Время реакции. Физический взгляд

Ситуация. Задумывались ли вы, насколько быстро ваше время реакции? Многие повседневные действия зависят от того, как быстро мы можем реагировать. Время, которое требуется для реакции на внезапное замедление движения на дороге, является одним из самых важных факторов. Ваш результат в видеоиграх также напрямую зависит от времени реакции на различные стимулы.

Как можно измерить время реакции? Это можно сделать с помощью простого эксперимента. В домашнем эксперименте №2 в конце этой главы описан метод, в котором ваш партнер отпускает линейку, помещенную между вашими раскрытыми пальцами. Вы ловите ее и измеряете расстояние, которое она пролетела за время, пока вы реагировали на ее движение и смыкали пальцы. Как это позволяет вычислить ваше время реакции и каково значение этого результата?

Анализ. Домашний эксперимент №2 использует уравнение, связывающее расстояние, пройденное ускоряющимся объектом, с временем падения: d = 1/2at². Ускоряется ли линейка? Конечно, да, потому что ее скорость меняется от начальной нулевой скорости в момент отпускания до увеличивающейся скорости по мере падения. Объект считается находящимся в свободном падении, если единственная сила, действующая на него, — это сила тяжести. Единственная другая сила, действующая на линейку, — это сопротивление воздуха, которое обсуждается в главе 4. Однако сопротивление воздуха практически незначительно на начальном этапе падения такого объекта, как линейка.

Таким образом, ускорение линейки равно ускорению свободного падения a = g = 9,8 м/с² как обсуждается в этом разделе. В домашнем эксперименте мы решаем уравнение расстояния относительно времени, поэтому, зная расстояние, которое пролетела линейка до того, как вы сомкнули пальцы, мы можем вычислить время падения. Это время и есть ваше время реакции.

При определении точного времени реакции возникают некоторые вопросы. Тот, кто измеряет время реакции, не должен смотреть на человека, отпускающего линейку, — он должен сосредоточиться на самой линейке. Партнеру крайне сложно избежать тонких, но заметных сигналов о том, что он собирается отпустить линейку. Несколько пробных попыток помогут привыкнуть к процедуре. Проведение эксперимента несколько раз и усреднение результатов даст гораздо более точное значение, чем единичная попытка.

Какие процессы происходят, когда вы реагируете на падающую линейку? Очевидно, что сигнал о падении линейки должен быть передан в мозг, а затем мозг должен подать сигнал пальцам, чтобы они сомкнулись. Детали этих процессов лежат в области биологической физики и нейробиологии. "Нормальное" время реакции для молодого взрослого человека составляет от 0,2 до 0,25 секунды. Попадает ли ваше время реакции в этот диапазон?

Как ваше время реакции влияет на дистанцию остановки при вождении автомобиля? Общее правило при вождении — держать дистанцию не менее одной длины автомобиля (обычно принимается за 16 футов, или 4,9 метра) на каждые 10 миль в час вашей скорости. Это правило учитывает не только ваше время реакции, но и время, необходимое для остановки автомобиля после нажатия на тормоз. Какое расстояние вы проедете, пока ваш мозг обрабатывает сигнал о необходимости остановиться и пока сигнал от мозга дойдет до вашей ноги?

В таблице ниже приведены расстояния в метрах, которые вы проедете на разных скоростях до того, как начнете тормозить, при условии, что ваше время реакции составляет 0,25 секунды. Таким образом, если вы едете со скоростью 50 миль в час (около 80 км/ч), вы проедете более длины автомобиля до того, как нажмете на тормоз. Даже на скорости 40 миль в час (около 64 км/ч) вы проедете почти одну длину автомобиля. Удивлены?

Эти идеи демонстрируют опасность "езды впритык". Если вы едете слишком близко к впереди идущей машине на скорости 50 миль в час и видите, как загораются ее стоп-сигналы, вы проедете 5,6 метра до того, как нажмете на тормоз. Поскольку другой автомобиль уже замедляется, это, скорее всего, приведет к столкновению, если ваши тормоза не лучше, чем у другого автомобиля.

Как только вы узнаете, как вычислить свое время реакции с помощью этого простого метода, вы сможете исследовать, как различные условия влияют на него. Влияет ли недосыпание на время реакции? Улучшается или ухудшается время реакции при употреблении кофеина? Меняется ли время реакции в течение дня? Вы можете провести простые научные эксперименты, чтобы ответить на эти вопросы. Возможно, вы обнаружите лучшие условия для улучшения своих результатов в видеоиграх или поймете, когда безопаснее всего садиться за руль автомобиля.