Как найти среднее время реакции

Средняя и истинная скорость реакции

Выделяют среднюю
скорость реакции и истинную скорость
реакции. Средняя скорость реакции
за данный промежуток времени

– это конечное изменение концентрации
(С₂ – С₁), относящееся
к промежутку времени (₂
– ₁):

. (1)

Истинная
скорость реакции
в данный момент времени _
– это изменение концентрации, относящееся
к бесконечно малому промежутку времени:

. (2)

Скорость реакции
всегда считается положительной. По
существу непринципиально, концентрацию
какого из реагирующих веществ рассматривать
при расчете скорости. Концентрация
исходного вещества (реагента) будет
уменьшаться, тогда отношение

и производная

будут отрицательны; концентрация
продукта реакции будет увеличиваться,
тогда отношение

и производная

будут положительны. Поэтому, чтобы
скорость имела положительное значение,
в первом случае в
правой части формул (1) и (2) ставится знак
“–”, во втором – знак “+”.

Размерность скорости
реакции вытекает из выражения (2). Для
гомогенной реакции (протекающей в
объеме) изменение концентрации вещества
 dC
можно выразить как отношение изменения
количества вещества


dn к
объему V реакционного
пространства:

. (3)

Тогда размерность
скорости –
моль/(м³с). Это
единица измерения!!!

Для гетерогенной
реакции (протекающей на поверхности)
изменение концентрации вещества 
dC можно
выразить как отношение изменения
количества вещества 
dn к
площади поверхности S
раздела фаз:

. (4)

Тогда размерность
скорости –
моль/(м²с).

Рассмотрим определение
скорости реакции на примере реакции
термического разложения диацетилена:

НСС-ССН(г)
4С(гр)
+ Н₂(г).

Данная реакция является гомогенной и
односторонней (т. е. протекает до
конца). На рис. 1 представлена кинетическая
кривая реакции – графическая
зависимость концентрации реагента С
от времени .

Рис. 1.
Кинетическая
кривая реакции термического разложения
диацетилена

Р
= 1 атм., Т
= 1173 К [14]

Средняя скорость
реакции за промежуток времени от ₁
до ₂ в
соответствии с уравнением (1) равна:

моль/(м³с).

Истинная скорость
реакции в момент времени ₃
в соответствии с уравнением (2) может
быть определена как тангенс угла наклона
касательной, проведённой к кинетической
кривой в заданной точке:

моль/(м³с).

В дальнейшем будем оперировать только
с истинными скоростями гомогенных
односторонних реакций.

Закон действующих масс

Закон действующих
масс был впервые сформулирован
норвежскими учеными К. Гульдбергом
и П. Вааге в 1867 г.: скорость элементарной
химической реакции пропорциональна
произведению концентраций реагентов
в степенях, равных стехиометрическим
коэффициентам

в уравнении реакции.

Для элементарной
химической реакции, протекающей по
схеме

₁А₁ + ₂А₂
 Продукты, (5)

закон
действующих масс запишется в виде
уравнения, обоснованного Пфаундлером
в 1867 г.:

, (6)

где С₁
– концентрация реагента А₁;
С₂ – концентрация реагента
А₂.

Сумма стехиометрических
коэффициентов (₁
+ ₂) равна
молекулярности реакции.

Коэффициент
пропорциональности k
в уравнении (6) называется константой
скорости реакции. Она численно равна
скорости реакции при концентрациях
реагентов, равных единице. Скорость
химической реакции зависит от концентрации
и природы реагентов, степени их смешения
(для гетерогенных реакций), температуры,
давления (для реакций в газовой фазе),
свойств среды, присутствия катализатора,
воздействия различными видами энергии
(электрической, механической, видимого,
ультрафиолетового, инфракрасного,
радиоактивного излучения). Константа
скорости зависит от тех же факторов, за
исключением концентрации реагентов.

Сложные химические
реакции включают несколько стадий,
каждая из которых может быть моно-, би-
или тримолекулярной. В этом случае а
именно??? зависимость скорости
от концентрации реагентов выражается
более сложными уравнениями, чем (6), и
закон действующих масс не может быть
использован для описания химического
превращения в целом. Однако формально
он часто используется и для сложных
реакций в виде

, (7)

где p₁
– порядок реакции по веществу А₁;
p₂ – порядок реакции
по веществу А₂.

Уравнение (7) называется
кинетическим уравнением реакции и
является математической моделью
химической реакции.

Порядок реакции по
данному веществу p_i
– это показатель степени концентрации
данного вещества в кинетическом уравнении
реакции. Для сложной реакции порядок
по данному веществу не равен
стехиометрическому коэффициенту данного
вещества _i
в уравнении реакции.

Общий (или суммарный)
порядок реакции p
– это сумма порядков реакции по всем
реагентам. Для реакции (5) p
= p₁ + p₂.
В общем случае суммарный порядок меньше
или равен молекулярности и может
принимать целые (1, 2, 3) и дробные значения,
а также быть равным нулю. Суммарный
порядок реакции совпадает с молекулярностью
только для элементарной реакции. Дробный
суммарный порядок характерен для сложных
реакций, протекающих через промежуточные
стадии.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

    Дадим определение основному понятию химической кинетики – скорости химической реакции:

    Скорость химической реакции есть число элементарных актов химической реакции, происходящих в единицу времени в единице объема (для гомогенных реакций) или на единице поверхности (для гетерогенных реакций).

    Скорость химической реакции есть изменение концентрации реагирующих веществ в единицу времени.

    Первое определение является наиболее строгим; из него следует, что скорость химической реакции можно также выражать как изменение во времени любого параметра состояния системы, зависящего от числа частиц какого-либо реагирующего вещества, отнесенное к единице объема или поверхности – электропроводности, оптической плотности, диэлектрической проницаемости и т.д. и т.п. Однако наиболее часто в химии рассматривается зависимость концентрации реагентов от времени. В случае односторонних (необратимых) химических реакций (здесь и далее рассматриваются только односторонние реакции) очевидно, что концентрации исходных веществ во времени постоянно уменьшаются (ΔС_исх < 0), а концентрации продуктов реакции увеличиваются (ΔС_прод > 0). Скорость реакции считается положительной, поэтому математически определение средней скорости реакции в интервале времени Δt записывается следующим образом:

                    (II.1)

    В различных интервалах времени средняя скорость химической реакции имеет разные значения; истинная (мгновенная) скорость реакции определяется как производная от концентрации по времени:

                     (II.2)

Графическое изображение зависимости концентрации реагентов от времени есть кинетическая кривая (рисунок 2.1). 

  

     Рис. 2.1  Кинетические кривые для исходных веществ (А) и продуктов реакции (В). 

    Истинную скорость реакции можно определить графически, проведя касательную к кинетической кривой (рис. 2.2); истинная скорость реакции в данный момент времени равна по абсолютной величине тангенсу угла наклона касательной:

 

     Рис. 2.2  Графическое определение V_ист.

                  (II.3)

    Необходимо отметить, что в том случае, если стехиометрические коэффициенты в уравнении химической реакции неодинаковы, величина скорости реакции будет зависеть от того, изменение концентрации какого реагента определялось. Очевидно, что в реакции

2Н₂ + О₂  →  2Н₂О

концентрации водорода, кислорода и воды изменяются в различной степени:

ΔС(Н₂) = ΔС(Н₂О) = 2 ΔС(О₂).

     Скорость химической реакции зависит от множества факторов: природы реагирующих веществ, их концентрации, температуры, природы растворителя и т.д.

      Одной из задач, стоящих перед химической кинетикой, является определение состава реакционной смеси (т.е. концентраций всех реагентов) в любой момент времени, для чего необходимо знать зависимость скорости реакции от концентраций. В общем случае, чем больше концентрации реагирующих веществ, тем больше скорость химической реакции. В основе химической кинетики лежит т. н. основной постулат химической кинетики:

      Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в некоторых степенях.

      Т. е. для реакции

аА + bВ + dD + … → еЕ + …

      можно записать

(II.4)

      Коэффициент пропорциональности k есть константа скорости химической реакции. Константа скорости численно равна скорости реакции при концентрациях всех реагирующих веществ, равных 1 моль/л.

      Зависимость скорости реакции от концентраций реагирующих веществ определяется экспериментально и называется кинетическим уравнением химической реакции. Очевидно, что для того, чтобы записать кинетическое уравнение, необходимо экспериментально определить величину константы скорости и показателей степени при концентрациях реагирующих веществ. Показатель степени при концентрации каждого из реагирующих веществ в кинетическом уравнении химической реакции (в уравнении (II.4) соответственно x, y и z) есть частный порядок реакции по данному компоненту. Сумма показателей степени в кинетическом уравнении химической реакции (x + y + z) представляет собой общий порядок реакции. Следует подчеркнуть, что порядок реакции определяется только из экспериментальных данных и не связан со стехиометрическими коэффициентами при реагентах в уравнении реакции. Стехиометрическое уравнение реакции представляет собой уравнение материального баланса и никоим образом не может определять характера протекания этой реакции во времени.

      В химической кинетике принято классифицировать реакции по величине общего порядка реакции. Рассмотрим зависимость концентрации реагирующих веществ от времени для необратимых (односторонних) реакций нулевого, первого и второго порядков.

arealme.comWordle Russian

Попробуйте снова

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя школа №72 имени Героя Российской Федерации

Гануса Феодосия Григорьевича города Липецка

Исследовательская работа

«Измерение времени реакции человека на звуковые и световые сигналы»

Работу выполнил: Галдин Владислав, 10А класс

Руководитель: Кузьмина Е. А., учитель физики

г. Липецк, 2021

Оглавление

1.Введение………………………………………………………………2

2. Теоретическая часть…………………………………………………4
2.1. Что такое быстрота времени реакции?. . …………………………4
2.2. Роль быстроты реакции в жизни человека………………………4
2.3. Физический метод измерения быстроты реакции……………….5

3.Экспериментальная часть……………………………………………6
3.1.Изготовление прибора…………………………………………….6
3.2.Исследование скорости реакции человека………………………7
3.3. Результаты и анализ исследования………………………………8

3.4. Рекомендации по улучшению быстроты реакции……………….9

3.5. Рекомендации по составлению школьного расписания для

учеников старших классов……………………………………………9

4. Заключение…………………………………………………………..9

5. Литература…………………………………………………………..11
6. Приложения…………………………………………………………12

Введение

“Кто знает себя, тот знает, что для него полезно,

и ясно понимает, что он может и чего он не может”.
Сократ

  Л.Н Толстой говорил: «Не может быть не только двух людей, но и двух листьев на дереве совершенно одинаковых». Английский художник Уистлер ответил Толстому: «Еще с большим правом можно утверждать, что ничто так не похоже на лист платана, как другой лист платана».

Прав Толстой, но прав и Уистлер: ничто так не похоже на человека, как другой человек. Но у человека есть своя индивидуальность, которая отделяет одного человека от другого, делает его особенным, единственным и неповторимым.

   В курсе физики, изучаемом в современной школе, практически не уделяется внимания физическим параметрам, характеризирующим человека. Таких параметров много: механические, тепловые, оптические. На сегодняшний день известно много способов измерения и определения тех или иных параметров человека. В данной работе я рассматриваю один из механических параметров – время реакции человека на раздражители.

Актуальность работы

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

 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.

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 быстроты его реакции.

Думаю, что после такой информации у многих подростков стоящих на пути выбора профессии (как и у меня) возникнут 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?

Метод измерения времени реакции человека меня удивил и заинтересовал. Его я обнаружил в учебном издании учителя физики г. Липецка Гоголашвили Ольги Владимировны. [2]Заинтересовал, во-первых, простотой, это нетрудно сделать обыкновенной линейкой. Во-вторых, важностью знания о нем.

  Цель работы – Измерение времени реакции человека на звуковые и световые сигналы и анализ полученных данных.

Задачи:

1. Найти информацию по скорости и времени реакции человека в дополнительной литературе, в Интернет-ресурсах;
2. Изучить законы свободного падения тел;
3. Исследовать с помощью специально проградуированной линейки время реакции на звуковые и световые сигналы учеников 10-х классов в течение учебного дня, недели; после физической и умственной нагрузки;
4. Проанализировать результаты эксперимента, составить рекомендации по улучшению времени реакции и учитыванию факторов, влияющих на время реакции.

Методы исследования – метод анализа и синтеза, экспериментальный метод, математические методы, методы визуализации результатов (таблицы, графики).

Объект исследования – учащиеся 10-х классов МБОУ СШ №72.

Предмет исследования – время реакции человека на световые и звуковые сигналы.

Гипотеза: время реакции человека зависит от времени суток, дня недели, физической и умственной нагрузки.

2.Теоретическая часть

2.1. Что такое быстрота реакции человека?

   Скорость реакции (быстрота времени реакции) – это промежуток времени между раздражителем (свет, звук, и т.п.) и реакцией организма. Скорость реакции человека на разные раздражители различна. Самая быстрая реакция получается в ответ на слуховые раздражители, более продолжительная – на световые и самое длинное – на обонятельные, вкусовые и температурные.

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.

Время реакции человека делится на 3 фазы: 

1. Время прохождения нервных импульсов от рецептора до коры головного мозга;

2. Время, необходимое для переработки нервных импульсов и организации ответной реакции в центральной нервной системе;

3. Время ответного действия организма. Время задержки определяется скоростью обмена веществ и является индивидуальной особенностью каждого организма. Оно не поддается тренировке, потому что невозможно увеличить скорость передачи нервных импульсов.[1]

Быстрота проявляется в трёх формах, не связанных или слабо связанных между собой:

1. В скорости двигательной реакции;
2. В скорости одиночного движения;
3. В частоте (темпе) движения.

2.2. 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.

Быстрота двигательной реакции имеет большое прикладное значение практически для любой профессиональной деятельности, связанной с выполнением каких-либо двигательных действий. В ходе решения таких профессиональных задач встречаются случаи, когда требуется отвечать на какой-либо сигнал с минимальной задержкой времени.

Современные технические системы, операторская деятельность, например, нередко предъявляют высокие требования к быстроте реагирования. Быстрота реакции имеет большое значение и для различных единоборств, используемых в прикладной подготовке военнослужащих, сотрудников правоохранительных органов, различных служб охраны.

2.3. Физический метод измерения быстроты реакции

   Первые исследования времени произвольной реакции человека были проведены в начале XIX в. астрономами. Необходимость в них возникла после того, как было обнаружено, что наблюдатели, засекающие момент прохождения звезды через меридиан, дают разные показания. Анализ этих данных, накопленных в течение нескольких лет, показал, что ошибки наблюдателей не являются случайными, а характеризуют индивидуальную скорость реагирования каждого наблюдателя.

Известный астроном Ф. Бессель, обнаруживший этот феномен, первым провел хронометрический эксперимент (1823 г.), в котором измерил время реакции человека на внезапный раздражитель. С этого момента время реакции человека стало объектом исследования многих астрономов.[5]

 В своей работе я решил остановиться на методе измерения времени реакции человека с помощью свободного падения 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).[3]

Особенностью свободного падения является то, что все тела в данном месте земли падают с одинаковым ускорением. Это ускорение называется ускорением свободного падения.

Так как в нашем примере движение свободно падающего тела представляет собой равноускоренное движение без начальной скорости, то перемещения рассчитываются по формуле:

h = gt2 / 2 , где

g -ускорение свободного падения, равное 9,8 [м/с2 ],

t –скорость реакции, [с];

h — расстояние между отметками на стене [м]

Из формулы ускорения свободного падения мы можем с легкостью выразить время t=√2h/gпри условии, что нам известно расстояние.[3]

Т.е. опыт выглядит следующим образом: испытуемый (тот, у кого мы измеряем скорость реакции), должен поймать тело, падающее вниз с ускорением свободного падения. Далее, мы измеряем расстояние от начала движения тела до момента, когда оно было поймано и узнаем время через формулуt=√2h/g. Это и будет время реакции организма человека.

3. Экспериментальная часть

3.1. Изготовление прибора.

    Для удобства измерения расстояния за падающее тело можно сразу взять обычную школьную линейку. Опыт выглядит так: линейка располагается так, чтобы отметка 0 совпала с верхней частью ладони испытуемого (который уже готов поймать линейку в любой момент). Отпускаем линейку, и испытуемый ловит ее. Нужное нам расстояние — это та отметка, которая теперь совпадает с верхней частью ладони. И далее узнаем время, выразив его через формулу h = g t2 / 2  Мы заранее вычисляем, какое расстояние пройдет тело за единицу времени и наносим на линейку новую шкалу (заменяем сантиметры на секунды). Таким образом, мы создадим прибор для измерения скорости реакции человека.

Для начала нам нужно вычислить какое расстояние пройдет тело за единицу времени. Т.к. тело (линейка) падает вниз равноускорено, то расстояние, которое оно проходит за долю секунды будет с каждым разом увеличиваться. Следовательно, у нашей шкалы не будет одной и той же цены деления и нам придется подставлять каждое значение h в формулу равноускоренного движения. Что я и сделал.

На основе полученных результатов проградуировал линейку в соответствии с табличными данными (см. Приложение 1)

Тем самым я получил новую шкалу. Теперь у нас есть прибор для измерения скорости реакции человека и мы можем проводить исследования.

3.2. Исследование скорости реакции человека

Часть испытуемых исследовалась с помощью звукового сигнала (резкой команды «Да!» ), часть с помощью зрительного (светового) сигнала. Больших расхождений не было выявлено ввиду большой погрешности отсчета.

Берется деревянная линейка 50-100 см в длину. Линейка располагается так, чтобы отметка 0 совпала с верхней частью ладони испытуемого. Затем отпускаем линейку в свободное падение, одновременно произнося резкий звук «Да!» (для исследования звукового раздражителя) либо беззвучно. Испытуемый должен остановить падение линейки, так быстро, как сможет.

Результаты измерений я внес в таблицу (см. Приложение 2)

Чтобы выявить зависимость результатов времени реакции от утомляемости человека в течение дня, эксперименты были проведены после первого урока, на третьем уроке, а затем в конце учебного дня (после седьмого урока).

Чтобы выявить зависимость результатов времени реакции от утомляемости человека в течение недели, эксперименты проводились в разные дни: в понедельник, среду и в пятницу.

Затем я исследовал зависимость времени реакции человека от вида нагрузки: физической(15 приседаний, прыжки на месте) и умственной (воспроизведение формул по физике)

Для точности я трижды производил измерения и вычислял среднее арифметическое для каждого участника эксперимента. Затем среднее значение времени реакции для каждого класса.

Нормы взяты в интернет- источнике[10].

Время реакции
Высокий уровень развития параметра	меньше 16,7 см	меньше 184 мс
Средний уровень развития параметра (норма)	16,7 см – 19,5 см	184 мс – 199 мс
Низкий уровень развития параметра	больше 19,5 см	больше 199 мс

3.3. Результаты исследования:

   1 этап. Измерял время реакции для учащихся 10 класса в начале, середине и конце занятий, результат представлен в таблице (Приложение 3).

Самое большое значение времени реакции, а значит и замедленная реакция учеников нашего класса, приходится на первый урок в расписании.

Значительно улучшается реакция на внешнее воздействие и восприятие процесса обучения на втором уроке. И вновь замедляется реакция к концу учебного дня.

   2 этап. Также я провел измерение реакции в разные дни учебной недели: в понедельник, среду, пятницу. То есть нужно было сравнить время реакции после выходных, в середине недели, в конце недели. Психологи считают, что человек активно работает в середине недели, то есть в среду. В таблице представлены результаты исследования. Исследования показали, что в понедельник время реакции у обучающихся среднее. У большинства учащихся время реакции понизилось в середине недели, и увеличилось к концу недели. Но есть ряд учащихся, реакция которых была наиболее быстрой в начале недели, что говорит об их индивидуальных особенностях (Приложение 4)

   3 этап. Измерение времени реакции после физической нагрузки. Результаты эксперимента немного отличаются от общепринятого мнения, что физическая нагрузка снижает внимание и негативно действует на скорость реакции. Эксперимент показал, что небольшая физическая нагрузка даже полезна. Так как время реакции незначительно, но улучшилось. (Приложение 5)

4 этап. Измерение времени реакции во время умственной нагрузки. Учащиеся получили задание вспомнить и воспроизвести по памяти основные постулаты теории относительности и формулы по молекулярной физике. Эксперимент показал, что во время и после умственной работы значительно снижается реакция.

3.4. Рекомендации по улучшению быстроты реакции

Двигательные реакции должны осуществляться на уровне условных рефлексов, а для этого необходима серьезная тренировка. Поэтому самый главный совет, вытекающий так же из 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.

Упражнения для развития быстроты.

1) Рывки и ускорения из различных исходных положений (сидя, лежа, стоя на коленях и т.д.) по зрительному сигналу.

2) Прыжки через скакалку (частота вращения максимальная).

3) Имитационные упражнения с акцентированно-быстрым выполнением какого-то отдельного движения.

Мы выяснили, что реакция зависит от мозга и от мышц.

Но самое главное это соблюдать вот эти правила.

1. Высыпаться

2. Загружать мозг работой

3. Заниматься спортом

4. Контролировать эмоции

3.5. Рекомендации по составлению школьного расписания для учеников старших классов.

При составлении расписания уроков необходимо учитывать время реакции ученика на внешнее воздействие .Предметы, имеющие высокий коэффициент сложности, должны стоять в расписании вторым, третьим или четвертым уроком, а также в начале или в середине недели. Уроки физической культуры должны чередоваться с уроками, требующими быструю реакцию.

4. Заключение

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

Гипотеза о том, что время реакции человека зависит от времени суток, дня недели, 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 характеристик человека, но её можно натренировать при должном желании и усердии. Но при достижении максимально возможного предела, который заложен вашей генетикой, время реакции становится постоянным.

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, при небольшой физической нагрузке улучшается.

Многие профессии требуют усиленного внимания и хорошей скорости реакции, поэтому при выборе профессии и приеме на работу эти характеристики человека являются немаловажными.

Своей работой я хотел привлечь внимание одноклассников к проблеме улучшения реакции. 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.

Физика мне пригодилась не только в самих вычислениях, но и в создании прибора, с помощью которого проводились исследования.

На основе этого мы можем также сделать вывод о том, что человек может улучшить скорость реакции. Для этого ему достаточно начать заниматься спортом или даже тренировать с помощью определённых упражнений, но как показала практика, с возрастом скорость реакции в любом случае ухудшается. Поэтому все это надо учитывать. А вот с занятиями спортом все проще, вы улучшаете не только скорость реакции, но и поправляете здоровье, а главное это полезно в любом возрасте (в разумных пределах конечно). Так что если вы заторможенная личность и вам это не нравится, то занимайтесь спортом и все будет выходить быстро и просто.

Гипотеза о том, что время реакции человека зависит от времени суток, дня недели, то есть от его утомляемости, подтвердилась. Поставленные задачи полностью выполнены.

Литература

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

2. О. В. Гоголашвили «Ты и физика».- Липецк,2006

3. В. А. Касьянов Физика 10 класс». – М. Дрофа, 2018

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 статья «Классические методы исследования времени реакции человека» А.Н. Леонтьев, Ю.Б. Гиппенрейтер.

8. https://www.psychology-online.net/articles/doc-1507.html статья М.В. Фаликман « Классические исследования зрительного поиска и теория интеграции признаков Э.Трейсман»

9.http://resursyar.ru/shkolnikam_i_abiturientam/malaya_enciklopediya/professionalnye_vazhnye_kachestva_vremya_reakcii/  статья «Профессиональные важные качества. Время реакции»

Приложения

Приложение 1

Шкала, см (расстояние)	Шкала, с (время)
0	0
1	0.045
2	0.063
3	0.078
4	0.090
5	0.101
6	0.111
7	0.119
8	0.128
9	0.135
10	0.143
11	0.150
12	0.156
13	0.163
14	0.169
15	0.175
16	0.181
17	0.185
18	0.192
19	0.197
20	0.202

Приложение 2

Список класса и результаты

	Фамилия Имя	Понедельник, уроки	Среда, уроки	Пятница, уроки	Физ. нагрузка	Умств. нагрузка
1	3	7	1	3	7	1	3	7
1	Михаил А.	0.192	0.163	0.202	0.192	0.181	0.197	0.185	0.175	0.202	0.185	0.192
2	Артем Б.	0.169	0.150	0.175	0.181	0.163	0.185	0.192	0.181	0.197	0.169	0.202
3	Ксения В.	0.163	0.156	0.169	0.175	0.150	0.181	0.192	0.185	0.202	0.192	0.185
4	Владислав Г.	0.175	0.169	0.181	0.163	0.156	0.175	0.175	0.169	0.192	0.163	0.197
5	Софья Д.	0.143	0.135	0.150	0.169	0.163	0.175	0.181	0.172	0.185	0.175	0.181
6	Эмма К.	0.163	0.156	0.169	0.175	0.143	0.181	0.175	0.163	0.183	0.169	0.192
7	Александр Л.	0.185	0.181	0.197	0.181	0.169	0.185	0.169	0.163	0.175	0.156	0.202
8	Михаил Л.	0.169	0.163	0.175	0.156	0.143	0.163	0.175	0.169	0.192	0.143	0.185
9	Антон М.	0.143	0.135	0.150	0.163	0.156	0.175	0.185	0.156	0.197	0.150	0.175
10	Даниил М.	0.128	0.119	0.135	0.150	0.143	0.156	0.163	0.156	0.175	0.185	0.202
11	Ксения М.	0.156	0.143	0.169	0.175	0.143	0.181	0.185	0.150	0.202	0.150	0.181
12	Софья П.	0.128	0.119	0.135	0.143	0.135	0.150	0.175	0.169	0.181	0.135	0.197
13	Денис П.	0.185	0.150	0.192	0.163	0.143	0.169	0.175	0.163	0.185	0.156	0.169
14	Дмитрий П.	0.143	0.135	0.150	0.175	0.163	0.181	0.163	0.156	0.175	0.143	0.202
15	Владислава П.	0.128	0.119	0.143	0.156	0.150	0.163	0.175	0.169	0.185	0.169	0.185
16	Николай П.	0.135	0.128	0.150	0.175	0.169	0.185	0.192	0.185	0.202	0.185	0.197
17	Никита Р.	0.150	0.135	0.163	0.181	0.175	0.192	0.181	0.163	0.197	0.156	0.169
18	Владимир Ч.	0.185	0.143	0.192	0.150	0.135	0.163	0.175	0.169	0.185	0.163	0.175
19	Никита Ч.	0.163	0.150	0.169	0.135	0.119	0.150	0.169	0.156	0.181	0.156	0.181
20	Илья Я.	0.169	0.156	0.175	0.150	0.135	0.163	0.181	0.175	0.197	0.169	0.185
	Среднее значение	0.159	0.145	0.167	0.175	0.133	0.173	0.178	0.167	0.189	0.163	0.187

Приложение 3

Среднее значение по классу на разных уроках (в мс)

Среднее значение по классу в разные дни недели (в мс)

В процессе работы над индивидуальным проектом по физике “Скорость реакции человека” ученик 9 класса раскрыл понятие “быстрота реакции”, а также провел измерение времени реакции человека в различное время суток, используя законы свободного падения тел и обычную ученическую линейку.

Подробнее о проекте:

В ученической исследовательской работе по физике “Скорость реакции человека” автор выясняет, что такое быстрота реакции человека, описывает роль скорости реакции в жизни человека, а также изучает вопрос о том, что может оказать влияние на быстроту реакции человека и чем это обусловлено. В рамках своего проекта ученик изучил физический метод измерения быстроты реакции.

В готовом творческом и исследовательском проекте по физике “Скорость реакции человека” автор описывает проведенный им эксперимент по изучению скорости реакции человека в разное время суток и дни недели, а также при злоупотреблении курением. Также в проекте приведено описание работы по изготовлению прибора для измерения быстроты реакции человека.

Оглавление

Введение
1. Что такое быстрота реакции?
2. Роль быстроты реакции в жизни человека.
3. Физический метод измерения быстроты реакции.
4. Изготовление прибора.
5. Исследование скорости реакции человека
6. Результаты исследования
Заключение
Литература
Приложения

Введение

“Кто знает себя, тот знает, что для него полезно,
и ясно понимает, что он может и чего он не может”.
Сократ

Л.Н Толстой говорил: «Не может быть не только двух людей, но и двух листьев на дереве совершенно одинаковых». Английский художник Уистлер ответил Толстому: «Еще с большим правом можно утверждать, что ничто так не похоже на лист платана, как другой лист платана».

Прав Толстой, но прав и Уистлер: ничто так не похоже на человека, как другой человек. Но у человека есть своя индивидуальность, которая отделяет одного человека от другого, делает его особенным, единственным и неповторимым.

Познай себя – предлагали древние мудрецы, считая, что познание себя – это высшее знание, к которому должен стремиться человек. Под процессом познания самих себя древние мудрецы понимали познание истинной структуры человека, дающей возможность комплексного раскрытия индивидуального «Я».

Человек – существо многогранное: он покорил высочайшие горные вершины, опустился в самые глубокие точки Мирового океана, побывал на Луне, расщепил атомное ядро. Но чаще всего мы не задумываемся, а что же мы представляем собой, что мы можем сделать, какими возможностями и ресурсами обладаем?

В ходе работы с различной литературой по физике человека, меня заинтересовали исследования, которые проводились многими великими физиками и биологами. В курсе физики, изучаемом в современной школе, практически не уделяется внимания физическим параметрам, характеризирующим человека.

Объяснение отдельных процессов, происходящих в живых организмах, на основе физических законов поможет установить причинно-следственные связи, существующие в живой и неживой природе. И я решил более глубоко изучить различные параметры и возможности своего тела. Таких параметров много: механические, тепловые, оптические. Более подробно в данной работе я рассматриваю механические параметры своего тела. На сегодняшний день известно много способов измерения и определения тех или иных параметров человека.

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.

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

Задачи:

• найти учебный материал в дополнительной литературе, в Интернет-ресурсах;
• изучить законы свободного падения тел;
• bсследовать с помощью линейки время реакции учеников в течение учебного дня;
• проанализировать результаты эксперимента;
• предложить способы улучшения неудовлетворительных результатов.

Объект исследования – учащиеся МБОУ «Пелымская СОШ».

Предмет исследования – время реакции.

Методы исследования:

• Метод анализа и синтеза.
• Эмпирические методы.
• Математические методы.
• Методы визуализации результатов (таблицы)

Гипотеза исследования: время реакции человека зависит от времени суток, дня недели. злоупотребления курением.

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.

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.

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.

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.

Быстрота двигательной реакции имеет большое прикладное значение практически для любой профессиональной деятельности, связанной с выполнением каких-либо двигательных действий. В ходе решения таких профессиональных задач встречаются случаи, когда требуется отвечать на какой-либо сигнал с минимальной задержкой времени.

Современные технические системы, операторская деятельность, например, нередко предъявляют высокие требования к быстроте реагирования. Быстрота реакции имеет большое значение и для различных единоборств, используемых в прикладной подготовке военнослужащих, сотрудников правоохранительных органов, различных служб охраны.

В условиях поединка может быть одно или несколько одновременных или последовательных действий противника, ответ на них требует мгновенной защиты, ухода от удара или захвата, быстрого перемещения на выгодную позицию, неуловимых ответных ударов и т. п. Исследования показывают, что и в спринтерском беге, то есть, в беге с максимальной скоростью, преимущество имеют те спортсмены, у кого выше быстрота реакции и подвижность нервных процессов

Трактовка скорости реакции:

• до 150мс. Превосходно! Можно садиться за штурвал истребителя или болида формулы 1.
• от 150 – 170мс. Это пять с плюсом! Чемпионы мира по пинг-понгу и боксу смотрят на Вас как на конкурента.
• от 170 – 190мс. Великолепно! Мастера спорта международного класса одобряют.
• от 190 – 200мс. Хорошо! Мастер спорта у Вас в кармане.
• от 200 – 210мс. Неплохо. КМС зачтен.
• от 210 – 230мс. Нормально. Вы активны, можете лучше.
• от 230 – 270мс. Средненько. Скорость реакции, как и у большинства людей.
• от 270 – 350мс. Неуд.
• от 350 – 500мс. Незачет.
• от 500 и выше. Вы вообще живы там? Лучше отдохните, попробуйте завтра

Физический метод измерения быстроты реакции

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/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. [2,54]

Так как в нашем примере движение свободно падающего тела представляет собой равноускоренное движение без начальной скорости, то перемещения рассчитываются по формуле:

s = g t2 / 2 или h = g t2 / 2 (т.е s = h ), где

g -ускорение свободного падения, равное 9,8 [м/с2].,

t –скорость реакции, [с];

h — расстояние между отметками на стене [м]

Как же нам измерит скорость реакции человека?

Кажется, здесь нет ничего сложного. Берем секундомер и засекаем время от начала действия раздражителя до реакции. Но! Даже у людей с плохой реакцией — это доли секунды. А мы не располагаем приборами для точного измерения такого маленького времени.

Вот тут-то нам и проходит на помощь ускорение свободного падения.

Из формулы ускорения свободного падения мы можем с легкостью выразить время при условии, что нам известно расстояние.

Т.е. опыт выглядит следующим образом: испытуемый (тот, у кого мы измеряем скорость реакции), должен поймать тело, падающее вниз со скоростью ускорения свободного падения. Далее, мы измеряем расстояние от начала движения тела до момента, когда оно было поймано и узнаем время через формулу.

Изготовление прибора

Для удобства измерения расстояния за падающее тело можно сразу взять обычную школьную линейку. Тогда опыт выглядит так: линейка располагается так, чтобы отметка ноль совпала с верхней частью ладони испытуемого (который уже готов поймать линейку в любой момент). Отпускаем линейку, и наш подопытный ловит ее. Нужное нам расстояние — это та отметина, которая теперь совпадает с верхней частью ладони. И далее опять-таки узнаем время, выразив его через формулу h = g t2 / 2.

Но зачем же нам каждый раз подставлять в формулу новые значения, если мы сразу можем нанести их на линейку? Т.е. мы заранее вычисляем какое расстояние пройдет тело за единицу времени и наносим на линейку новую шкалу (заменяем сантиметры на секунды). Таким образом, мы создадим прибор для измерения скорости реакции человека.

Для начала нам нужно вычислить какое расстояние пройдет тело за единицу времени. Т.к. тело (линейка) падает вниз равноускорено, то расстояние, которое оно проходит за долю секунды будет с каждым разом увеличиваться. Следовательно, у нашей шкалы не будет одной и той же цены деления и нам придется подставлять каждое значение t в формулу равноускоренного движения. Что я собственно и сделал.

На основе полученных результатов проградуировал линейку в соответствии с табличными данными.

Таблица результатов

Тем самым мы получили новую шкалу. Теперь у нас есть прибор для измерения скорости реакции человека и мы можем проводить исследования.