Якою б обережною ви не були під час проведення експериментів, швидше за все, буде експериментальна помилка. Будь то через складні завдання, пов'язані з точним вимірюванням, чи проблеми з вашим обладнанням, уникнути помилок взагалі майже неможливо. Щоб протидіяти цій проблемі, вчені роблять все можливе, щоб класифікувати помилки та кількісно визначити будь-яку невизначеність у вимірах, які вони роблять. З’ясування різниці між систематичними та випадковими помилками є ключовою частиною навчання розробці кращих експериментів та мінімізації будь-яких помилок, які все-таки повзуть.
TL; ДР (занадто довгий; Не читав)
Систематичні помилки зазвичай виникають внаслідок неправильного калібрування обладнання. Кожне вимірювання буде неправильним на однакову величину, оскільки є проблема з вашим вимірювальним пристроєм. Випадкових помилок не уникнути і виникає внаслідок труднощів при вимірюванні або спробі виміряти величини, що змінюються з часом. Ці помилки будуть коливатися, але загалом групуються навколо справжнього значення.
Що таке випадкова помилка?
Випадкова помилка описує помилки, які коливаються внаслідок непередбачуваності або невизначеності, властивих вашому процесу вимірювання, або варіації кількості, яку ви намагаєтесь виміряти.
Наприклад, вчений, що вимірює комаху, спробував би розташувати комаху в нульовій точці лінійки або мірної палички, а значення зчитав на іншому кінці. Сама лінійка, мабуть, буде вимірювати лише з точністю до міліметра, і з точністю прочитати це може бути важко. Ви можете занизити справжній розмір комахи або переоцінити його, виходячи з того, наскільки добре ви читаєте шкалу та вашого судження про те, де зупиняється голова комахи. Комаха може також трохи рухатися з нульового положення, не усвідомлюючи цього. Повторення вимірювань кілька разів дає багато різних результатів через це, але вони, швидше за все, скупчуються навколо справжнього значення.
Подібним чином, вимірювання величини, яка змінюється від моменту до моменту, призводить до випадкової помилки. Наприклад, швидкість вітру може наростати і падати в різні моменти часу. Якщо ви зробите вимірювання одну хвилину, це, мабуть, не буде точно таким самим через хвилину. Знову ж таки, повторні вимірювання призведуть до результатів, які коливаються, але складаються навколо справжнього значення.
Що таке систематична помилка?
Систематична помилка - це помилка, яка виникає через постійну проблему та призводить до постійної помилки у вимірах. Наприклад, якщо ваша вимірювальна стрічка була розтягнута, ваші результати завжди будуть нижчими від справжнього значення. Подібним чином, якщо ви використовуєте шкали, які заздалегідь не були встановлені на нуль, буде систематична помилка, помилка в калібруванні (наприклад, якщо справжній вага 0 читається як 5 грамів, 10 грам буде читатися як 15, а 15 грамів буде читатися як 20).
Інші відмінності між систематичними та випадковими помилками
Основна різниця між систематичними та випадковими помилками полягає в тому, що випадкові помилки призводять до коливань навколо справжнього значення в результаті труднощів з прийняттям вимірювань, тоді як систематичні помилки призводять до передбачуваних і послідовних відхилень від справжнього значення через проблеми з калібруванням вашого обладнання. Це призводить до двох додаткових відмінностей, на які варто звернути увагу.
Випадкових помилок по суті не уникнути, а систематичних - ні. Вчені не можуть проводити ідеальні виміри, якими б кваліфікованими вони не були. Якщо кількість, яку ви вимірюєте, змінюється з кожним моментом, ви не можете змусити її перестати змінюватися, поки ви зробіть вимірювання, і незалежно від того, наскільки детальною є ваша шкала, її точне читання все одно позує a виклик. Хороша новина полягає в тому, що повторення вимірювань кілька разів і прийняття середнього значення ефективно мінімізує цю проблему.
Систематичні помилки може бути важко помітити. Це пов’язано з тим, що все, що ви вимірюєте, буде неправильним на однакову (або подібну) суму, і ви можете не усвідомлювати, що проблема є взагалі. Однак, на відміну від випадкових помилок, їх часто можна уникнути взагалі. Перед його використанням калібруйте обладнання належним чином, і систематичні помилки будуть набагато рідшими.