Laboratório virtual de tempo de reação: teste da régua

Este laboratório virtual de tempo de reação segue a prática obrigatória do AQA GCSE sobre o tempo de reação humano. Primeiro os alunos pegam eles mesmos uma régua que cai e convertem cada distância de queda em tempo com t = √(2d/g). Depois passam para uma turma simulada de até 40 alunos e comparam quatro fatores: ver ou ouvir o sinal, mão dominante ou não dominante, concentrado ou distraído, e sem ou com cafeína. Eles saem com médias, amplitudes e resultados anômalos, e com uma ideia clara de por que um único resultado de uma pessoa não prova nada. Todos os números de dados da turma abaixo foram lidos na simulação.

Alinhamento com o currículo

• AQA GCSE Biology: especificação 4.5.2.1, estrutura e função do sistema nervoso, e a prática obrigatória sobre o efeito de um fator no tempo de reação humano. O curso de Combined Science tem a mesma prática.
• NGSS (padrão dos EUA): MS-LS1-8, os receptores sensoriais respondem a estímulos enviando mensagens ao cérebro.
• O Simulic não é afiliado ao College Board nem à AQA, nem endossado por eles.

Antes do laboratório (5 min)

Pergunte: "Os alunos pegam a régua enquanto contam de trás para frente a partir de 100, de sete em sete. Como o tempo de reação médio deles vai se comparar com o de quando estão concentrados?" Os alunos escolhem maior, menor ou igual, e escrevem um motivo. Num link de turma, esta é a pergunta 1; a simulação é liberada depois que eles respondem.

Método na simulação

Parte 1: o seu próprio tempo de reação (10 min).

1. Mantenha Modo: Meça seu próprio tempo de reação, Estímulo: Ver a régua cair, Mão dominante, Régua 50 cm, 5 tentativas.
2. Toque na imagem ou pressione a barra de espaço. A régua cai num momento aleatório; pegue-a assim que ela se mover.
3. Registre d e t em cada tentativa. Clique numa linha para ver a conversão d → t. Repita com a mão não dominante.

Os seus próprios tempos incluem o atraso da tela e do mouse ou da tela sensível ao toque, então compare-os só entre si.

Parte 2: a turma simulada (20 min).

1. Clique em Reiniciar. Escolha Modo: Dados simulados da turma, Alunos 20, Tentativas por condição 5, Régua 50 cm. Não clique em Nova turma, para que todos os alunos vejam os mesmos dados.
2. Para cada opção de Comparar, registre o t médio de A e de B e a diferença média B − A.
3. Escolha Comparar: Sem ou com cafeína (simulado), Alunos 5, Tentativas 2, e clique em Reiniciar. Registre a diferença B − A, clique em Nova turma e registre de novo: cinco turmas no total. Depois repita com Alunos 40 e Tentativas 10.

Comparar	t médio, A (s)	t médio, B (s)	B − A (s)	Alunos mais rápidos em B
Ver ou ouvir
Mão dominante ou não dominante
Concentrado ou distraído
Sem ou com cafeína

Resultados esperados

Depois de Reiniciar, com 20 alunos, 5 tentativas e régua de 50 cm, a condição A dá um t médio de 0,230 s (amplitude 0,188–0,265 s, d médio 26,3 cm) em todas as comparações, porque são os mesmos alunos todas as vezes. Condição B:

• ouvir um clique: 0,200 s, uma diferença de −0,030 s; 17 de 20 alunos são mais rápidos;
• mão não dominante: 0,233 s, +0,003 s; só 7 de 20 são mais rápidos, então não há efeito claro;
• distraído: 0,259 s, +0,029 s; só 3 de 20 são mais rápidos;
• cafeína: 0,214 s, −0,016 s; 15 de 20 são mais rápidos.

A cafeína com 5 alunos e 2 tentativas dá uma resposta diferente a cada vez. Partindo de Reiniciar, cinco turmas deram +0,003, −0,016, −0,026, −0,004 e −0,011 s, então uma turma chega a mostrar a cafeína deixando os alunos mais lentos. Com 40 alunos e 10 tentativas, as cinco turmas deram todas entre −0,008 e −0,013 s.

Perguntas para os alunos

1. Previsão: como o tempo de reação médio de alunos distraídos vai se comparar com o de alunos concentrados?
2. Qual destes itens precisa ficar igual num teste justo da régua?
3. Uma régua é pega depois de cair d = 21,5 cm. Calcule o tempo de reação.
4. Dados da turma, Concentrado ou distraído: calcule o aumento percentual do t médio.
5. Compare os dados da cafeína de 5 alunos × 2 tentativas com os de 40 alunos × 10 tentativas. Explique por que uma conclusão precisa de muitas tentativas e muitas pessoas.

Respostas para o professor:

1. Maior: o cérebro está ocupado com outra tarefa.
2. A posição inicial da régua, com a marca 0 na altura da borda superior do polegar.
3. t = √(2 × 0,215 ÷ 9,8) = 0,209 s (aceito ± 0,002).
4. (0,259 − 0,230) ÷ 0,230 × 100 = 12,6 % (aceito ± 1).
5. O efeito é de cerca de 0,01 s, bem menor que a variação de uma tentativa para outra e de uma pessoa para outra. Amostras pequenas dão diferenças de +0,003 a −0,026 s. As grandes concordam bem, então a média é reprodutível.

Erros conceituais comuns

• "Pegar a régua é um reflexo." É uma resposta consciente que passa pelo cérebro, então é mais lenta que um reflexo e melhora com a prática.
• "O dobro da distância quer dizer o dobro do tempo." d = ½gt², então o dobro do tempo quer dizer quatro vezes a distância.
• "Minha captura mais rápida é o meu tempo de reação." Uma captura abaixo de 0,10 s é um palpite; a simulação a marca e a deixa fora da média.
• "Um cronômetro no aparelho é tão bom quanto uma régua real." A tela e a entrada acrescentam atraso, que a simulação indica como cerca de 0,02–0,08 s.

Extensão

• Efeito da prática. Ajuste Gráfico: Por número da tentativa (prática) com 10 tentativas. As primeiras tentativas são mais lentas; pergunte por que a simulação faz metade da turma começar por A.
• Comprimento da régua. Pergunte qual é o maior tempo que uma régua de 30 cm consegue medir: √(2 × 0,30 ÷ 9,8) ≈ 0,25 s. Pergunte por que os alunos mais lentos precisam da régua de 50 cm.

Perguntas frequentes

Por que as perguntas usam os dados da turma e não os tempos do próprio aluno?

Os tempos de cada aluno são diferentes, e cada aparelho acrescenta o próprio atraso. Os dados da turma são os mesmos para todos depois de Reiniciar, então as respostas podem ser corrigidas automaticamente.

A condição com cafeína é ética?

São só dados simulados, e é por isso que ela está na simulação. Não se deve dar cafeína a alunos num experimento escolar.

Isso substitui o laboratório real?

Não para a AQA: as práticas obrigatórias ainda precisam ser feitas à mão. Use a simulação para planejar o teste, treinar a conversão d → t e analisar um conjunto grande de dados. Veja laboratórios virtuais vs. laboratórios reais.

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