Întâmplare vs. Definiții și exemple sistematice de erori

Oricât de atent sunteți, există întotdeauna o eroare în a măsurare. Eroarea nu este o „greșeală” - face parte din procesul de măsurare. În știință, se numește eroare de măsurare eroare experimentală sau eroare de observare.

Există două clase mari de erori de observare: eroare aleatorie și eroare sistematică. Eroarea aleatorie variază imprevizibil de la o măsurătoare la alta, în timp ce eroarea sistematică are aceeași valoare sau proporție pentru fiecare măsurare.

Cheie de luat cu cheie

Dacă efectuați mai multe măsurători, grupul de valori în jurul valorii adevărate. Astfel, eroarea aleatorie afectează în primul rând

Principalele motive ale erorii aleatorii sunt limitările instrumentelor, factorii de mediu și ușoare variații ale procedurii. De exemplu:

• Când vă cântăriți pe o scară, vă poziționați ușor diferit de fiecare dată.
• Când luați un citirea volumului într-un balon, puteți citi de fiecare dată valoarea dintr-un unghi diferit.
• Măsurarea masa unei probe pe un echilibru analitic poate produce valori diferite, deoarece curenții de aer afectează echilibrul sau pe măsură ce apa intră și părăsește specimenul.
• Măsurarea înălțimii dvs. este afectată de modificări minore de postură.
• Măsurarea vitezei vântului depinde de înălțimea și timpul la care se face o măsurare. Trebuie luate și mediate citiri multiple deoarece rafalele și schimbările de direcție afectează valoarea.
• Citirile trebuie să fie estimate atunci când acestea se încadrează între mărci pe o scară sau când se ia în considerare grosimea unui marcaj de măsurare.

Deoarece apare întotdeauna eroare aleatorie și nu poate fi prezis, este important să luați mai multe puncte de date și să le medieți pentru a înțelege cantitatea de variație și a estima adevărata valoare.

Eroarea sistematică este previzibilă și este constantă sau este proporțională cu măsurarea. Erorile sistematice influențează în primul rând măsurarea precizie.

Cauzele tipice ale erorii sistematice includ eroarea de observare, calibrarea imperfectă a instrumentului și interferența mediului. De exemplu:

• Uitarea de a tara sau a zero un echilibru produce măsurători de masă care sunt întotdeauna „oprite” cu aceeași cantitate. O eroare cauzată de neprezentarea unui instrument la zero înainte de utilizarea acestuia se numește an eroare de compensare.
• Dacă nu citiți meniscul la nivelul ochilor pentru o măsurare a volumului, va rezulta întotdeauna o lectură inexactă. Valoarea va fi constant scăzută sau ridicată, în funcție de faptul că citirea este preluată de sus sau de sub semn.
• Măsurarea lungimii cu o riglă metalică va da un rezultat diferit la temperatura rece decât la temperatura caldă, datorită expansiunii termice a materialului.
• Un termometru calibrat necorespunzător poate oferi citiri exacte într-un anumit interval de temperatură, dar poate deveni inexact la temperaturi mai ridicate sau mai mici.
• Distanța măsurată este diferită folosind o bandă de măsurare pânză nouă față de una mai întinsă. Se numesc erori proporționale de acest tip erori ale factorului de scară.
• Derivă apare atunci când citirile succesive devin constant mai mici sau mai mari în timp. Echipamentele electronice tind să fie susceptibile la derivă. Multe alte instrumente sunt afectate de drift (de obicei pozitiv), deoarece dispozitivul se încălzește.

Odată identificată cauza sa, eroarea sistematică poate fi redusă într-o măsură. Eroarea sistematică poate fi minimizată prin calibrarea de rutină a echipamentelor, folosind controale în experimente, încălzirea instrumentelor înainte de a lua lecturi și compararea valorilor cu standarde.

În timp ce erorile aleatorii pot fi reduse prin creșterea dimensiunii eșantionului și prin medierea datelor, este mai greu să compensezi erorile sistematice. Cel mai bun mod de a evita erorile sistematice este să vă familiarizați cu limitările instrumentelor și să experimentați utilizarea corectă a acestora.

• Cele două tipuri principale de eroare de măsurare sunt eroarea întâmplătoare și eroarea sistematică.
• Eroarea aleatorie face ca o măsurătoare să difere ușor de alta. Provine din schimbări imprevizibile în timpul unui experiment.
• Eroarea sistematică afectează întotdeauna măsurătorile cu aceeași cantitate sau cu aceeași proporție, cu condiția ca o citire să fie efectuată la fel de fiecare dată. Este previzibil.
• Erorile aleatorii nu pot fi eliminate dintr-un experiment, dar majoritatea erorilor sistematice pot fi reduse.

• Bland, J. Martin, și Douglas G. Altman (1996). "Note statistice: eroare de măsurare." BMJ 313.7059: 744.
• Cochran, W. G. (1968). „Erori de măsurare în statistici”. Technometrics. Taylor & Francis, Ltd. în numele American Statistical Association și American Society for Quality. 10: 637–666. doi:10.2307/1267450
• Dodge, Y. (2003). Dicționarul Oxford de termeni statistici. OUP. ISBN 0-19-920613-9.
• Taylor, J. R. (1999). O introducere în analiza erorilor: Studiul incertitudinilor în măsurători fizice. Cărțile științelor universitare. p. 94. ISBN 0-935702-75-X.