Hoe voorzichtig u ook bent bij het uitvoeren van experimenten, er zal waarschijnlijk een experimentele fout optreden. Of het nu gaat om de uitdagingen die inherent zijn aan het nauwkeurig uitvoeren van de metingen of problemen met uw apparatuur, fouten vermijden is bijna onmogelijk. Om dit probleem tegen te gaan, doen wetenschappers hun best om fouten te categoriseren en eventuele onzekerheid in metingen die ze maken te kwantificeren. Het verschil ontdekken tussen systematische en willekeurige fouten is een belangrijk onderdeel van het leren ontwerpen van betere experimenten en het minimaliseren van eventuele fouten die erdoorheen sluipen.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Systematische fouten zijn meestal het gevolg van apparatuur die niet correct is gekalibreerd. Elke meting die u doet, zal in dezelfde mate verkeerd zijn omdat er een probleem is met uw meetapparaat. Willekeurige fouten zijn onvermijdelijk en zijn het gevolg van moeilijkheden bij het nemen van metingen of pogingen om hoeveelheden te meten die met de tijd variëren. Deze fouten zullen fluctueren, maar clusteren over het algemeen rond de werkelijke waarde.
Wat is een willekeurige fout?
Willekeurige fouten beschrijven fouten die fluctueren vanwege de onvoorspelbaarheid of onzekerheid die inherent zijn aan uw meetproces, of de variatie in de hoeveelheid die u probeert te meten.
Een wetenschapper die een insect meet, zou bijvoorbeeld proberen het insect op het nulpunt van een liniaal of meetlat te plaatsen en de waarde aan het andere uiteinde af te lezen. De liniaal zelf meet waarschijnlijk alleen tot op de millimeter nauwkeurig en het kan moeilijk zijn om dit nauwkeurig te lezen. U kunt de ware grootte van het insect onderschatten of overschatten, gebaseerd op hoe goed u de schaal leest en uw oordeel over waar de kop van het insect stopt. Het insect kan ook een heel klein beetje vanuit de nulpositie bewegen zonder dat je het doorhebt. Het meerdere keren herhalen van de meting levert hierdoor veel verschillende resultaten op, maar ze zullen waarschijnlijk rond de werkelijke waarde clusteren.
Evenzo leidt het meten van een hoeveelheid die van moment tot moment verandert tot willekeurige fouten. Windsnelheid kan bijvoorbeeld op verschillende tijdstippen toenemen en afnemen. Als je de ene minuut een meting doet, is deze waarschijnlijk een minuut later niet meer precies hetzelfde. Nogmaals, herhaalde metingen zullen leiden tot resultaten die fluctueren maar rond de werkelijke waarde clusteren.
Wat is een systematische fout?
Een systematische fout is een fout die het gevolg is van een hardnekkig probleem en leidt tot een consistente fout in uw metingen. Als uw meetlint bijvoorbeeld is uitgerekt, zullen uw resultaten altijd lager zijn dan de werkelijke waarde. Evenzo, als u schalen gebruikt die niet vooraf op nul zijn ingesteld, zal er een systematische fout optreden als gevolg van de fout in de kalibratie (bijv. als een echt gewicht van 0 wordt weergegeven als 5 gram, wordt 10 gram weergegeven als 15 en 15 gram als 20).
Andere verschillen tussen systematische en willekeurige fouten
Het belangrijkste verschil tussen systematische en willekeurige fouten is dat willekeurige fouten leiden tot fluctuaties rond de werkelijke waarde als gevolg van moeilijkheidsgraad metingen, terwijl systematische fouten leiden tot voorspelbare en consistente afwijkingen van de werkelijke waarde als gevolg van problemen met de kalibratie van uw uitrusting. Dit leidt tot twee extra verschillen die het vermelden waard zijn.
Willekeurige fouten zijn in wezen onvermijdelijk, terwijl systematische fouten dat niet zijn. Wetenschappers kunnen geen perfecte metingen doen, hoe bekwaam ze ook zijn. Als de hoeveelheid die je meet van moment tot moment varieert, kun je niet stoppen met veranderen terwijl je while neem de meting, en hoe gedetailleerd uw schaal ook is, het nauwkeurig lezen ervan vormt nog steeds een uitdaging. Het goede nieuws is dat als u uw meting meerdere keren herhaalt en het gemiddelde neemt, dit probleem wordt geminimaliseerd.
Systematische fouten kunnen moeilijk te herkennen zijn. Dit komt omdat alles wat u meet met dezelfde (of een vergelijkbare) hoeveelheid verkeerd is en u zich misschien niet realiseert dat er een probleem is. In tegenstelling tot willekeurige fouten kunnen ze echter vaak helemaal worden vermeden. Kalibreer uw apparatuur goed voordat u deze gebruikt, en systematische fouten zullen veel minder waarschijnlijk zijn.