Nem számít, mennyire óvatos a kísérletek végrehajtása során, valószínűleg kísérleti hiba lesz. Akár a mérések pontos elvégzésével járó kihívások, akár a berendezés problémái, a hibák teljes elkerülése szinte lehetetlen. A probléma ellensúlyozása érdekében a tudósok mindent megtesznek a hibák kategorizálása és az esetleges bizonytalanság számszerűsítése érdekében. A szisztematikus és a véletlenszerű hibák közötti különbség megállapítása kulcsfontosságú eleme a jobb kísérletek megtervezésének és az áthúzódó hibák minimalizálásának.
TL; DR (túl hosszú; Nem olvastam)
A szisztematikus hibák általában nem megfelelően kalibrált berendezésekből származnak. Minden elvégzett mérés ugyanannyival hibás lesz, mert probléma van a mérőeszközével. A véletlenszerű hibák elkerülhetetlenek, és a mérések nehézségei vagy az időtől függő mennyiségek mérésének megkísérléséből adódnak. Ezek a hibák ingadozni fognak, de általában a valódi érték köré csoportosulnak.
Mi a véletlenszerű hiba?
A véletlenszerű hiba olyan hibákat ír le, amelyek a mérési folyamatban rejlő kiszámíthatatlanság vagy bizonytalanság, vagy a mérni kívánt mennyiség változása miatt ingadoznak.
A rovart mérő tudós például megpróbálja a vonalzó vagy mérőpálca nulla pontjára helyezni a rovart, és a másik végén leolvassa az értéket. Maga az uralkodó valószínűleg csak a legközelebbi milliméterre fog mérni, és ennek pontos megolvasása nehéz lehet. Alábecsülheti a rovar valódi méretét, vagy túlbecsülheti annak alapján, hogy mennyire jól olvassa el a mérleget, és megítélése szerint a rovar feje hol áll meg. A rovar is előfordulhat, hogy enyhén mozog a nulla helyzetből, anélkül, hogy észrevenné. A mérés többszöri megismétlése sokféle eredményt ad emiatt, de valószínűleg a valós érték köré csoportosulna.
Hasonlóképpen egy pillanatról pillanatra változó mennyiség mérése véletlenszerű hibához vezet. A szélsebesség például az idő különböző pontjain megélénkülhet és leeshet. Ha egy percet vesz egy mérést, akkor valószínűleg egy perc múlva nem lesz teljesen ugyanaz. Ismételten ismételt mérések eredményeként ingadoznak, de a valós érték körül csoportosulnak.
Mi a szisztematikus hiba?
Szisztematikus hiba az, amely egy állandó problémából ered, és következetes hibához vezet a méréseiben. Például, ha a mérőszalagot kinyújtották, az eredményei mindig alacsonyabbak lesznek, mint a valódi érték. Hasonlóképpen, ha olyan skálákat használ, amelyeket előzőleg nem állítottak nulla értékre, szisztematikus hiba lesz a hiba a kalibrálásban (pl. ha a 0 valódi súlya 5 gramm, 10 gramm 15, 15 gramm pedig 20).
Egyéb különbségek a szisztematikus és a véletlenszerű hibák között
A fő különbség a szisztematikus és véletlenszerű hibák között az, hogy a véletlenszerű hibák a valós érték körüli ingadozásokhoz vezetnek a mérések, míg a szisztematikus hibák kiszámítható és következetes eltérésekhez vezetnek a valódi értéktől a kalibrálási problémák miatt felszerelés. Ez két extra különbséghez vezet, amelyeket érdemes figyelembe venni.
A véletlenszerű hibák lényegében elkerülhetetlenek, míg a szisztematikus hibák nem. A tudósok nem tudnak tökéletes méréseket végrehajtani, bármilyen ügyesek is. Ha az Ön által mért mennyiség pillanatról pillanatra változik, akkor nem teheti meg, hogy közben ne változzon végezze el a mérést, és bármennyire is részletes a skálája, annak pontos elolvasása még mindig a kihívás. A jó hír az, hogy a mérés többszöri megismétlése és az átlag felhasználása hatékonyan minimalizálja ezt a problémát.
A szisztematikus hibákat nehéz lehet észrevenni. Ez azért van, mert minden, amit mér, ugyanazon (vagy hasonló) összeggel téves, és lehet, hogy egyáltalán nem veszi észre, hogy van valami probléma. A véletlenszerű hibáktól eltérően azonban gyakran teljesen elkerülhetők. Használat előtt kalibrálja megfelelően a berendezést, és a szisztematikus hibák sokkal kevésbé valószínűek.