Kad ir kaip elgiatės atliekant eksperimentus, greičiausiai bus eksperimentinė klaida. Nesvarbu, ar susiduriate su iššūkiais, susijusiais su tiksliu matavimu, ar su jūsų įrangos problemomis, visiškai išvengti klaidų yra beveik neįmanoma. Norėdami neutralizuoti šią problemą, mokslininkai daro viską, kad būtų suskirstytos klaidos ir kiekybiškai įvertintas jų atliktų matavimų neapibrėžtumas. Sisteminių ir atsitiktinių klaidų skirtumo išsiaiškinimas yra pagrindinė dalis mokantis kurti geresnius eksperimentus ir kuo labiau sumažinti klaidas.
TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)
Sisteminės klaidos dažniausiai atsiranda dėl netinkamai sukalibruotos įrangos. Kiekvienas matavimas, kurį atliksite, bus neteisingas tuo pačiu dydžiu, nes kilo problemų dėl jūsų matavimo prietaiso. Atsitiktinių klaidų neišvengiama ir jos kyla dėl sunkumų atliekant matavimus ar bandant išmatuoti kiekiui skirtingus laiko pokyčius. Šios klaidos svyruos, bet paprastai suskirstys tikrąją vertę.
Kas yra atsitiktinė klaida?
Atsitiktinė klaida apibūdina klaidas, kurios svyruoja dėl nenuspėjamumo ar neapibrėžtumo, būdingo jūsų matavimo procesui, arba kiekio, kurį bandote išmatuoti, kitimo.
Pavyzdžiui, vabzdį matuojantis mokslininkas bandė vabzdį pastatyti ties nuliniu liniuotės ar matavimo lazdelės tašku, o vertę perskaitė kitame gale. Pats valdovas greičiausiai išmatuos tik milimetro tikslumu, o tiksliai tai perskaityti gali būti sunku. Galite nuvertinti tikrąjį vabzdžio dydį arba jį pervertinti, atsižvelgdami į tai, kaip gerai skaitote skalę, ir savo sprendimą, kur sustoja vabzdžio galva. Vabzdys taip pat gali taip lengvai judėti iš nulinės padėties, pats to nenutuokdamas. Kartojant matavimą kelis kartus, gaunami daug skirtingų rezultatų, tačiau jie greičiausiai susitelks ties tikrąją verte.
Panašiai, matuojant dydį, kuris keičiasi kiekvieną akimirką, atsiranda atsitiktinė klaida. Pavyzdžiui, vėjo greitis gali padidėti ir nukristi skirtingais laiko momentais. Jei matuosite vieną minutę, po minutės tikriausiai nebus taip. Vėlgi, pakartotinai atlikus matavimus, rezultatai bus svyruojantys, bet susidedantys iš tikrųjų vertės.
Kas yra sisteminė klaida?
Sisteminė klaida yra ta, kuri kyla dėl nuolatinės problemos ir lemia nuolatinę matavimų klaidą. Pavyzdžiui, jei jūsų matavimo juosta buvo ištempta, jūsų rezultatai visada bus mažesni už tikrąją vertę. Panašiai, jei naudojate svarstykles, kurios iš anksto nenustatytos į nulį, bus sisteminė klaida dėl kalibravimo klaida (pvz., jei tikrasis 0 svoris yra 5 gramai, 10 gramų bus 15, o 15 gramų - kaip 20).
Kiti sisteminių ir atsitiktinių klaidų skirtumai
Pagrindinis skirtumas tarp sisteminių ir atsitiktinių klaidų yra tas, kad atsitiktinės klaidos lemia tikrosios vertės svyravimus dėl sunkumų imant matavimai, tuo tarpu sistemingos klaidos lemia ir nuoseklų nukrypimą nuo tikrosios vertės dėl jūsų kalibravimo problemų įranga. Tai lemia du papildomus skirtumus, į kuriuos verta atkreipti dėmesį.
Atsitiktinių klaidų iš esmės negalima išvengti, o sisteminių klaidų - ne. Mokslininkai negali atlikti tobulų matavimų, kad ir kokie jie būtų kvalifikuoti. Jei jūsų matuojamas kiekis kiekvieną akimirką skiriasi, negalite priversti jo nustoti keistis atlikite matavimą ir nesvarbu, kokia išsami jūsų skalė, jį tiksliai perskaičius vis tiek kyla a iššūkis. Geros naujienos yra tai, kad pakartojus matavimą kelis kartus ir atsižvelgiant į vidurkį, ši problema sumažėja.
Sistemines klaidas gali būti sunku pastebėti. Taip yra dėl to, kad viskas, ką matuojate, bus neteisinga ta pačia (arba panašia) suma ir galbūt nesuprasite, kad iš viso yra problema. Tačiau, skirtingai nuo atsitiktinių klaidų, jų dažnai galima išvengti. Tinkamai sukalibruokite įrangą prieš ją naudodami, o sisteminės klaidos bus kur kas mažiau tikėtinos.