Thử thước rơi: đo phản xạ tại nhà bằng một cây thước kẻ

Thử thước rơi là cách đo thời gian phản ứng tại nhà chỉ cần một cây thước kẻ và một người giúp: người kia thả thước bất ngờ, bạn bắt lại bằng hai ngón tay, rồi đọc thước đã rơi được bao nhiêu xăng-ti-mét. Đổi khoảng rơi ra thời gian bằng công thức rơi tự do t = √(2d/g). Thước rơi 20 cm tương ứng khoảng 0,20 giây; rơi 15 cm khoảng 0,175 giây.

Vì sao một cây thước đo được thời gian

Bí quyết nằm ở trọng lực. Mọi vật thả rơi gần mặt đất đều tăng tốc như nhau, khoảng 9,8 mét trên giây mỗi giây, nếu bỏ qua sức cản không khí (với một cây thước rơi vài chục xăng-ti-mét, sức cản gần như không đáng kể). Vì gia tốc cố định, quãng đường rơi chỉ phụ thuộc vào thời gian rơi:

d = ½ × g × t² ⇒ t = √(2d / g)

Trong đó d là quãng rơi tính bằng mét, g ≈ 9,81 m/s², t là thời gian tính bằng giây. Nói cách khác, cây thước tự biến thành một chiếc đồng hồ: nó rơi càng lâu, đoạn bị trượt qua tay càng dài.

Bảng đổi xăng-ti-mét ra mili giây

Bảng dưới đây tính sẵn từ công thức trên, làm tròn tới mili giây. In ra hoặc chép vào sổ để dùng.

Hai điều đáng chú ý. Thứ nhất, quan hệ không tuyến tính: từ 5 lên 10 cm thêm 42 ms, nhưng từ 25 lên 30 cm chỉ thêm 21 ms, vì thước càng rơi càng nhanh. Thứ hai, thước học sinh 30 cm chỉ đo được tới khoảng một phần tư giây. Nếu bạn để tuột cả cây thước, có thể bạn chậm hơn 247 ms ở lượt đó, hoặc đơn giản là chưa sẵn sàng.

Cách làm đúng, từng bước

1. Chuẩn bị: một cây thước thẳng 30 cm (thước gỗ hoặc nhựa cứng dễ bắt hơn thước mềm), một bàn để tì cẳng tay.
2. Tư thế người bắt: ngồi, cẳng tay thuận đặt trên mép bàn, bàn tay chìa ra ngoài. Ngón cái và ngón trỏ mở ra cách nhau khoảng 2–3 cm, ngang với vạch số 0 của thước. Tì tay xuống bàn giúp bạn không "đuổi" theo thước xuống dưới.
3. Tư thế người thả: cầm đầu trên của thước, giữ thẳng đứng, vạch 0 nằm đúng giữa hai ngón tay người bắt, không chạm vào ngón.
4. Thả: không đếm, không báo trước. Chờ một khoảng ngẫu nhiên, lúc 1 giây, lúc 4 giây, rồi buông.
5. Bắt: người bắt chỉ nhìn vào thước (không nhìn tay người thả), kẹp ngay khi thấy thước chuyển động.
6. Đọc: đọc vạch ngay mép trên ngón cái. Đó là khoảng rơi.
7. Lặp lại: làm 10–15 lượt, bỏ 2 lượt đầu làm quen. Xếp các số còn lại theo thứ tự, lấy số ở giữa.

Những sai số hay gặp và cách tránh

• Nhìn tay người thả: bạn sẽ thấy cơ ngón tay họ cử động một chút trước khi thước rời ra, và bắt sớm hơn thực tế. Hãy nhìn vào giữa thước.
• Người thả có nhịp: nhiều người vô thức thả sau đúng một khoảng giống nhau. Người bắt đoán được nhịp, kết quả đẹp giả. Người thả nên cố tình thay đổi, thỉnh thoảng giữ thật lâu.
• Ngón tay mở quá rộng: ngón phải đi xa hơn mới chạm thước, cộng thêm thời gian di chuyển. Giữ khoảng hở giống nhau ở mọi lượt.
• Bắt bằng cả bàn tay: chụp cả bàn tay khác hẳn kẹp hai ngón. Chọn một kiểu và giữ nguyên.
• Thước bị nghiêng hoặc chạm ngón trước khi rơi: ma sát làm thước rơi chậm lại, số đo nhỏ hơn thật.

Lưu ý thêm: thời gian đo bằng thước bao gồm cả lúc nhìn thấy, quyết định và lúc ngón tay khép lại đủ chặt để giữ thước. Vì vậy con số thường cao hơn một chút so với bấm nút trong phòng thí nghiệm. Nhiều người trẻ khoẻ bắt được ở khoảng 15–20 cm, tức chừng 175–200 ms, nhưng đây chỉ là vùng tham khảo, không phải điểm chuẩn.

Biến thể để thí nghiệm thêm

Khi đã quen, bạn có thể dùng cây thước để trả lời những câu hỏi nhỏ của riêng mình:

• Tay thuận và tay không thuận: đo mỗi tay 10 lượt, so số ở giữa.
• Có báo trước và không báo trước: người thả nói "sẵn sàng" rồi thả sau khoảng một giây. Phần lớn người sẽ nhanh hơn lượt không báo.
• Vừa làm việc khác vừa bắt: đếm ngược từ 100, mỗi lần trừ 7, trong lúc chờ thước rơi. Số đo thường xấu đi rõ.
• Sáng sớm và buổi tối: đo cùng một người ở hai thời điểm trong nhiều ngày.
• Nhắm mắt, bắt theo tiếng: người thả nói "rồi" lúc buông tay. Đây là cách so phản ứng với âm thanh và ánh sáng tại nhà, dù sai số khá lớn.

Mỗi biến thể là một thí nghiệm khoa học đúng nghĩa: có biến số thay đổi, có biến số giữ nguyên, có lặp lại. Nếu là phụ huynh hay giáo viên, đây là một bài thực hành rất tốt cho học sinh tập ghi số liệu, tính trung vị, và hiểu vì sao một lần đo chưa nói lên điều gì.

Tờ tiền rơi: một phép thử vui có cơ sở

Có một phép thử quen thuộc: cầm một tờ tiền giấy thả giữa hai ngón tay người khác, ai bắt được thì... được giữ tờ tiền. Người cầm hiếm khi mất tiền, và đó không phải may mắn. Một tờ tiền dài khoảng 13–15 cm, nếu người bắt để ngón tay ngang giữa tờ tiền, thì nửa tờ tiền chỉ cần rơi chừng 7 cm là trượt khỏi tay, tức khoảng 120 ms. Con số này nhanh hơn thời gian phản ứng với ánh sáng của gần như mọi người. Biết phép tính rồi, bạn sẽ hiểu vì sao "phần thưởng" ấy gần như không bao giờ phải trao.

Góc nhìn hôm nay: dùng kết quả thế nào cho đúng

Cây thước rơi là công cụ tuyệt vời để hiểu thời gian phản ứng, nhưng nên dùng với tinh thần của người làm thí nghiệm:

• So bạn với chính bạn, cùng cách đo, không so với người khác hay với con số trên mạng.
• Ghi lại cả lượt chậm bất thường. Khi mệt, thiếu ngủ, số lượt tuột thước thường tăng trước cả khi con số giữa thay đổi.
• Không dùng kết quả để chấm điểm trẻ em hay người lớn tuổi. Thước đo trạng thái lúc ấy, không đo giá trị con người.

Nếu bạn để ý thấy một người thân trước đây bắt thước bình thường mà nay liên tục tuột tay, run, hoặc tay một bên yếu hẳn, hãy đưa họ đi khám thay vì đo thêm.