הגדרות של משתנים בקרה, קבועים, עצמאיים ותלויים בניסוי מדעי

מטרת הניסוי היא לעזור לנסיין להגדיר את הקשר בין שני חלקים של תהליך או תגובה טבעיים. הגורמים שיכולים לשנות את הערך במהלך ניסוי או בין ניסויים, כמו טמפרטורת מים, נקראים משתנים, בעוד אלה שנשארים זהים, כמו תאוצה בגלל כוח המשיכה במקום מסוים, נקראים קבועים.

קבועים ניסיוניים הם ערכים שאינם משתנים במהלך הניסויים או בין הניסויים. כוחות טבעיים ותכונות רבים, כמו מהירות האור ומשקל האטום של זהב, הם קבועים ניסיוניים. במקרים מסוימים, נכס יכול להיחשב קבוע למטרות ניסוי למרות שהוא מבחינה טכנית יכול להשתנות בנסיבות מסוימות. נקודת הרתיחה של המים משתנה עם הגובה והתאוצה עקב כוח המשיכה פוחתת עם מרחק מכדור הארץ, אך לצורך ניסויים במקום אחד אלה יכולים להיחשב גם כקבועים.

המשתנה הבלתי תלוי בניסוי הוא המשתנה שערכו המדען משתנה באופן שיטתי בכדי לראות איזו השפעה יש לשינויים. בניסוי מעוצב יש רק משתנה עצמאי אחד על מנת לקיים מבחן הוגן. אם הנסיין היה משנה שני משתנים או יותר, יהיה קשה יותר להסביר מה גרם לשינויים בתוצאות הניסוי. לדוגמה, מישהו שמנסה למצוא כמה מהר מים רותחים יכול לשנות את נפח המים או את טמפרטורת החימום, אך לא את שניהם.

משתנה תלוי הוא מה שהנסיין מתבונן כדי למצוא את ההשפעה של שינוי שיטתי של המשתנה הבלתי תלוי. בעוד שלניסוי עשויים להיות משתנים תלויים מרובים, זה הכי חכם למקד את הניסוי משתנה תלוי אחד כך שהקשר בינו לבין המשתנה הבלתי תלוי יכול להיות ברור מְבוּדָד. לדוגמא, ניסוי יכול לבחון כמה סוכר יכול להתמוסס בנפח מים מוגדר בטמפרטורות שונות. הנסיין משנה באופן שיטתי את הטמפרטורה (משתנה בלתי תלוי) כדי לראות את השפעתה על כמות הסוכר המומס (משתנה תלוי).

משתנה מבוקר הוא משתנה שיכול להשתנות, אך הנסיין בכוונה שומר קבוע על מנת לבודד בצורה ברורה יותר את הקשר בין המשתנה הבלתי תלוי למשתנה התלוי. לדוגמא, ניסוי שבדק את הקשר בין כמה צמחי אור שמש מקבלים (משתנה עצמאי) וכמה הם גדלים (משתנה תלוי) צריך לוודא שאף אחד מהשני גורמים משתנים. הנסיין צריך לשלוט בכמה מים הצמחים מקבלים ומתי, באיזה סוג אדמה הם נטועים, וכמה שיותר משתנים אחרים.