Sisältö
- TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
- Mikä on satunnainen virhe?
- Mikä on systemaattinen virhe?
- Muut erot systemaattisten ja satunnaisten virheiden välillä
Riippumatta siitä, kuinka varovainen olet tekeessäsi kokeita, todennäköisesti tapahtuu kokeellinen virhe. Mittausten tarkkaan ottamiseen liittyvien haasteiden tai laitteisiin liittyvien ongelmien kautta virheiden välttäminen on lähes mahdotonta. Tämän asian torjumiseksi tutkijat tekevät parhaansa luokitellaan virheet ja kvantitatiivisesti mittausten epävarmuustekijät. Järjestelmällisten ja satunnaisten virheiden välisen eron selvittäminen on tärkeä osa oppimista suunnittelemaan parempia kokeita ja minimoimaan virheet, jotka hiipivät läpi.
TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
Järjestelmälliset virheet johtuvat yleensä laitteista, joita ei ole kalibroitu oikein. Jokainen tekemäsi mittaus on väärin saman verran, koska mittauslaitteessasi on ongelma. Satunnaiset virheet ovat väistämättömiä, ja ne johtuvat vaikeuksista suorittaa mittauksia tai yrittää mitata ajan kuluessa vaihtelevia määriä. Nämä virheet vaihtelevat, mutta yleensä ryhmittyvät todellisen arvon ympärille.
Mikä on satunnainen virhe?
Satunnainen virhe kuvaa virheitä, jotka vaihtelevat mittausprosessiisi liittyvän arvaamattomuuden tai epävarmuuden tai mitattavan määrän vaihtelun takia.
Esimerkiksi hyönteistä mittaava tutkija yrittää sijoittaa hyönteisen viivaimen tai mittatikun nollapisteeseen ja lukea arvon toisesta päästä. Itse hallitsija mittaa todennäköisesti vain lähimpään millimetriin, ja tämän tarkkuuslukeminen voi olla vaikeaa.Voit aliarvioida hyönteisen todellisen koon tai yliarvioida sen perustuen siihen, kuinka hyvin luet asteikon ja arvioit siitä, missä hyönteisen pää pysähtyy. Hyönteinen voi myös liikkua koskaan niin vähän nolla-asennosta, ettet ymmärrä. Mittauksen toistaminen useita kertoja antaa tästä johtuen monia erilaisia tuloksia, mutta ne todennäköisesti ryhmittyvät todellisen arvon ympärille.
Samoin hetkestä muuttuvan määrän mittaaminen johtaa satunnaiseen virheeseen. Esimerkiksi tuulen nopeus voi nousta ja pudota eri ajankohtina. Jos mittaat minuutin, se ei todennäköisesti ole täsmälleen sama minuutti myöhemmin. Toistuvat mittaukset johtavat jälleen tuloksiin, jotka vaihtelevat, mutta ryhmittyvät todellisen arvon ympärille.
Mikä on systemaattinen virhe?
Järjestelmällinen virhe on virhe, joka johtuu jatkuvasta ongelmasta ja johtaa jatkuvaan virheeseen mittauksissa. Esimerkiksi, jos mittausteippi on ojennettu, tulokset ovat aina alhaisemmat kuin todellinen arvo. Samoin, jos käytät asteikkoja, joita ei ole asetettu etukäteen nollaan, kalibrointivirheestä johtuu systemaattinen virhe (esim. Jos todellinen paino 0 on 5 grammaa, 10 grammaa luetaan 15 ja 15 grammaa luetaan luvuksi 20).
Muut erot systemaattisten ja satunnaisten virheiden välillä
Suurin ero systemaattisten ja satunnaisten virheiden välillä on se, että satunnaiset virheet johtavat todellisen arvon vaihteluihin mittausvaikeuksien seurauksena, kun taas systemaattiset virheet johtavat ennustettaviin ja johdonmukaisiin poikkeamisiin todellisesta arvosta laitteiden kalibrointiongelmien vuoksi. Tämä johtaa kahta ylimääräistä eroa, jotka on syytä huomata.
Satunnaiset virheet ovat olennaisesti väistämättömiä, kun taas systemaattiset virheet eivät ole. Tutkijat eivät voi tehdä täydellisiä mittauksia riippumatta siitä, kuinka päteviä he ovat. Jos mittaamasi määrä vaihtelee hetkestä lähtien, et voi lopettaa sen muutosta, kun otat mittauksen, ja riippumatta siitä, kuinka yksityiskohtainen mittakaavasi lukeminen oikein asettaa silti haasteen. Hyvä uutinen on, että mittauksen toistaminen useita kertoja ja keskiarvon ottaminen minimoi tämän ongelman.
Järjestelmällisiä virheitä voi olla vaikea havaita. Tämä johtuu siitä, että kaikki mittauksesi on väärin samalla (tai vastaavalla) määrällä, ja et ehkä ymmärrä, että ongelma on ollenkaan. Toisin kuin satunnaisvirheet, niitä voidaan kuitenkin välttää kokonaan. Kalibroi laitteesi oikein ennen sen käyttöä, ja systemaattiset virheet ovat paljon vähemmän todennäköisiä.