Διαφορά μεταξύ τυχαίου και συστηματικού σφάλματος
Όταν ένα σφάλμα δεν έχει συγκεκριμένο μοτίβο εμφάνισης, είναι γνωστό ως τυχαίο σφάλμα που είναι επίσης γνωστό ως μη συστηματικό σφάλμα και ως εκ τούτου τέτοια σφάλματα δεν μπορούν να προβλεφθούν εκ των προτέρων σαν αναπόφευκτο σφάλμα, ενώ ένα συστηματικό σφάλμα είναι ένα σφάλμα που μπορεί να προκύψει λόγω οποιουδήποτε λάθους στο όργανο μέτρησης του σφάλματος ή λάθους κατά τη χρήση του οργάνου από τον πειραματιστή και ως εκ τούτου είναι λάθος που αποφεύγεται.
Η κύρια διαφορά είναι ότι τα τυχαία σφάλματα οδηγούν κυρίως σε διακυμάνσεις που περιβάλλουν την πραγματική τιμή λόγω του αποτελέσματος της δυσκολίας κατά τη λήψη των μετρήσεων, ενώ τα συστηματικά σφάλματα θα οδηγήσουν σε προβλέψιμες και συνεπείς αποκλίσεις από την πραγματική τιμή λόγω των προβλημάτων με τη βαθμονόμηση του εξοπλισμού.
Ανεξάρτητα από το πόσο προσεκτικός είναι κάποιος όταν πραγματοποιεί πειράματα, πιθανότατα θα υπάρχει ένα σφάλμα που ονομάζεται πειραματικό σφάλμα. Είτε μέσω των προκλήσεων που είναι εγγενείς σε αυτό που είναι τα προβλήματα με τον εξοπλισμό σας είτε η ακριβής λήψη των μετρήσεων ή η αποφυγή του λάθους εντελώς μπορεί να χαρακτηριστεί ως αδύνατο.
Για να αντιμετωπίσουν το αναφερθέν ζήτημα, οι επιστήμονες προσπαθούν να κάνουν το καλύτερο δυνατό για να κατηγοριοποιήσουν αυτά τα σφάλματα και προσπαθούν να ποσοτικοποιήσουν οποιαδήποτε αβεβαιότητα στις μετρήσεις που κάνουν. Η ανακάλυψη της διαφοράς μεταξύ αυτών των σφαλμάτων είναι ένα ζωτικής σημασίας μέρος της μάθησης να το σχεδιάζουμε με καλύτερα πειράματα και να προσπαθούμε να ελαχιστοποιήσουμε κάθε είδους σφάλματα που διέρχονται.
Τα γραφήματα τυχαίου εναντίον συστηματικού σφάλματος
Ας δούμε τις κορυφαίες διαφορές μεταξύ τυχαίου σφάλματος έναντι συστηματικού σφάλματος.
Βασικές διαφορές
Οι βασικές διαφορές είναι οι εξής:
- Το τυχαίο σφάλμα ορίζεται ως η απρόβλεπτη διαταραχή που εμφανίζεται στο πείραμά σας από μια μη γνωστή πηγή. Ενώ, το συστηματικό σφάλμα παρουσιάζεται λόγω του ελαττώματος της συσκευής που δεν είναι κατασκευασμένη.
- Το τυχαίο σφάλμα, όπως αναφέρεται στον παραπάνω πίνακα που εμφανίζεται και στις δύο κατευθύνσεις, ενώ το συστηματικό σφάλμα εμφανίζεται μόνο σε 1 κατεύθυνση. Τα συστηματικά σφάλματα προκύπτουν λόγω του ενσωματωμένου σφάλματος ή του λάθους της συσκευής. ως εκ τούτου δίνει πάντα ένα παρόμοιο σφάλμα. Το τυχαίο σφάλμα, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, παρουσιάζεται λόγω της μη γνωστής πηγής. Επομένως συμβαίνει προς οποιαδήποτε κατεύθυνση.
- Το μέγεθος του συστηματικού σφάλματος θα παραμείνει σταθερό ή αμετάβλητο επειδή το ελάττωμα που υπάρχει σε αυτό είναι ενσωματωμένο μέσα στη συσκευή και σε σύγκριση με το μέγεθος του τυχαίου σφάλματος, έχει μεταβλητή.
- Το σφάλμα 0 και η βαθμονόμηση της συσκευής, η οποία είναι λανθασμένη, θα προκαλέσει συστηματικό σφάλμα. Το τυχαίο σφάλμα οφείλεται στην παράλλαξη ή, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, στον παραπάνω πίνακα σύγκρισης με εσφαλμένη χρήση της συσκευής.
- Το τυχαίο σφάλμα μειώνει ή μπορεί να ελαχιστοποιηθεί λαμβάνοντας τις δύο ή περισσότερες αναγνώσεις του ίδιου πειράματος, ενώ το συστηματικό σφάλμα μπορεί να ελαχιστοποιηθεί σχεδιάζοντας προσεκτικά τη δομή της συσκευής.
- Το τυχαίο σφάλμα είναι το ίδιο μοναδικό και δεν έχει συγκεκριμένους τύπους, ενώ το συστηματικό σφάλμα μπορεί να κατηγοριοποιηθεί σε τρεις κύριους τύπους, που είναι το σφάλμα περιβάλλοντος, το σφάλμα οργάνου και το συστηματικό σφάλμα.
- Το τυχαίο σφάλμα δεν μπορεί να αναπαραχθεί. Από την άλλη πλευρά, το συστηματικό σφάλμα θα είναι αναπαραγώγιμο επειδή το ελάττωμα, όπως δηλώθηκε προηγουμένως, είναι ενσωματωμένο στη δομή της συσκευής.
Συγκριτικός πίνακας τυχαίων και συστηματικών σφαλμάτων
| Βάση | Τυχαίο σφάλμα | Συστηματικό σφάλμα | ||
| Βασικός ορισμός | Είναι τα λάθη που κυμαίνονται λόγω της αβεβαιότητας ή του απρόβλεπτου που είναι εγγενές στη διαδικασία μέτρησης ή των διαφορών στην ποσότητα που προσπαθείτε να μετρήσετε. | Εμφανίζεται κυρίως λόγω της ατέλειας της συσκευής. Δηλαδή, συνήθως προκύπτουν από εξοπλισμό που δεν έχει βαθμονομηθεί σωστά. | ||
| Μέγεθος σφάλματος | Το μέγεθος του σφάλματος συνεχίζει να αλλάζει σε κάθε ανάγνωση. | Η μετρούμενη τιμή θα είναι είτε πολύ χαμηλή είτε πολύ υψηλή σε σύγκριση με την πραγματική τιμή. | ||
| Αιτίες | 1) Σφάλμα Parallax 2) Λανθασμένη χρήση της συσκευής. 3) Περιορισμός ενός οργάνου, Περιβάλλον κ.λπ. | 1) Μηδενικό σφάλμα 2) Λανθασμένη βαθμονόμηση |
||
| Ελαχιστοποίηση μεθόδων | Λαμβάνοντας επανειλημμένα τις αναγνώσεις. | 1) Βελτιώνοντας τη δομή των συσκευών. 2) Το μηδενικό σφάλμα μπορεί να μειωθεί αφαιρώντας από το μηδέν σφάλμα την ληφθείσα ένδειξη. |
||
| Κατεύθυνση σφάλματος | Αυτό συμβαίνει και στις δύο πλευρές. | Αυτό συμβαίνει μόνο σε μία κατεύθυνση. | ||
| Υπο-τύποι σφαλμάτων | Δεν υπάρχουν δευτερεύοντες τύποι. | Υπάρχουν τρεις υπότυποι - α. Όργανο β. Συστηματικό σφάλμα c. Περιβάλλον. | ||
| Είτε είναι αναπαραγώγιμο | Αυτό το είδος σφάλματος δεν είναι αναπαραγώγιμο. | Αυτό το είδος σφάλματος είναι αναπαραγώγιμο. | ||
| Όσον αφορά την αξία | Η τιμή είναι ένας συνδυασμός κόστους, που είναι κυρίως παραγωγή. | Το κόστος μειώνεται όταν συγκρίνεται με το κόστος ως προς την αξία. |
συμπέρασμα
Το τυχαίο σφάλμα συμβαίνει κυρίως λόγω οποιασδήποτε από τις διαταραχές που συμβαίνουν στο περιβάλλον σας, όπως η διακύμανση ή οι διαφορές στην πίεση, τη θερμοκρασία ή λόγω του παρατηρητή που μπορεί να κάνει τη λανθασμένη ή λανθασμένη ανάγνωση. Το συστηματικό σφάλμα μπορεί επίσης να προκύψει λόγω της μηχανικής δομής της συσκευής.
Τα τυχαία λάθη είναι απαραίτητα δεν μπορούν να αποφευχθούν, ενώ τα συστηματικά σφάλματα μπορούν να αποφευχθούν. Οι επιστήμονες δεν μπορούν να πάρουν τέλεια κλίμακα ή μετρήσεις, ανεξάρτητα από το πόσο επιδέξιοι είναι.
Τα συστηματικά σφάλματα είναι ίσως δύσκολο να εντοπιστούν και αυτό συμβαίνει επειδή όλα όσα μετράτε θα είναι λάθος ή λανθασμένα με το ίδιο ποσό και ίσως να μην συνειδητοποιήσετε ότι υπάρχει κάποιο πρόβλημα. Κάποιος πρέπει να βαθμονομήσει σωστά τον εξοπλισμό του πριν από τη χρήση του, και ναι, τότε οι πιθανότητες συστηματικών σφαλμάτων θα είναι πολύ λιγότερο πιθανές.
