Diferența dintre erorile sistematice și aleatorii

Conţinut

• TL; DR (Prea lung; nu a citit)
• Ce este eroarea întâmplătoare?
• Ce este eroarea sistematică?
• Alte diferențe între erorile sistematice și aleatorii

Oricât de atent sunteți atunci când efectuați experimente, va exista probabil o eroare experimentală. Indiferent dacă este imposibil să prinși cu exactitate măsurătorile sau să ai probleme cu echipamentul, evitarea erorilor este imposibilă. Pentru a contracara această problemă, oamenii de știință fac tot posibilul pentru a clasifica erorile și pentru a cuantifica orice incertitudine în măsurătorile pe care le fac. Aflarea diferenței dintre erorile sistematice și aleatorii este o parte cheie a învățării proiectării mai bune experimente și a minimizării oricăror erori prin care se trece.

TL; DR (Prea lung; nu a citit)

De obicei, erorile sistematice rezultă din echipamente care nu sunt calibrate corect. Fiecare măsurare va fi greșită cu aceeași cantitate, deoarece există o problemă cu dispozitivul dvs. de măsurare. Erorile aleatorii sunt inevitabile și rezultă din dificultăți de a lua măsurători sau de a încerca să măsoare cantități care variază în timp. Aceste erori vor fluctua, dar în general se grupează în jurul valorii adevărate.

Ce este eroarea întâmplătoare?

Eroarea aleatorie descrie erorile care fluctuează din cauza imprevizibilității sau incertitudinii inerente în procesul dvs. de măsurare sau a variației cantității pe care încercați să o măsurați.

Un om de știință care măsoară o insectă, de exemplu, ar încerca să poziționeze insecta la punctul zero al unei rigle sau a unui baston de măsurare și ar citi valoarea la celălalt capăt. Domnitorul în sine se va măsura probabil până la cel mai apropiat milimetru, iar citirea acestui lucru cu precizie poate fi dificilă.Puteți subestima adevărata dimensiune a insectei sau o puteți supraestima, în funcție de cât de bine citiți cantarul și judecata dvs. cu privire la locul în care se oprește capul insectei. Insecta s-ar putea mișca mereu atât de ușor din poziția zero, fără să vă dați seama. Repetarea măsurătorilor de mai multe ori dă multe rezultate diferite din această cauză, dar probabil că se vor aglomera în jurul valorii adevărate.

În mod similar, luarea măsurătorilor unei cantități care se schimbă din moment în moment duce la eroare aleatorie. Viteza vântului, de exemplu, poate ridica și scădea în diferite puncte în timp. Dacă efectuați o măsurătoare un minut, probabil că nu va fi exact la fel un minut mai târziu. Din nou, măsurătorile repetate vor conduce la rezultate care fluctuează, dar se formează în jurul valorii adevărate.

Ce este eroarea sistematică?

O eroare sistematică este cea care rezultă dintr-o problemă persistentă și duce la o eroare consistentă în măsurătorile dvs. De exemplu, dacă banda dvs. de măsurare a fost întinsă, rezultatele dvs. vor fi întotdeauna mai mici decât valoarea reală. În mod similar, dacă utilizați cântare care nu au fost setate anterior la zero, va exista o eroare sistematică rezultată din greșeala de calibrare (de exemplu, dacă o greutate adevărată de 0 se citește ca 5 grame, 10 grame vor fi citite ca 15 și 15 grame vor citi ca 20).

Alte diferențe între erorile sistematice și aleatorii

Principala diferență între erorile sistematice și cele aleatorii este că erorile aleatorii duc la fluctuații în jurul valorii adevărate, ca urmare a dificultății de a lua măsurători, în timp ce erorile sistematice duc la plecări previzibile și coerente de la adevărata valoare din cauza problemelor cu calibrarea echipamentului tău. Acest lucru duce la două diferențe suplimentare care merită remarcate.

Erorile aleatorii sunt în esență inevitabile, în timp ce erorile sistematice nu sunt. Oamenii de știință nu pot lua măsurători perfecte, indiferent cât de pricepuți sunt. Dacă cantitatea pe care o măsurați variază de la un moment la altul, nu o puteți opri să schimbați în timp ce efectuați măsurarea și indiferent cât de detaliată este scara dvs., citirea ei cu acuratețe reprezintă încă o provocare. Vestea bună este că repetarea măsurătorii de mai multe ori și luarea mediei minimizează în mod eficient această problemă.

Erorile sistematice pot fi dificil de identificat. Acest lucru se datorează faptului că tot ceea ce măsurați va fi greșit cu aceeași (sau o sumă similară) și este posibil să nu vă dați seama că există o problemă. Cu toate acestea, spre deosebire de erorile aleatorii, acestea pot fi adesea evitate cu totul. Calibrați-vă echipamentul în mod corespunzător înainte de al utiliza, iar erorile sistematice vor fi mult mai puțin probabile.