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Estatística

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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Dados da calculadora

  1. Escreva os seus dados, ou clique em «Ver exemplo» para ver como funciona.
  2. Se o seu caso é especial, abra «Opções avançadas».
  3. Leia o resultado e, abaixo, o que significa e como foi calculado.

Escolha o teste com que vai analisar os dados. O tamanho da amostra depende dele: um t de Student, uma correlação e uma ANOVA precisam de números diferentes para detetar «o mesmo» efeito.

O menor efeito que lhe interessaria detetar. Mede-se com o d de Cohen nos testes t (0,2 pequeno, 0,5 médio, 0,8 grande), r na correlação (0,1, 0,3, 0,5), f na ANOVA (0,1, 0,25, 0,4) e w no qui-quadrado (0,1, 0,3, 0,5). Melhor tirá-lo de estudos anteriores ou do que seria relevante na prática do que do hábito de usar «médio».

d, r, f ou w segundo o teste

A proporção esperada no primeiro grupo, por exemplo 0,40 se espera 40 % de resposta.

Entre 0 e 1

A proporção esperada no segundo grupo. A diferença para o primeiro é o efeito que quer detetar.

Entre 0 e 1

Pode calcular quantas pessoas precisa para atingir uma potência, ou a potência que o seu estudo teria com uma amostra que já tem.

A probabilidade de detetar o efeito se ele existir mesmo. 80 % é o habitual; 90 % ou 95 % pedem-se quando falhar seria caro.

O número de participantes que tem: por grupo no t independente, na ANOVA e em proporções; pares no t emparelhado e na correlação; total no qui-quadrado.

Por grupo, por pares ou no total

Quantos grupos compara na ANOVA, de 3 a 20.

Para a ANOVA

Numa tabela de contingência são (linhas − 1) × (colunas − 1); numa bondade de ajuste, categorias − 1.

Para o qui-quadrado

Opções avançadas

O risco que aceita de dar por real um efeito que não o é. 5 % é o habitual. Com vários testes ao mesmo tempo convém um mais estrito.

Com duas caudas procura diferenças em qualquer direção (o mais habitual e o mais prudente). Com uma cauda só na direção que previu antes de ver os dados: pede menos amostra, mas não deteta o efeito contrário.

Se o segundo grupo é o dobro do primeiro, escreva 2. Com grupos iguais (1), a amostra total é a menor possível.

Grupo 2 ÷ grupo 1

Ver o resultado

Resultados

Tamanho de amostra (por grupo ou pares)64
Total de participantes128
Potência atingida80,1%
Total com potência de 80 %128
Total com potência de 90 %172
Total com potência de 95 %210
Tamanho do efeito usado0,500
Ver o cálculo passo a passo
  1. Tamanho do efeito usado = 0,500
  2. Participantes por grupo (ou pares) = 64
  3. Total de participantes = 128
  4. Potência = 80,1 % (risco de não detetar: 0,20)
  5. 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.

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.

Quer calcular outra coisa?

Estas ferramentas costumam ser usadas junto com esta calculadora.

Tamanho de amostra

Quantas respostas precisa para estimar uma percentagem ou uma média, com população finita, efeito de…

d de Cohen

Tamanho do efeito entre dois grupos ou antes e depois, com intervalo de confiança, equivalências e a frase…

Teste t

Compare duas médias (independentes ou emparelhadas) ou uma média com um valor, com valor p, intervalo de…

Qui-quadrado

Teste do qui-quadrado de tabelas de contingência e de aderência, com V de Cramér, resíduos, Yates e teste…

Correlação de Pearson

O coeficiente r de Pearson entre duas variáveis, com valor p, intervalo de confiança, reta de regressão e…

Desvio padrão

Desvio amostral e populacional, variância e coeficiente de variação.