Quantos participantes preciso? Potência e tamanho de amostra
Para TCC, dissertação ou tese: calcule o tamanho de amostra de um teste t, correlação, ANOVA ou qui-quadrado, ou a potência da sua amostra.
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- Tamanho do efeito usado = 0,500
- Participantes por grupo (ou pares) = 64
- Total de participantes = 128
- Potência = 80,1 % (risco de não detetar: 0,20)
- Com potência de 80 %: 128 no total; de 90 %: 172; de 95 %: 210
Em resumo
- O que calcula
- Para TCC, dissertação ou tese: calcule o tamanho de amostra de um teste t, correlação, ANOVA ou qui-quadrado, ou a potência da sua amostra.
- Fórmula aplicada
Potência = probabilidade de a estatística passar o valor crítico quando o efeito é real- Exemplo
- Exemplo 1. Correlação entre duas variáveis.
Calculadora de potência e tamanho de amostra
Para o projeto de TCC, dissertação ou tese, e para o comitê de ética, é preciso justificar o tamanho da amostra: poucos participantes escondem efeitos reais, muitos desperdiçam tempo e recursos. Essa justificativa é a análise de potência.
Escolha o teste que vai usar, o tamanho do efeito que quer detetar e a potência pretendida. A calculadora diz quantos participantes são necessários e que potência teria com outros números. Os resultados conferem com o G*Power.
Como funciona
A potência é a probabilidade de o teste detetar um efeito que existe mesmo. Depende de quatro grandezas ligadas entre si: o tamanho da amostra, o tamanho do efeito, o nível de significância (alfa) e a própria potência. Fixando três, a quarta fica determinada.
A calculadora fixa o efeito, o alfa e a potência pretendidos e procura a menor amostra que os cumpre, usando a distribuição exata do teste (t não central, F não central ou qui-quadrado não central). Também faz o inverso: dado o seu tamanho de amostra, diz a potência que tem.
Fórmula
Potência = probabilidade de a estatística passar o valor crítico quando o efeito é real
t de Student: parâmetro de não centralidade δ = d × √(n1·n2 ÷ (n1 + n2)) (independente) ou δ = d × √n (emparelhado)
potência = 1 − P(t não central ≤ t crítico) + P(t não central ≤ −t crítico) [duas caudas]
Correlação: z = atanh(r); potência = Φ(|z| × √(n − 3) − z crítico) + Φ(−|z| × √(n − 3) − z crítico)
Proporções: h = 2·arcsen√p1 − 2·arcsen√p2; potência = Φ(|h| × √(n ÷ 2) − z crítico) + ...
ANOVA: λ = f² × N; potência = 1 − P(F não central ≤ F crítico)
Qui-quadrado: λ = w² × N; potência = 1 − P(χ² não central ≤ χ² crítico)
O tamanho da amostra é o menor n inteiro com potência ≥ a pretendida.
Exemplo resolvido
Exemplo 1. Correlação entre duas variáveis.
Espera uma correlação de r = 0,30, alfa de 0,05, duas caudas e potência de 80 %. Com a transformação de Fisher são precisos 85 pares de observações. Com potência de 90 % seriam 113, e com 95 %, 139.
Exemplo 2. Tabela de contingência 2 × 2 com qui-quadrado.
Efeito de w = 0,30 com 1 grau de liberdade, alfa de 0,05 e potência de 80 %: são precisos 88 participantes no total. Com 3 graus de liberdade (uma tabela 2 × 4), 122.
Explicação
O que a potência significa na prática
A potência estatística é a probabilidade de obter um resultado significativo quando o efeito que procura existe mesmo. Uma potência de 80 % quer dizer que, em 20 % dos estudos iguais ao seu, o teste não deteta um efeito real. Com amostras pequenas essa probabilidade de falhar é grande, e os resultados significativos que aparecem costumam exagerar o efeito.
O que o comitê de ética e a banca esperam
- Uma justificativa explícita do tamanho da amostra, com o teste, o efeito, o alfa e a potência.
- O efeito esperado com uma fonte: estudos anteriores ou o menor efeito que teria importância prática.
- Um plano para as perdas de participantes.
Como escolher o tamanho do efeito
É a decisão mais difícil. Fontes razoáveis: o menor efeito com importância prática na sua área, os efeitos de estudos parecidos (cuidado: os publicados tendem a ser maiores do que os reais) e, só em último caso, as convenções de Cohen (pequeno, médio, grande). Reduzir o efeito a metade multiplica por quatro o tamanho de amostra.
Erros frequentes
- Calcular a potência depois de ter os resultados, com o efeito observado: não traz informação.
- Usar «efeito médio» sem pensar se é o que realmente importa.
- Esquecer as perdas: se espera perder 15 % dos participantes, recrute a amostra calculada dividida por 0,85.
- Não ajustar o alfa quando faz vários testes.
- Misturar tamanhos por grupo com totais.
Limites desta calculadora
- Cobre desenhos simples: dois grupos independentes com variâncias iguais, ANOVA de uma via com grupos do mesmo tamanho, correlação, duas proporções e o qui-quadrado de Pearson. Não cobre medidas repetidas com vários fatores, modelos mistos, regressão múltipla nem análise de sobrevivência.
- Na correlação usa-se a transformação de Fisher, aproximada: com r = 0,30 dá 85 pares, enquanto o cálculo exato dá 84.
- Nas duas proporções usa-se o h de Cohen, uma aproximação normal.
- No qui-quadrado o efeito w define-se a partir das proporções esperadas na tabela; a calculadora não o calcula por si.
Aviso
O resultado é uma estimativa e não substitui a justificativa de amostra que o comitê de ética ou a revista exija. Confirme o cálculo com o G*Power ou com um estatístico antes de recrutar participantes.
Perguntas frequentes
O que é potência estatística?
A probabilidade de um teste detetar um efeito quando ele existe mesmo. Uma potência de 80 % quer dizer que, se o efeito for o esperado, o teste dá significativo 8 vezes em 10.
Quantos participantes preciso por grupo num teste t?
Com um efeito médio (d = 0,5), alfa de 0,05, duas caudas e potência de 80 %, são precisos 64 por grupo. Com um efeito pequeno (d = 0,2), seriam 394 por grupo.
Que tamanho do efeito devo usar?
O menor que seria relevante na prática, ou o de estudos anteriores parecidos. As convenções de Cohen só devem ser o último recurso.
Por que se usa 80 % de potência?
É um costume histórico que equilibra o risco de não detetar o efeito com o custo de recrutar mais gente. Não é regra: pode pedir 90 % ou 95 %.
Uma cauda ou duas?
Duas caudas é o habitual e o mais prudente. Uma cauda só se tinha uma previsão direcional antes de ver os dados.
Posso calcular a potência depois do estudo?
Serve de pouco: a «potência observada» está ligada ao valor p e não acrescenta informação. É melhor calculá-la a priori ou apresentar um intervalo de confiança.
Como conto as perdas de participantes?
Divida o tamanho de amostra calculado pela proporção que espera manter. Se espera perder 20 %, divida por 0,80.
Confere com o G*Power?
Sim, nos testes t, ANOVA e qui-quadrado usa as mesmas distribuições não centrais. Na correlação o G*Power usa um método exato que pode dar uma unidade a menos.
Fontes e referências
A fórmula desta calculadora não é invenção nossa. Estas são as fontes de onde vem, em formato APA 7, caso queira ir ao original ou citá-las num trabalho.
- Cohen, J. (1988). Statistical power analysis for the behavioral sciences (2.ª ed.). Lawrence Erlbaum Associates. O livro de referência: os tamanhos do efeito d, r, f, w e h e os seus valores convencionais.
- Faul, F., Erdfelder, E., Lang, A.-G., & Buchner, A. (2007). G*Power 3: A flexible statistical power analysis program for the social, behavioral, and biomedical sciences. Behavior Research Methods, 39(2), 175–191. https://doi.org/10.3758/BF03193146 https://doi.org/10.3758/BF03193146 O programa de referência com que se contrastam estes números: por exemplo 64 por grupo num t com d = 0,5.
- Lakens, D. (2022). Sample size justification. Collabra: Psychology, 8(1), Artículo 33267. https://doi.org/10.1525/collabra.33267 https://doi.org/10.1525/collabra.33267 Um guia atual para justificar o tamanho da amostra e escolher o menor efeito de interesse.
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Quantas respostas precisa para estimar uma percentagem ou uma média, com população finita, efeito de…
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Desvio amostral e populacional, variância e coeficiente de variação.