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手をにぎる実験と反応時間

輪になって手をにぎる実験の記録(何回かの平均)を人数で割って、1 人あたりの反応時間を求められる。人数を変えた 2 つの結果から一定の時間を除いて求めることもできる

前提

説明

何人かが輪になって手をつなぎ、手をにぎられたら次の人の手をにぎる、という実験の記録から、刺激を受けてから反応するまでの時間(反応時間)を 1 人あたりで求めます。1 人の反応時間はとても短くて直接はかりにくいので、多くの人の反応をつなげて長い時間にしてからはかり、人数で割って求めます。人数を変えた 2 つの実験の結果を比べて、ストップウォッチの操作などにかかる一定の時間を取り除いて求めることもできます。

なぜそうしてよいのか

この実験では、手をにぎられた人は、皮ふで刺激を受けとり、その信号が感覚神経→せきずい→脳と伝わり、脳が「にぎる」と判断して、命令が脳→せきずい→運動神経→手の筋肉と伝わって次の人の手をにぎります。これは意識して起こす反応なので、1 人ごとにほぼ同じくらいの時間がかかります。 人が順に反応すれば、全体の時間はおよそ 1 人の時間の 倍になるので、 と考えられます。1 回の記録はばらつくので、何回かはかった記録の平均を使います。

実際には、全体の時間の中に人数によらない時間(たとえばストップウォッチを押す動作の時間)がふくまれることがあります。全体の時間を「」と考えると、人数を変えた 2 つの実験の時間の差には一定の時間がふくまれません。そこで として、一定の時間を除いた反応時間を求められます。

手順

  1. 何回かはかった記録をたして回数で割り、平均の時間を求める

  2. 反応した人数を数える(問題文で「何人が反応したとみなすか」が決められていればそれに従う)

  3. 平均の時間を人数で割って、1 人あたりの反応時間を求める:

  4. 人数を変えた 2 つの結果があるときは、平均の時間の差を人数の差で割る:。こうすると人数によらない一定の時間を除ける

例題

10 人が輪になって手をつなぎ、最初の人がストップウォッチをスタートさせると同時にとなりの人の手をにぎった。手をにぎられた人はすぐに次の人の手をにぎり、最後の人は手をにぎられたらストップウォッチを止めた。ストップウォッチの操作もふくめて、10 人が 1 回ずつ反応したとみなす。この実験を 3 回行ったところ、記録は 2.81 秒、2.75 秒、2.66 秒であった。3 回の記録の平均を使うと、1 人あたりの反応時間は何秒ですか。

例題の解答

手順 1:3 回の記録の平均を求める。

手順 2:問題文より、反応した人数は 10 人とみなす。

手順 3:平均の時間を人数で割る。

よって、1 人あたりの反応時間は 0.274 秒である。

答え:

よくある誤り

この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。

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