Laboratorio virtual de tiempo de reacción: la regla que cae

Este laboratorio virtual de tiempo de reacción sigue la práctica obligatoria (required practical) de AQA GCSE sobre el tiempo de reacción humano. Primero los estudiantes atrapan ellos mismos una regla que cae y convierten cada distancia de caída en un tiempo con t = √(2d/g). Después pasan a una clase simulada de hasta 40 estudiantes y comparan cuatro factores: ver u oír la señal, la mano dominante o la no dominante, estar concentrado o distraído, y sin cafeína o con cafeína. Terminan con medias, rangos y resultados anómalos, y con una idea clara de por qué un único resultado de una persona no demuestra nada. Todos los datos de la clase de esta guía se leyeron en la simulación.

Relación con el currículo

• AQA GCSE Biology: especificación 4.5.2.1, estructura y función del sistema nervioso, y la práctica obligatoria sobre el efecto de un factor en el tiempo de reacción humano. El curso de Combined Science tiene la misma práctica.
• NGSS (estándar de EE. UU.): MS-LS1-8, los receptores sensoriales responden a los estímulos enviando mensajes al cerebro.
• Simulic no está afiliado al College Board ni a AQA, ni cuenta con su respaldo.

Antes del laboratorio (5 min)

Pregunta: "Los estudiantes atrapan la regla mientras cuentan hacia atrás desde 100 de siete en siete. ¿Cómo será su tiempo de reacción medio comparado con el que tienen cuando están concentrados?" Los estudiantes eligen más largo, más corto o igual, y escriben una razón. En un enlace de clase es la pregunta 1; la simulación se desbloquea cuando responden.

Método en la simulación

Parte 1: tu propio tiempo de reacción (10 min).

1. Deja Modo: Mide tu propio tiempo de reacción, Estímulo: Ver caer la regla, Mano dominante, Regla 50 cm, 5 intentos.
2. Toca la imagen o pulsa la barra espaciadora. La regla cae en un momento al azar; atrápala en cuanto se mueva.
3. Anota d y t de cada intento. Haz clic en una fila para ver la conversión d → t. Repite con la mano no dominante.

Tus propios tiempos incluyen el retraso de la pantalla y del ratón o la pantalla táctil, así que compáralos solo entre sí.

Parte 2: la clase simulada (20 min).

1. Pulsa Reiniciar. Elige Modo: Datos simulados de la clase, Estudiantes 20, Intentos por condición 5, Regla 50 cm. No pulses Nueva clase, para que todos los estudiantes vean los mismos datos.
2. Para cada opción de Comparar, anota la t media de A y de B y la diferencia media B − A.
3. Elige Comparar: Sin o con cafeína (simulado), Estudiantes 5, Intentos 2, y pulsa Reiniciar. Anota la diferencia B − A, pulsa Nueva clase y vuelve a anotarla: cinco clases en total. Luego repite con Estudiantes 40 e Intentos 10.

Comparar	t media, A (s)	t media, B (s)	B − A (s)	Estudiantes más rápidos en B
Ver u oír
Mano dominante o no dominante
Concentrado o distraído
Sin o con cafeína

Resultados esperados

Después de Reiniciar, con 20 estudiantes, 5 intentos y una regla de 50 cm, la condición A da una t media de 0,230 s (rango 0,188–0,265 s, d media 26,3 cm) en todas las comparaciones, porque cada vez lo hacen los mismos estudiantes. Condición B:

• oír un clic: 0,200 s, una diferencia de −0,030 s; 17 de 20 estudiantes son más rápidos;
• mano no dominante: 0,233 s, +0,003 s; solo 7 de 20 son más rápidos, así que no hay un efecto claro;
• distraído: 0,259 s, +0,029 s; solo 3 de 20 son más rápidos;
• con cafeína: 0,214 s, −0,016 s; 15 de 20 son más rápidos.

La cafeína con 5 estudiantes y 2 intentos da una respuesta distinta cada vez. Partiendo de Reiniciar, cinco clases dieron +0,003; −0,016; −0,026; −0,004 y −0,011 s, así que una clase incluso muestra que la cafeína hace más lentos a los estudiantes. Con 40 estudiantes y 10 intentos, las cinco clases dieron valores entre −0,008 y −0,013 s.

Preguntas para los estudiantes

1. Predicción: ¿cómo será el tiempo de reacción medio de los estudiantes distraídos comparado con el de los concentrados?
2. ¿Cuál de estas cosas debe mantenerse igual en una prueba justa de la regla que cae?
3. Una regla se atrapa después de caer d = 21,5 cm. Calcula el tiempo de reacción.
4. Datos de la clase, Concentrado o distraído: calcula el porcentaje de aumento de la t media.
5. Compara los datos de cafeína de 5 estudiantes × 2 intentos con los de 40 estudiantes × 10 intentos. Explica por qué una conclusión necesita muchos intentos y muchas personas.

Respuestas para el docente:

1. Más largo: el cerebro está ocupado con otra tarea.
2. La posición inicial de la regla, con la marca 0 a la altura del borde superior del pulgar.
3. t = √(2 × 0,215 ÷ 9,8) = 0,209 s (se acepta ± 0,002).
4. (0,259 − 0,230) ÷ 0,230 × 100 = 12,6 % (se acepta ± 1).
5. El efecto es de unos 0,01 s, mucho menor que la variación de un intento a otro y de una persona a otra. Las muestras pequeñas dan diferencias de +0,003 a −0,026 s. Las grandes coinciden mucho entre sí, así que la media es repetible.

Ideas erróneas frecuentes

• "Atrapar la regla es un reflejo." Es una respuesta consciente que pasa por el cerebro, así que es más lenta que un reflejo y mejora con la práctica.
• "El doble de distancia significa el doble de tiempo." d = ½gt², así que el doble de tiempo significa cuatro veces la distancia.
• "Mi atrapada más rápida es mi tiempo de reacción." Una atrapada de menos de 0,10 s es adivinar; la simulación la marca y la deja fuera de la media.
• "El reloj de un dispositivo es tan bueno como una regla real." La pantalla y el dispositivo de entrada añaden un retraso, que la simulación indica como de unos 0,02–0,08 s.

Ampliación

• Efecto de la práctica. Pon Gráfico: Por número de intento (práctica) con 10 intentos. Los primeros intentos son más lentos; pregunta por qué la simulación hace que la mitad de la clase empiece por A.
• Longitud de la regla. Pregunta cuál es el tiempo más largo que puede medir una regla de 30 cm: √(2 × 0,30 ÷ 9,8) ≈ 0,25 s. Pregunta por qué los estudiantes más lentos necesitan la regla de 50 cm.

Preguntas frecuentes

¿Por qué las preguntas usan los datos de la clase y no los tiempos del propio estudiante?

Los tiempos de cada estudiante son distintos, y cada dispositivo añade su propio retraso. Los datos de la clase son iguales para todos después de Reiniciar, así que las respuestas se pueden corregir automáticamente.

¿Es ética la condición con cafeína?

Son solo datos simulados, y por eso está en la simulación. No se debe dar cafeína a los estudiantes para un experimento escolar.

¿Sustituye esto al laboratorio real?

No para AQA: las prácticas obligatorias se tienen que hacer a mano. Usa la simulación para planificar la prueba, practicar la conversión d → t y analizar un conjunto grande de datos. Consulta laboratorios virtuales frente a laboratorios reales.

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