Forskellen mellem systematiske og tilfældige fejl

Ligegyldigt hvor omhyggelig du er, når du udfører eksperimenter, vil der sandsynligvis være en eksperimentel fejl. Uanset om det er umuligt at undgå fejl helt uanset om det er gennem de udfordringer, der følger med at tage målingerne nøjagtigt eller problemer med dit udstyr. For at modvirke dette problem gør forskere 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 minimere eventuelle fejl, der kryber igennem.

TL; DR (for lang; ikke læst)

Systematiske fejl skyldes normalt udstyr, der ikke er korrekt kalibreret. Hver måling, du foretager, vil være forkert med den samme mængde, fordi der er et problem med din måleenhed. Tilfældige fejl er uundgåelige og skyldes vanskeligheder ved målinger eller forsøg på at måle mængder, der varierer med tiden. Disse fejl vil svinge, men generelt klynge sig omkring den sande værdi.
Hvad er tilfældig fejl?

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

En videnskabsmand, der måler et insekt, for eksempel, ville prøve at placere insektet på nulpunktet for en lineal eller målepind og læse værdien i den anden ende. Linealen selv vil sandsynligvis kun måle sig ned til den nærmeste millimeter, og det kan være vanskeligt at læse dette med præcision. Du kan undervurdere den sande størrelse af insektet eller overvurdere det, baseret på hvor godt du læser skalaen og din vurdering af, hvor insektets hoved stopper. Insektet bevæger sig måske også nogensinde så lidt fra nulstillingen uden at du er klar over det. Gentagelse af målingen flere gange giver mange forskellige resultater på grund af dette, men de vil sandsynligvis klynge sig omkring den sande værdi.

Tilsvarende at målinger af en mængde, der ændrer sig fra øjeblik til øjeblik, fører til tilfældig fejl. Vindhastighed kan for eksempel hente og falde på forskellige tidspunkter. Hvis du tager et mål et minut, vil det sandsynligvis ikke være nøjagtigt det samme et minut senere. Igen vil gentagne målinger føre til resultater, der svinger, men klynger sig omkring den sande værdi.
Hvad er systematisk fejl?

En systematisk fejl er en, der er resultatet af et vedvarende problem og fører til en konsekvent fejl i din målinger. For eksempel, hvis dit målebånd er strækket ud, vil dine resultater altid være lavere end den sande værdi. Tilsvarende, hvis du bruger skalaer, der ikke er indstillet til nul på forhånd, vil der være en systematisk fejl, der skyldes fejlen i kalibreringen (f.eks. Hvis en ægte vægt på 0 læser som 5 gram, vil 10 gram læse som 15 og 15 gram læses som 20).
Andre forskelle mellem systematiske og tilfældige fejl

Den største forskel mellem systematiske og tilfældige fejl er, at tilfældige fejl fører til udsving omkring den sande værdi som et resultat af vanskeligheder målinger, hvorimod systematiske fejl fører til forudsigelige og konsistente afvigelser fra den sande værdi på grund af problemer med kalibreringen af dit udstyr. Dette fører til to ekstra forskelle, der er værd at bemærke.

Tilfældige fejl er stort set uundgåelige, mens systematiske fejl ikke er det. Forskere kan ikke tage perfekte målinger, uanset hvor dygtige de er. Hvis den mængde, du måler, varierer fra øjeblik til øjeblik, kan du ikke stoppe med at ændre, mens du foretager målingen, og uanset hvor detaljeret din skala er, er det stadig en udfordring at læse den nøjagtigt. Den gode nyhed er, at gentagelse af din måling flere gange og at 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 lignende) beløb, og du muligvis ikke er klar over, at der overhovedet er et problem. I modsætning til tilfældige fejl kan de dog ofte undgås helt. Kalibrer dit udstyr korrekt, inden du bruger det, og systematiske fejl er meget mindre sandsynlige.