Não importa o quão cuidadoso você seja ao conduzir experimentos, provavelmente haverá um erro experimental. Seja por meio dos desafios inerentes à realização das medições com precisão ou de problemas com seu equipamento, evitar o erro por completo é quase impossível. Para neutralizar esse problema, os cientistas fazem o possível para categorizar os erros e quantificar qualquer incerteza nas medições que fazem. Descobrir a diferença entre erros sistemáticos e aleatórios é uma parte fundamental do aprendizado de como projetar melhores experimentos e minimizar quaisquer erros que ocorram.
TL; DR (muito longo; Não li)
Erros sistemáticos geralmente resultam de equipamentos que não estão calibrados corretamente. Todas as medições que você fizer estarão erradas na mesma quantidade porque há um problema com o seu dispositivo de medição. Erros aleatórios são inevitáveis e resultam de dificuldades em fazer medições ou na tentativa de medir quantidades que variam com o tempo. Esses erros variam, mas geralmente se agrupam em torno do valor verdadeiro.
O que é erro aleatório?
O erro aleatório descreve os erros que flutuam devido à imprevisibilidade ou incerteza inerente ao seu processo de medição, ou a variação na quantidade que você está tentando medir.
Um cientista medindo um inseto, por exemplo, tentaria posicionar o inseto no ponto zero de uma régua ou régua e leria o valor na outra extremidade. A própria régua provavelmente medirá apenas até o milímetro mais próximo, e ler isso com precisão pode ser difícil. Você pode subestimar o tamanho real do inseto ou superestimá-lo, com base em quão bem você leu a escala e seu julgamento sobre onde a cabeça do inseto para. O inseto também pode se mover levemente da posição zero sem que você perceba. Repetir a medição várias vezes produz muitos resultados diferentes por causa disso, mas eles provavelmente se agrupariam em torno do valor verdadeiro.
Da mesma forma, fazer medições de uma quantidade que muda de momento a momento leva a um erro aleatório. A velocidade do vento, por exemplo, pode aumentar e diminuir em diferentes momentos. Se você fizer uma medição um minuto, provavelmente não será exatamente a mesma um minuto depois. Novamente, medições repetidas levarão a resultados que flutuam, mas se agrupam em torno do valor verdadeiro.
O que é erro sistemático?
Um erro sistemático é aquele que resulta de um problema persistente e leva a um erro consistente em suas medições. Por exemplo, se sua fita métrica foi esticada, seus resultados serão sempre inferiores ao valor real. Da mesma forma, se você estiver usando escalas que não foram definidas como zero de antemão, haverá um erro sistemático resultante do erro na calibração (por exemplo, se um peso verdadeiro de 0 for igual a 5 gramas, 10 gramas serão lidos como 15 e 15 gramas serão lidos como 20).
Outras diferenças entre erros sistemáticos e aleatórios
A principal diferença entre erros sistemáticos e aleatórios é que os erros aleatórios levam a flutuações em torno do valor verdadeiro como resultado da dificuldade de tomar medições, enquanto os erros sistemáticos levam a desvios previsíveis e consistentes do valor verdadeiro devido a problemas com a calibração de seu equipamento. Isso leva a duas diferenças extras que vale a pena observar.
Erros aleatórios são essencialmente inevitáveis, enquanto os erros sistemáticos não. Os cientistas não conseguem fazer medições perfeitas, não importa o quão habilidosos sejam. Se a quantidade que você está medindo varia de momento a momento, você não pode fazer com que ela pare de mudar enquanto você faça a medição, e não importa o quão detalhada seja sua escala, lê-la com precisão ainda representa um desafio. A boa notícia é que repetir a medição várias vezes e tirar a média minimiza efetivamente esse problema.
Erros sistemáticos podem ser difíceis de detectar. Isso ocorre porque tudo que você mede estará errado pelo mesmo valor (ou similar) e você pode não perceber que há um problema. No entanto, ao contrário dos erros aleatórios, muitas vezes eles podem ser totalmente evitados. Calibre seu equipamento adequadamente antes de usá-lo, e erros sistemáticos serão muito menos prováveis.