Τι είναι ένα σταθερό σφάλμα;

Σε ένα επιστημονικό πείραμα, ένα σταθερό σφάλμα - επίσης γνωστό ως συστηματικό σφάλμα - είναι μια πηγή σφάλματος που κάνει τις μετρήσεις να αποκλίνουν σταθερά από την πραγματική τους αξία. Σε αντίθεση με τα τυχαία σφάλματα, το οποίο προκαλεί την απόκλιση των μετρήσεων με ποικίλα ποσά - είτε υψηλότερα είτε χαμηλότερες από τις πραγματικές τους τιμές - τα σταθερά σφάλματα προκαλούν την ίδια ποσότητα απόκλισης σε μία κατεύθυνση μόνο.

Τα σταθερά σφάλματα είναι δύσκολο να εντοπιστούν επειδή παραμένουν αμετάβλητα - υπό την προϋπόθεση, φυσικά, ότι οι πειραματικές συνθήκες και τα όργανα παραμένουν αμετάβλητα - ανεξάρτητα από το πόσες φορές επαναλαμβάνετε ένα πείραμα. Επιπλέον, παρόλο που τα σταθερά σφάλματα εισάγουν μια σταθερή προκατάληψη στο μέσο ή στο μέσο όρο των πειραματικών δεδομένων, καμία στατιστική ανάλυση των δεδομένων δεν μπορεί να ανιχνεύσει ένα σταθερό σφάλμα.

Ωστόσο, τα σταθερά σφάλματα μπορούν να εντοπιστούν και να εξαλειφθούν με διάφορους τρόπους. Εάν συγκρίνετε τα δικά σας πειραματικά αποτελέσματα με άλλα αποτελέσματα που έχουν ληφθεί από κάποιον άλλον χρησιμοποιώντας διαφορετική διαδικασία ή διαφορετικό εξοπλισμό, ενδέχεται να διαπιστώσετε ότι ένα συνεχές σφάλμα γίνεται εμφανές. Ομοίως, μπορεί να διαπιστώσετε ότι η προσαρμογή ή βαθμονόμηση της διαδικασίας ή του εξοπλισμού σας ή και των δύο είναι απαραίτητη για την επίτευξη του επιθυμητού αποτελέσματος. Υπό ορισμένες συνθήκες, ένα όργανο μέτρησης μπορεί να αλλάξει τη φυσική ποσότητα που σκοπεύει να μετρήσει. Εάν συνδέσετε ένα βολτόμετρο - μια συσκευή για τη μέτρηση της διαφοράς δυναμικού μεταξύ δύο σημείων - σε ένα κύκλωμα μεταφοράς χαμηλό ρεύμα ή υψηλή τάση, το ίδιο το βολτόμετρο γίνεται κύριο συστατικό του κυκλώματος και επηρεάζει την τάση μέτρηση.

Σημειώστε τη διαφορά μεταξύ μιας ακριβούς μέτρησης και μιας ακριβούς μέτρησης. Ένα όργανο ή σκάφος με λανθασμένες διαιρέσεις ή βαθμολογίες, στην κλίμακα μέτρησης θα παρέχει μια ακριβή μέτρηση, αλλά ένα με ένα συνεχές σφάλμα που προκαλείται από την ανακρίβεια των βαθμολογήσεων. Αυτός ο τύπος συνεχούς σφάλματος μπορεί να εξαλειφθεί πραγματοποιώντας την πειραματική διαδικασία σε μια αναφορά ποσότητα - για την οποία το ακριβές αποτέλεσμα είναι ήδη γνωστό - και εφαρμόζοντας οποιαδήποτε απαραίτητη διόρθωση σε άγνωστο ποσότητες.

Ορισμένοι τύποι εξοπλισμού μέτρησης, όπως αμπερόμετρα, βολτόμετρα, χρονόμετρα και θερμόμετρα ενδέχεται να υποφέρουν από έναν συγκεκριμένο τύπο σταθερού σφάλματος που είναι γνωστό ως "μηδενικό σφάλμα". Ένα αμπερόμετρο - μια συσκευή μέτρησης ηλεκτρικού ρεύματος σε αμπέρ - θα πρέπει θεωρητικά να διαβάζει ακριβώς το μηδέν όταν δεν υπάρχει ρεύμα εάν ρέει. Στην πράξη, ωστόσο, η συσκευή μπορεί να είναι ελαφρώς υψηλότερη ή χαμηλότερη. Αυτός ο τύπος σταθερού σφάλματος είναι απλός για διόρθωση επειδή ακόμη και αν ο εξοπλισμός δεν μπορεί να επαναφερθεί στο μηδέν, το μηδέν σφάλμα μπορεί να προστεθεί ή να αφαιρεθεί από οποιεσδήποτε επακόλουθες μετρήσεις.