Τυχαίο σφάλμα έναντι συστηματικού σφάλματος
Όταν κάνουμε ένα πείραμα στο εργαστήριο, ο κύριος στόχος μας είναι να ελαχιστοποιήσουμε τα λάθη και να το κάνουμε όσο το δυνατόν ακριβέστερα για να έχουμε καλά αποτελέσματα. Ωστόσο, υπάρχουν διάφοροι τρόποι όπου μπορεί να υπάρξουν σφάλματα. Αν και προσπαθούμε να εξαλείψουμε όλα τα λάθη, είναι αδύνατο να το κάνουμε. Πάντα, υπάρχει ένας βαθμός ανακρίβειας ενσωματωμένος. Ένας λόγος για σφάλματα μπορεί να οφείλεται στον εξοπλισμό που χρησιμοποιούμε. Με τον καιρό, ο εξοπλισμός τείνει να έχει σφάλματα και αυτό επηρεάζει τις μετρήσεις. Μερικές φορές, ο εξοπλισμός κατασκευάζεται για να λειτουργεί σε ορισμένες περιβαλλοντικές συνθήκες και όταν αυτές οι συνθήκες δεν παρέχονται, δεν θα λειτουργεί με ακρίβεια. Εκτός από τα σφάλματα εξοπλισμού, μπορεί να υπάρχουν σφάλματα σε άτομα που τα χειρίζονται. Ειδικά, κάνουμε λάθη όταν παίρνουμε αναγνώσεις. Μερικές φορές, εάν αυτοί που κάνουν το πείραμα δεν έχουν εμπειρία, μπορεί να υπάρχουν διάφορα σφάλματα στις μεθόδους. Από την άλλη πλευρά, ενδέχεται να προκύψουν σφάλματα λόγω ακατάλληλου υλικού ή αντιδραστηρίων που χρησιμοποιούνται. Αν και δεν μπορούμε να εξαλείψουμε όλα αυτά τα λάθη 100%, θα πρέπει να προσπαθήσουμε να τα εξαλείψουμε όσο το δυνατόν περισσότερο, για να έχουμε ένα αποτέλεσμα πιο κοντά στα πραγματικά αποτελέσματα. Μερικές φορές αυτά τα σφάλματα είναι ο λόγος για τον οποίο δεν λαμβάνουμε μετρήσεις ή αποτελέσματα σύμφωνα με τις θεωρητικές τιμές. Όταν κάνουμε μια μέτρηση ή κάνουμε ένα πείραμα, προσπαθούμε να το επαναλάβουμε πολλές φορές για να μειώσουμε το σφάλμα. Διαφορετικά, μερικές φορές αλλάζοντας τον πειραματιστή, αλλάζοντας το μέρος ή αλλάζοντας τον εξοπλισμό και τα υλικά που χρησιμοποιούνται, προσπαθούμε να κάνουμε τα ίδια πειράματα πολλές φορές. Υπάρχουν κυρίως δύο τύποι σφαλμάτων που μπορούν να προκύψουν σε ένα πείραμα. Είναι τυχαίο σφάλμα και συστηματικό σφάλμα.
Τυχαίο σφάλμα
Όπως υποδηλώνει το όνομα, τα τυχαία σφάλματα είναι απρόβλεπτα. Αυτά είναι τα σφάλματα που προκαλούνται από άγνωστες και απρόβλεπτες αλλαγές στο πείραμα. Αν και ο πειραματιστής κάνει το ίδιο πείραμα με τον ίδιο τρόπο χρησιμοποιώντας τον ίδιο εξοπλισμό και, αν δεν μπορεί να πάρει το ίδιο αποτέλεσμα (τον ίδιο αριθμό αν είναι μέτρηση), τότε οφείλεται σε τυχαίο σφάλμα. Αυτό μπορεί να οφείλεται στον εξοπλισμό ή λόγω των περιβαλλοντικών συνθηκών. Για παράδειγμα, αν μετρήσετε το βάρος ενός κομματιού σιδήρου με την ίδια ζυγαριά και λάβετε τρεις διαφορετικές μετρήσεις σε τρεις φορές, αυτό είναι ένα τυχαίο σφάλμα. Για να ελαχιστοποιηθεί το σφάλμα, μπορεί να γίνει μεγάλος αριθμός ίδιων μετρήσεων. Λαμβάνοντας τη μέση τιμή όλων, μπορεί να ληφθεί μια τιμή πιο κοντά στην πραγματική τιμή. Δεδομένου ότι τα τυχαία σφάλματα έχουν κανονική κατανομή Gauss, αυτή η μέθοδος λήψης του μέσου όρου δίνει μια ακριβή τιμή.
Συστηματικό σφάλμα
Τα συστηματικά σφάλματα είναι προβλέψιμα και αυτό το σφάλμα θα υπάρχει για όλες τις μετρήσεις που λαμβάνονται. Είναι αναπαραγώγιμα σφάλματα και είναι πάντα στην ίδια κατεύθυνση. Για ένα πείραμα, τα συστηματικά σφάλματα θα είναι επίμονα σε όλο το πείραμα. Για παράδειγμα, μπορεί να προκληθεί συστηματικό σφάλμα λόγω ατελούς βαθμονόμησης ενός οργάνου ή, εάν χρησιμοποιήσουμε μια ταινία, η οποία έχει επιμηκυνθεί λόγω της χρήσης, για τη μέτρηση μηκών, το σφάλμα θα είναι το ίδιο για όλες τις μετρήσεις.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ Τυχαίου Σφάλματος και Συστηματικού Σφάλματος;
• Τα τυχαία σφάλματα είναι απρόβλεπτα και είναι τα σφάλματα που προκαλούνται από τις άγνωστες και απρόβλεπτες αλλαγές στο πείραμα. Αντίθετα, τα συστηματικά σφάλματα είναι προβλέψιμα.
• Εάν μπορούμε να εντοπίσουμε τις πηγές των συστηματικών σφαλμάτων, μπορούμε εύκολα να τα εξαλείψουμε, αλλά τα τυχαία σφάλματα δεν μπορούν να εξαλειφθούν εύκολα έτσι.
• Τα συστηματικά σφάλματα επηρεάζουν όλες τις μετρήσεις με τον ίδιο τρόπο, ενώ τα τυχαία σφάλματα διαφέρουν σε κάθε μέτρηση.
