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Test de réaction de vitesse

Quelle est votre vitesse de réaction?

Les étudiants participeront dans une activité simple, où ils font tomber des règles et apprennent la réponse corporelle derrière cette expérience.

Le chemin neural impliqué dans une expérience de temps de réaction comprend une série des processus neuraux. Cette expérience n’est pas un test d’un réflexe simple. Au contraire, c’est une activité qui mesure le temps de réaction de quelque chose que l’on voit.

Quand votre ami fait tomber le « chrono » dans cette expérience, vous le voyez commencer à se déplacer. Un message neural circule à partir des yeux au cerveau et puis aux muscles des doigts, qui bougent ensuite pour attraper le « chrono ». Le processus entier prend entre 150 et 220 millisecondes.

L’action d’attraper une règle faite tomber commence avec les yeux qui voient la règle, l’attendant à tomber. Après la tombée de la règle, les yeux envoient un message au cortex visuel, qui perçoit que la règle est tombée. Le cortex visuel envoie un prochain message au cortex moteur de tenter d’attraper la règle. Le cortex moteur envoie ensuite un prochain message à la moelle épinière, qui ensuite envoie un autre message aux muscles dans les mains ou les doigts. Finalement, les muscles contractent au moment où la main saisit la règle. Tous ces processus impliquent des neurones individuels qui transmettent les messages électrochimiques aux autres neurones.

Le temps de réaction d’une personne dépend des choses qui peuvent être améliorées et des autres choses qui ne peuvent pas.

L’expression « c’est en forgeant qu’on devient forgeron » s’applique bien dans ce cas parce qu’il est possible de développer une « mémoire musculaire », c’est-à-dire que l’on ne doit pas penser d’attraper. Il n’est plus nécessaire de consacrer du temps valable pour faire une décision. La plupart du temps nécessaire pour réagir à la chute de la règle est le temps nécessaire pour que des signaux électriques circulent sur les nerfs. Un signal pour dire à un doigt de bouger doit circuler à partir du cerveau le long la moelle épinière et puis dans le bras, à une vitesse de 100 mètres par seconde. Les signaux qui contrôlent le mouvement des muscles, en général, se déplacent plus vite que les autres. (Les signaux de douleur, par contre, bougent très lentement, souvent moins qu’un mètre par seconde). Ces signales sont néanmoins « involontaires », c’est-à-dire il n’est pas possible de contrôler ou changer la vitesse.

La distance traversée par le « chrono » avant de l’attraper a été convertie en temps à l’aide de l’équation d=1/2at² où l’on note le a la valeur de l’accélération de la pesanteur (gravité).

Il est mieux de faire cette activité avant une excursion scolaire à Science World.

Objectives

Materials

Key Questions

  • Il y a plusieurs questions intéressantes à poser concernant le temps de réaction. Faire sélectionner aux élèves un des questions ci-dessous et leur faire concevoir une expérience pour trouver la solution.
  • Comment sait-on où placer les marques de mesure? Peut-on faire un « chrono » plus long? Est-il nécessaire? Les élèves qui font du sport ou jouent des instruments de musique ont-ils des réactions de temps plus vites? Comment le temps de réaction change-t-il si l’on utilise la vision périphérique?
  • Remplacer les règles avec les barres de chocolat pour rendre plus intéressante l’expérience. Les élèves dont les temps de réactions sont les plus vites ont le droit de manger le chocolat.

What To Do

Préparation:

  1. Photocopier et découper le chronomètre (revérifier que la taille est précise).
  2. Le coller ou scotcher à un morceau du carton rigide ou une règle (sauf si imprimé sur papier cartonné).

Déroulé :

  • Faire aux élèves se regrouper en partenaires pour cette activité. Chaque paire devrait s’attribuer un rôle : numéro 1 ou 2.
  • Donner à chaque paire une règle.
  • Charger l’élève numéro 1 de tenir la règle par le haut (comme dans la figure ci-dessous). L’élève numéro 2 doit placer sa main au bas de la règle sans la toucher mais prêt à l’attraper.

  • L’élève numéro 1 fera tomber la règle d’ici les 5 secondes et l’élève numéro 2 doit tenter d’attraper la règle au plus vite que possible après avoir été faite tomber.
  • Enregistrer la mesure à laquelle ils attrapent la règle (voir le tableau de conversion ci-dessous pour convertir de la distance au temps). Faire tester à l’élève numéro 2 entre 3 à 5 fois (pour empêcher l’élève testé de deviner quand la règle va tomber, faire varier le temps auquel l’on fait tomber). Répéter l’expérience, mais cette fois, l’élève numéro 2 va utiliser son autre main.

Échanger les rôles pour permettre à l’élève numéro 1 de se faire tester.

Tableau de conversion (modifiée de http://phymain.unisciel.fr/mesure-du-temps-de-reaction/) :

Tableau de conversion (modifiée de http://phymain.unisciel.fr/mesure-du-temps-de-reaction/) :

Distance Temps
1 cm 0,045 s
2 cm 0,063 s
3 cm 0,078 s
4 cm 0,090 s
5 cm 0,101 s
10 cm 0,143 s
12 cm 0,156 s
15 cm 0,175 s
18 cm 0,192 s
20 cm 0,202 s
22 cm 0,221 s
25 cm 0,226 s
  • Expliquer qu’afin d’attraper la règle, plusieurs messages doivent être envoyés au long les différents nerfs:
    • L’œil voit la règle tomber.
    • L’œil envoie un message aux cortex visuel dans le cerveau.
    • Le cortex visuel envoie un message au cortex moteur dans le cerveau.
    • Le cortex moteur envoie un message à la moelle épinière.
    • La moelle épinière envoie un message aux muscles de main et de doigt.
    • Les muscle de doigt se contracte pour attraper la règle.

Cet envoi des messages se passe presque instantanément. La rapidité réelle de ce processus s’appelle le temps de réaction.

En comparant les mains, les élèves se rendent compte souvent que leur main dominante réagit plus vite. Puisque l’on utilise plus fréquemment tous les jours la main dominante, les neurones transmettent plus vite les signales électrochimiques entre cette main et le cerveau. Ces neurones communiquent au moyen des chemins bien usés. En utilisant à répétition le même chemin pour transmettre ces signales, les élèves peuvent améliorer leurs capacités motrices. L’expression « c’est en forgeant que l’on devient forgeron » est, en fait, scientifiquement exacte.

Other Resources

Science World Resources |Reaction Time Ruler| version anglaise de cette ressource

University of Washington | Faculty of Education | Neuroscience for Kids