Obsah
- TL; DR (príliš dlho; neprečítané)
- Čo je náhodná chyba?
- Čo je systematická chyba?
- Iné rozdiely medzi systematickými a náhodnými chybami
Bez ohľadu na to, ako opatrný ste pri vykonávaní experimentov, pravdepodobne dôjde k experimentálnej chybe. Či už vďaka výzvam spojeným s presným meraním alebo problémom s vašim zariadením, je úplne nemožné vyhnúť sa chybám. Aby sa tomuto problému zabránilo, vedci sa snažia kategorizovať chyby a kvantifikovať akúkoľvek neistotu pri meraniach, ktoré robia. Zistenie rozdielu medzi systematickými a náhodnými chybami je kľúčovou súčasťou učenia sa navrhovania lepších experimentov a minimalizovania akýchkoľvek chýb, ktoré sa prelínajú.
TL; DR (príliš dlho; neprečítané)
Systematické chyby zvyčajne vyplývajú zo zariadenia, ktoré nie je správne kalibrované. Každé meranie, ktoré urobíte, bude nesprávne v rovnakej výške, pretože sa vyskytol problém s vaším meracím zariadením. Náhodným chybám sa nedá vyhnúť a sú dôsledkom ťažkostí pri meraní alebo pri pokusoch o meranie množstva, ktoré sa mení v čase. Tieto chyby budú kolísať, ale zvyčajne sa zhlukujú okolo skutočnej hodnoty.
Čo je náhodná chyba?
Náhodná chyba popisuje chyby, ktoré kolíšu v dôsledku nepredvídateľnosti alebo neistoty spojenej s procesom merania alebo zmeny množstva, ktoré sa snažíte merať.
Napríklad vedec, ktorý meria hmyz, by sa pokúsil umiestniť hmyz na nulový bod pravítka alebo meracej tyčinky a odčítal hodnotu na druhom konci. Pravítko samotné sa pravdepodobne zmeria iba na najbližší milimeter a jeho presné čítanie môže byť ťažké.Môžete podceňovať skutočnú veľkosť hmyzu alebo ho podceňovať na základe toho, ako dobre čítate mierku a podľa vášho úsudku, kde sa hlava hmyzu zastaví. Hmyz sa môže tiež pohybovať niekedy tak nepatrne z nulovej polohy bez toho, aby si to uvedomoval. Opakované meranie niekoľkokrát vedie k mnohým rôznym výsledkom, pravdepodobne by sa však zhlukovali okolo skutočnej hodnoty.
Podobne, meranie množstva, ktoré sa mení z času na čas, vedie k náhodnej chybe. Napríklad rýchlosť vetra sa môže v rôznych časových okamihoch zachytávať a klesať. Ak urobíte meranie o minútu, asi o minútu to pravdepodobne nebude rovnaké. Opakované merania opäť vedú k výsledkom, ktoré kolíšu, ale zhlukujú sa okolo skutočnej hodnoty.
Čo je systematická chyba?
Systematická chyba je chyba, ktorá je výsledkom pretrvávajúceho problému a vedie ku konzistentnej chybe vo vašich meraniach. Napríklad, ak bola vaša meracia páska roztiahnutá, vaše výsledky budú vždy nižšie ako skutočná hodnota. Podobne, ak používate váhy, ktoré neboli vopred nastavené na nulu, dôjde k systematickej chybe spôsobenej chybou v kalibrácii (napr. Ak skutočná hmotnosť 0 znie 5 gramov, 10 gramov sa bude čítať ako 15 a 15 gramov sa bude čítať ako 20).
Iné rozdiely medzi systematickými a náhodnými chybami
Hlavný rozdiel medzi systematickými a náhodnými chybami spočíva v tom, že náhodné chyby vedú k fluktuáciám okolo skutočnej hodnoty v dôsledku ťažkostí s meraním, zatiaľ čo systematické chyby vedú k predvídateľným a konzistentným odchýlkam od skutočnej hodnoty v dôsledku problémov s kalibráciou vášho zariadenia. To vedie k dvom ďalším rozdielom, ktoré stojí za zmienku.
Náhodným chybám sa v zásade nedá vyhnúť, zatiaľ čo systematickým chybám sa nedá vyhnúť. Vedci nemôžu robiť dokonalé merania bez ohľadu na to, ako sú kvalifikovaní. Ak sa množstvo, ktoré meriate z času na okamih líši, nemôžete zastaviť, aby sa počas merania zmenilo, a to bez ohľadu na to, ako podrobne je vaša stupnica, jej presné prečítanie predstavuje stále výzvu. Dobrou správou je, že opakované meranie niekoľkokrát a priemerné efektívne tento problém minimalizujú.
Systematické chyby môžu byť ťažké odhaliť. Je to preto, že všetko, čo zmeráte, bude zlé v rovnakej alebo podobnej výške a nemusíte si uvedomiť, že je problém vôbec. Na rozdiel od náhodných chýb sa im však často dá úplne vyhnúť. Pred použitím zariadenie správne kalibrujte a systematické chyby budú oveľa menej pravdepodobné.