. Актуальность, цель работы…………………………………………….. 4 стр.

3. Задачи, методы, гипотезы и т.д.……………………………………….. 5 стр.

4. Теоретическая часть………………………………………………….. 6-9 стр.

4.1. Чем ограничена скорость реакции человека…………………6-7 стр.

4.2 Роль быстроты реакции в жизни человека……………………7 стр.

4.3. Как развить скорость реакции…………………………………8стр.

4.4 Измерение времени реакции человека на звуковые сигналы…8-9стр.

5. Практическая часть……………………………………………………..10 стр.

5.1. Исследование времени реакции………………………………10 стр.

5.2. Итоги исследования……………………………………………10-11 стр.

6. Заключение……………………………………………………………...11 стр.

7. Памятка………………………………………………………………..11-13 стр.

Введение

        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

Актуальность

Актуальность этой 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 и развить скорость реакции человека на световые сигналы из  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 и развития 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

Теоретическая часть

 Чем ограничена скорость реакции человека

 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.

 Роль быстроты реакции в жизни человека

Ученые установили, что люди с замедленной реакцией рискуют преждевременно умереть. Время реакции показывает, насколько хорошо работает нервная система, что связано с умственными способностями. Был произведен эксперимент. Для участия отобрали пять тысяч человек в возрасте от 20 до 59 лет. Сам эксперимент проводился в девяностых годах. Им было предложено нажимать на кнопку, каждый раз как видели изображение.

Все данные были записаны, а потом в течение пятнадцати лет исследователи наблюдали и фиксировали статистику смертности участников. Оказалось, что смертность людей, участвующих в эксперименте и показавших замедленную реакцию, составила 25%. Исследователи предположили, замедленная реакция влияет на функционирование всех внутренних органов, в частности, снижается активность головного мозга и нервной системы.

Например, они могут забывать принимать лекарственные препараты, что ухудшает их состояние здоровья. Ученые будут и дальше проводить исследования в данной сфере, потому что здоровый образ жизни – это самый эффективный способ увеличить длительность жизни.

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

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.

Как развить скорость реакции

 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.

 Измерение времени реакции человека на звуковые сигналы

 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.

Практическая часть

 Исследование времени реакции

 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.

Итоги исследования

Первое тестирование (Утром)

Второе тестирование (Вечером)

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.

Заключение

 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.

Памятка

Упражнения для развития скорости реакции

Выбегание со старта по чужой команде

Делайте это из различных положений: сидя, стоя на четвереньках, из упора лёжа, лёжа лицом вниз/лицом вверх (если позволяет поверхность). После старта будет достаточно пробежать 10-15 метров – здесь важна именно скорость реагирования на сигнал. Желательно выполнять это упражнение в группе либо с контролем времени выполнения упражнения.

Бег с высокой скоростью по лесу или парку

Нужно выбрать не самую популярную дорогу – чем больше препятствий на Вашем пути, тем лучше. Необходимо во время ускорения уклоняться от веток деревьев и успешно миновать кусты, встречающиеся на пути. Но не стоит выбирать для бега поверхность, покрытую травой – это может быть не только губительным для некоторых видов растений, но и травмоопасно для Вас. На траве очень легко поскользнуться.

Уклоны от брошенного партнёром мяча

Постепенно можно сокращать дистанцию и увеличивать силу броска. Выбрать следует такой размер и материал мяча, чтобы при неудачной попытке увернуться, Вы не получили травму, особенно головы. Например, теннисный мяч лучше не использовать в таких тренировках.

Спарринг

В боевых искусствах нет лучшего средства для развития реакции бойцов, чем спарринг. Поединок с имитацией ударов или нанесением лёгких ударов является прекрасной тренировкой не только реакции, но и координации движений, выносливости и многих других важных физических качеств.

Метания мяча в цель или на дальность после чужого сигнала

Это упражнение тоже лучше проводить в группе либо с контролем времени. Здесь, наоборот, отлично подойдёт именно теннисный мячик.

Детская игра «Сядь на стульчик», в которой стульев меньше, чем играющих

При определённом сигнале (выключение музыки, хлопке) необходимо занять стул, тоже неплохая тренировка реакции. Как разновидность можно использовать следующий вариант: вместо стульев разложить по столу примерно одинаковые по форме и размеру предметы и по сигналу каждый участник должен схватить один из предметов. Предметов, соответственно, должно быть меньше, чем участников.

Сигналы для тренировки реакции

Кроме звуковых сигналов можно подавать зрительные: например, вместо хлопка использовать включение лампочки (выключатель и человек, который должен включить лампу не должны быть видны тренирующимся).

Интересно, что реакцию можно тренировать и на запахи – это разовьёт чувствительность вашего обоняния и добавит разнообразие в тренировочный процесс. Например, выполнять какое-либо движение на скорость после появление запаха какого-либо освежителя воздуха (брызнуть освежителем должен будет Ваш напарник). Важно, чтобы Вы не видели и не слышали, как это происходит, а реагировали именно на запах. Для этого напарник стоит вне зоны видимости, а само упражнение можно выполнять в берушах.

Самое важное при тренировке скорости реакции – это создать эффект неожиданности в появлении нужного сигнала.

Для этого лучше всего тренироваться с кем-либо. Если всё-таки пришлось тренироваться одному, воспользуйтесь подручными предметами. Например, можно бросать в стену мяч для регби и ловить его – Вам будет сложно предугадать, куда именно он отскочит. Если вы просто будете отдавать сигналы самому себе – эффекта от тренировки не будет.