Forskellen mellem systematiske og tilfældige fejl

Uanset hvor forsigtig du er, når du udfører eksperimenter, vil der sandsynligvis være en eksperimentel fejl. Uanset om det er vanskeligt at tage målene præcist eller problemer med dit udstyr, er det næsten umuligt at undgå fejl helt og holdent. For at imødegå dette problem gør videnskabsmænd deres bedste for at kategorisere fejl og kvantificere enhver usikkerhed i målinger de foretager. At finde ud af forskellen mellem systematiske og tilfældige fejl er en vigtig del af at lære at designe bedre eksperimenter og at minimere eventuelle fejl, der kryber gennem.

TL; DR (for lang tid, ikke læst)

Systematiske fejl skyldes normalt udstyr, der ikke er korrekt kalibreret. Hver måling du tager, vil være forkert med samme mængde, fordi der er et problem med din måleenhed. Tilfældige fejl er uundgåelige og skyldes vanskeligheder ved at måle eller forsøge at måle mængder, der varierer med tiden. Disse fejl vil fluktuere, men generelt klynge omkring den sande værdi.

Hvad er tilfældig fejl?

Tilfældig fejl beskriver fejl, der svinger på grund af uforudsigelighed eller usikkerhed, der er forbundet med din måleproces eller variationen i den mængde du forsøger at måle.

En videnskabsmand, der måler et insekt, for eksempel, ville forsøge at placere insektet på nulpunktet for en linjal eller målepind og læse værdien i den anden ende . Herskeren selv vil nok kun måle ned til nærmeste millimeter, og det kan være svært at læse dette med præcision. Du kan undervurdere insektets sande størrelse eller overvurdere den, baseret på hvor godt du læser skalaen og din bedømmelse om hvor insektets hoved stopper. Insektet kan også bevæge sig lige så lidt fra nulstillingen uden at du indser det. Gentagelse af måling flere gange giver mange forskellige resultater på grund af dette, men de ville sandsynligvis klynge omkring den sande værdi.

På samme måde fører målinger af en mængde, der ændrer sig fra øjeblik til øjeblik, til tilfældig fejl. Vindhastighed kan for eksempel afhente og falde fra forskellige tidspunkter. Hvis du tager en måling et minut, vil det nok ikke være lige det samme et minut senere. Igen vil gentagne målinger føre til resultater, der svinger, men klynge omkring den sande værdi.

Hvad er systematisk fejl?

En systematisk fejl er en, der skyldes et vedvarende problem og fører til en konsistent fejl i dine målinger. For eksempel, hvis dit målebånd er blevet strakt ud, vil dine resultater altid være lavere end den sande værdi. På samme måde, hvis du bruger skalaer, der ikke tidligere er indstillet til nul, vil der være en systematisk fejl som følge af fejlen i kalibreringen (fx hvis en ægte vægt på 0 er 5 gram, vil 10 gram læses som 15 og 15 gram vil læses som 20).

Andre forskelle mellem systematiske og tilfældige fejl

Hovedforskellen mellem systematiske og tilfældige fejl er, at tilfældige fejl fører til udsving omkring den sande værdi som en Resultat af vanskeligheder ved at tage målinger, mens systematiske fejl fører til forudsigelige og ensartede afvigelser fra den sande værdi på grund af problemer med kalibrering af dit udstyr. Dette fører til to ekstra forskelle, der er værd at bemærke.

Tilfældige fejl er i det væsentlige uundgåelige, mens systematiske fejl ikke er. Forskere kan ikke tage perfekte målinger, uanset hvor dygtige de er. Hvis mængden du måler varierer fra øjeblik til øjeblik, kan du ikke stoppe med at ændre sig, mens du måler, og uanset hvor detaljeret din skala er, læser den præcist, udgør det stadig en udfordring. Den gode nyhed er at gentage din måling flere gange og tage gennemsnittet effektivt minimerer dette problem.

Systematiske fejl kan være vanskelige at få øje på. Dette skyldes, at alt, hvad du måler, vil være forkert med det samme (eller et tilsvarende) beløb, og du kan ikke indse, at der er et problem overhovedet. Men i modsætning til tilfældige fejl kan de ofte undgås helt. Kalibrér dit udstyr korrekt, inden du bruger det, og systematiske fejl vil være meget mindre sandsynlige.