Περιεχόμενο
- TL · DR (Πολύ μακρύ;
- Τι είναι τυχαίο λάθος;
- Τι είναι το συστηματικό σφάλμα;
- Άλλες διαφορές μεταξύ συστηματικών και τυχαίων σφαλμάτων
Ανεξάρτητα από το πόσο προσεκτικοί είστε κατά τη διεξαγωγή πειραμάτων, πιθανόν να υπάρχει ένα πειραματικό σφάλμα. Είτε μέσα από τις εγγενείς προκλήσεις που παίρνετε με ακρίβεια τις μετρήσεις ή τα προβλήματα με τον εξοπλισμό σας, η αποφυγή σφαλμάτων εντελώς είναι σχεδόν αδύνατη. Για να εξουδετερώσουν αυτό το ζήτημα, οι επιστήμονες καταβάλλουν κάθε δυνατή προσπάθεια για να ταξινομήσουν τα λάθη και να ποσοτικοποιήσουν οποιαδήποτε αβεβαιότητα στις μετρήσεις που κάνουν. Η εύρεση της διαφοράς μεταξύ συστηματικών και τυχαίων σφαλμάτων είναι ένα βασικό μέρος της μάθησης για το σχεδιασμό καλύτερων πειραμάτων και για την ελαχιστοποίηση τυχόν σφαλμάτων που διαπερνούν.
TL · DR (Πολύ μακρύ;
Συστηματικά σφάλματα προκύπτουν συνήθως από εξοπλισμό που δεν έχει βαθμονομηθεί σωστά. Κάθε μέτρηση που λαμβάνετε θα είναι λάθος από το ίδιο ποσό επειδή υπάρχει πρόβλημα με τη συσκευή μέτρησης. Τα τυχαία σφάλματα είναι αναπόφευκτα και προκύπτουν από δυσκολίες στη λήψη μετρήσεων ή την προσπάθεια μέτρησης ποσοτήτων που ποικίλλουν ανάλογα με το χρόνο. Αυτά τα σφάλματα θα κυμαίνονται αλλά γενικά συσσωρεύονται γύρω από την πραγματική τιμή.
Τι είναι τυχαίο λάθος;
Το τυχαίο σφάλμα περιγράφει σφάλματα που μεταβάλλονται λόγω της μη προβλεψιμότητας ή της αβεβαιότητας που είναι εγγενής στη διαδικασία μέτρησης ή της μεταβολής της ποσότητας που προσπαθείτε να μετρήσετε.
Ένας επιστήμονας που μετρούσε ένα έντομο, για παράδειγμα, θα προσπαθήσει να τοποθετήσει το έντομο στο μηδενικό σημείο ενός χάρακα ή μέτρησης ραβδί και να διαβάσει την τιμή στο άλλο άκρο. Ο ίδιος ο κυβερνήτης πιθανότατα θα μετρήσει μόνο μέχρι το πλησιέστερο χιλιοστό και η ανάγνωση αυτού με ακρίβεια μπορεί να είναι δύσκολη.Μπορείτε να υποτιμήσετε το πραγματικό μέγεθος του εντόμου ή να το υπερεκτίσετε, με βάση το πόσο καλά διαβάζετε την κλίμακα και την κρίση σας σχετικά με το πού σταματάει η κεφαλή του εντόμου. Το έντομο μπορεί επίσης να κινηθεί τόσο ελαφρώς από τη μηδενική θέση χωρίς να συνειδητοποιήσετε. Η επανάληψη της μέτρησης πολλές φορές αποδίδει πολλά διαφορετικά αποτελέσματα εξαιτίας αυτού, αλλά θα συσπειρώνονταν πιθανώς γύρω από την πραγματική τιμή.
Ομοίως, η λήψη μετρήσεων μιας ποσότητας που αλλάζει από στιγμή σε στιγμή οδηγεί σε τυχαίο σφάλμα. Η ταχύτητα ανέμου, για παράδειγμα, μπορεί να σηκωθεί και να πέσει σε διαφορετικά χρονικά σημεία. Αν πάρετε μια μέτρηση ένα λεπτό, πιθανότατα δεν θα είναι ακριβώς το ίδιο ένα λεπτό αργότερα. Και πάλι, οι επαναλαμβανόμενες μετρήσεις θα οδηγήσουν σε αποτελέσματα που κυμαίνονται αλλά συγκεντρώνονται γύρω από την πραγματική τιμή.
Τι είναι το συστηματικό σφάλμα;
Ένα συστηματικό σφάλμα είναι αυτό που προκύπτει από ένα επίμονο ζήτημα και οδηγεί σε ένα συνεκτικό σφάλμα στις μετρήσεις σας. Για παράδειγμα, εάν η ταινία μέτρησης έχει απλωθεί, τα αποτελέσματά σας θα είναι πάντα χαμηλότερα από την πραγματική τιμή. Ομοίως, εάν χρησιμοποιείτε ζυγαριές που δεν έχουν ρυθμιστεί εκ των προτέρων στο μηδέν, θα υπάρξει ένα συστηματικό σφάλμα που προκύπτει από το λάθος στη βαθμονόμηση (π.χ. εάν ένα πραγματικό βάρος 0 διαβάζει 5 γραμμάρια, 10 γραμμάρια θα διαβαστούν ως 15 και 15 γραμμάρια θα διαβαστούν ως 20).
Άλλες διαφορές μεταξύ συστηματικών και τυχαίων σφαλμάτων
Η κύρια διαφορά μεταξύ συστηματικών και τυχαίων σφαλμάτων είναι ότι τα τυχαία σφάλματα οδηγούν σε διακυμάνσεις γύρω από την πραγματική τιμή ως αποτέλεσμα της δυσκολίας λήψης μετρήσεων, ενώ τα συστηματικά σφάλματα οδηγούν σε προβλέψιμες και σταθερές αποκλίσεις από την πραγματική αξία λόγω προβλημάτων με τη βαθμονόμηση του εξοπλισμού σας. Αυτό οδηγεί σε δύο επιπλέον διαφορές που αξίζει να σημειωθεί.
Τα τυχαία σφάλματα είναι ουσιαστικά αναπόφευκτα, ενώ συστηματικά σφάλματα δεν είναι. Οι επιστήμονες δεν μπορούν να κάνουν τέλειες μετρήσεις, ανεξάρτητα από το πόσο ειδικευμένοι είναι. Αν η ποσότητα που μετράτε ποικίλλει από στιγμή σε στιγμή, δεν μπορείτε να την σταματήσετε να αλλάζει ενώ λαμβάνετε τη μέτρηση και ανεξάρτητα από το πόσο λεπτομερής είναι η κλίμακα, η ανάγνωση με ακρίβεια εξακολουθεί να αποτελεί πρόκληση. Τα καλά νέα είναι ότι η επανάληψη της μέτρησης σας πολλές φορές και η λήψη του μέσου όρου ελαχιστοποιεί αποτελεσματικά αυτό το ζήτημα.
Συστηματικά σφάλματα μπορεί να είναι δύσκολο να εντοπιστούν. Αυτό οφείλεται στο ότι ό, τι μετράτε θα είναι λάθος από το ίδιο (ή παρόμοιο) ποσό και ίσως να μην συνειδητοποιήσετε ότι υπάρχει κάποιο πρόβλημα. Ωστόσο, σε αντίθεση με τα τυχαία λάθη, μπορούν συχνά να αποφευχθούν εντελώς. Βαθμολογήστε σωστά τον εξοπλισμό σας πριν το χρησιμοποιήσετε και τα συστηματικά σφάλματα θα είναι πολύ λιγότερο πιθανό.