Содержание
- TL; DR (слишком долго; не читал)
- Что такое случайная ошибка?
- Что такое систематическая ошибка?
- Другие различия между систематическими и случайными ошибками
Независимо от того, насколько вы осторожны при проведении экспериментов, скорее всего, будет ошибка эксперимента. Будь то из-за проблем, присущих точному измерению, или проблем с вашим оборудованием, избежать ошибки в целом практически невозможно. Чтобы противодействовать этой проблеме, ученые делают все возможное, чтобы классифицировать ошибки и количественно определить любую неопределенность в измерениях, которые они делают. Выявление различий между систематическими и случайными ошибками является ключевой частью обучения планированию более совершенных экспериментов и минимизации любых ошибок, которые действительно проскальзывают.
TL; DR (слишком долго; не читал)
Систематические ошибки обычно возникают из-за неправильной калибровки оборудования. Каждое ваше измерение будет ошибочным на одну и ту же величину, потому что есть проблема с вашим измерительным устройством. Случайные ошибки неизбежны и являются результатом трудностей при проведении измерений или попыток измерить величины, которые меняются со временем. Эти ошибки будут колебаться, но, как правило, сгущаются вокруг истинного значения.
Что такое случайная ошибка?
Случайная ошибка - это ошибки, которые колеблются из-за непредсказуемости или неопределенности, присущей вашему процессу измерения, или из-за разницы в количестве, которое вы пытаетесь измерить.
Например, ученый, измеряющий насекомое, попытается расположить насекомое в нулевой точке линейки или измерительной палочки и прочитать значение на другом конце. Сама линейка, вероятно, будет измерять только с точностью до миллиметра, и прочитать это с точностью может быть сложно.Вы можете недооценивать истинный размер насекомого или переоценивать его, основываясь на том, насколько хорошо вы прочитали шкалу и на своем суждении относительно того, где останавливается голова насекомого. Кроме того, насекомое может немного сдвинуться с нулевой позиции, даже если вы этого не понимаете. Повторение измерения несколько раз дает много разных результатов из-за этого, но они, скорее всего, сгруппируются вокруг истинного значения.
Аналогично, измерение величины, которая меняется от момента к моменту, приводит к случайной ошибке. Например, скорость ветра может возрастать и уменьшаться в разные моменты времени. Если вы проведете измерение в течение одной минуты, вероятно, через минуту оно не будет точно таким же. Опять же, повторные измерения приведут к результатам, которые колеблются, но группируются вокруг истинного значения.
Что такое систематическая ошибка?
Систематическая ошибка - это ошибка, которая возникает из-за постоянной проблемы и приводит к постоянной ошибке в ваших измерениях. Например, если ваша измерительная лента была растянута, ваши результаты всегда будут ниже истинного значения. Точно так же, если вы используете весы, которые не были предварительно установлены на ноль, будет возникать систематическая ошибка в результате ошибки в калибровке (например, если истинный вес 0 читается как 5 грамм, 10 грамм будет читаться как 15 и 15 грамм будут читать как 20).
Другие различия между систематическими и случайными ошибками
Основное различие между систематическими и случайными ошибками состоит в том, что случайные ошибки приводят к колебаниям вокруг истинного значения в результате затруднений при проведении измерений, тогда как систематические ошибки приводят к предсказуемым и последовательным отклонениям от истинного значения из-за проблем с калибровкой вашего оборудования. Это приводит к двум дополнительным различиям, которые стоит отметить.
Случайные ошибки неизбежны, а систематические - нет. Ученые не могут провести идеальные измерения, независимо от их квалификации. Если измеряемая вами величина меняется от момента к моменту, вы не сможете остановить ее изменение во время измерения, и независимо от того, насколько детализирована ваша шкала, ее точное считывание по-прежнему представляет собой проблему. Хорошей новостью является то, что повторение измерений несколько раз и получение среднего значения эффективно сводит эту проблему к минимуму.
Систематические ошибки могут быть трудно обнаружить. Это потому, что все, что вы измеряете, будет неправильным на ту же (или аналогичную) сумму, и вы можете вообще не осознавать, что есть проблема. Однако, в отличие от случайных ошибок, их часто можно полностью избежать. Откалибруйте свое оборудование перед использованием, и систематические ошибки будут гораздо менее вероятными.