Ero järjestelmällisen virheen ja satunnaisen virheen välillä

Mitattaessa fyysistä suuruutta, emme odota saatujen arvojen olevan tarkkaa todellista arvoa. On tärkeää antaa jonkinlainen osoitus siitä, kuinka lähellä tulos todennäköisesti on todellinen arvo, toisin sanoen jonkin verran mittausten luotettavuuden tarkkuutta. Fysiikassa teemme tämän sisällyttämällä virhearvioidun tuloksen arvon. Tuloksia analysoitaessa on tärkeää ottaa huomioon virhelähteet ja miten nämä lähteet vaikuttivat tuloksiin. Mittausten virheet ja epävarmuustekijät arvioidaan aina epäsuorasti ja laskelmat sisältävät joitain oletuksia. Virheet voidaan jakaa kahteen päätyyppiin, systemaattisiin ja satunnaisiin virheisiin. Järjestelmällinen virhe on se, joka pysyy vakiona tai muuttuu säännöllisesti yhden ja saman määrän toistuvissa mittauksissa. Päinvastoin, satunnainen virhe on se, joka vaihtelee ja joka todennäköisesti on positiivinen tai negatiivinen. Katsotaanpa joitain keskeisiä eroja näiden kahden välillä.

Mikä on systemaattinen virhe?

Systemaattinen virhe on yksi, joka tapahtuu samaan suuntaan joka kerta ja se pysyy vakiona tai muuttuu säännöllisesti yhden ja saman määrän toistuvissa mittauksissa. Järjestelmällinen virhe pysyy vakiona koko lukemasarjan ajan ja aiheuttaa mitatun määrän siirtymisen pois hyväksytystä tai ennustetusta arvosta. Järjestelmälliset virheet ilmenevät, koska kokeellinen järjestely eroaa teoriassa oletetusta ja tätä eroa huomioiva korjauskerroin jätetään huomioimatta. Monissa tapauksissa tällaiset virheet johtuvat kokeellisen laitteen virheestä. Systemaattinen virhe voidaan poistaa käyttämällä asianmukaista tekniikkaa, kalibroimalla laitteita ja käyttämällä standardeja.

Mikä on satunnainen virhe?

Kuten nimensä viittaa, satunnainen virhe on se, joka vaihtelee satunnaisella tavalla ja joka syntyy odottamattomista ja tuntemattomista variaatioista koko kokeellisessa prosessissa. Kaiken tyyppistä virhettä, joka on epäjohdonmukainen ja joka ei toistu samassa suuruudessa tai suunnassa paitsi sattumanvaraisesti, pidetään sattumanvaraisena virheenä. Gulliksen määrittelee satunnaisvirheen tilastollisessa mielessä keskimääräisen virheen perusteella, virheen ja todellisen pistemäärän välisellä korrelaatiolla ja virheiden välisellä korrelaatiolla on nolla. Esimerkiksi tuulen nopeus voi laskea ja nousta eri ajankohtina johtaen tuloksiin vaihteluihin. Satunnainen virhe havaitaan suorittamalla saman määrän mittaukset toistuvasti samoissa olosuhteissa.

Ero systemaattisen ja satunnaisen virheen välillä

Merkitys systemaattinen vs. satunnainen virhe

Virheet voidaan jakaa kahteen päätyyppiin, systemaattisiin ja satunnaisiin virheisiin. Systemaattinen virhe, kuten nimestä voi päätellä, on johdonmukainen, toistettava virhe, joka poikkeaa mittauksen todellisesta arvosta kiinteällä määrällä. Systemaattinen virhe on yksi, joka tapahtuu samaan suuntaan joka kerta mittauslaitteen vian vuoksi. Päinvastoin, minkä tahansa tyyppistä virhettä, joka on epäjohdonmukainen ja joka ei toistu samassa suuruudessa tai suunnassa paitsi sattumanvaraisesti, pidetään satunnaisvirheenä. Satunnaisvirheitä kutsutaan joskus tilastollisiksi virheiksi.

Systemaattisen vs. satunnaisvirheen luonne

Satunnaiset virheet havaitaan suorittamalla mittauksia saman määrän kertoja samoissa olosuhteissa, ja niihin liittyy luonnon luontainen variaatio ja mittaukset. Toisaalta systemaattiset virheet voidaan löytää kokeellisesti vertaamalla annettua tulosta saman määrän mittaukseen, joka suoritetaan eri menetelmällä tai käyttämällä tarkempää mittauslaitetta. Järjestelmälliset virheet antavat tulokset, jotka ovat joko jatkuvasti todellisen arvon yläpuolella tai jatkuvasti todellisen arvon alapuolella.

Syy systemaattiseen vs. satunnaiseen virheeseen

Systemaattiset virheet ovat johdonmukaisia, ja ne johtuvat kokeellisen laitteen virheestä tai virheellisestä kokeellisesta suunnittelusta. Tällaiset virheet johtuvat viallisista mittauslaitteista, joita ihmiset ovat käyttäneet väärin mittauksen aikana, tai laitteista, jotka on kalibroitu puutteellisesti. Järjestelmällisten virheiden uskotaan olevan vaarallisempia kuin satunnaisia ​​virheitä. Toisaalta satunnaiset virheet johtuvat ennakoimattomista muutoksista mittauslaitteen lukemissa tai tarkkailijan kyvyttömyydestä tulkita instrumenttilukemaa.

eliminointi

Järjestelmälliset virheet voidaan poistaa käyttämällä oikeaa tekniikkaa, kalibroimalla laitteita ja käyttämällä standardeja. Järjestelmälliset virheet syntyy yleensä virheellisistä ihmisen tulkinnoista tai ympäristön muutoksista kokeiden aikana, joita on vaikea poistaa kokonaan. Toistuvat mittaukset samalla instrumentilla eivät paljasta eikä poista systemaattista virhettä. Periaatteessa kaikki systemaattiset virheet voidaan poistaa, mutta mittauksissa on aina joitain satunnaisia ​​virheitä. Satunnaisia ​​virheitä voidaan kuitenkin vähentää ottamalla keskimäärin suuri määrä havaintoja.

Systemaattinen vs. satunnainen virhe: vertailukaavio

Yhteenveto systemaattinen vs. satunnainen virhe

Periaatteessa kaikki systemaattiset virheet voidaan poistaa, mutta mittauksissa on aina joitain satunnaisia ​​virheitä. Satunnaisia ​​virheitä voidaan kuitenkin vähentää ottamalla keskimäärin suuri määrä havaintoja. Järjestelmälliset virheet syntyy yleensä virheellisistä ihmisen tulkinnoista tai ympäristön muutoksista kokeiden aikana, joita on vaikea poistaa kokonaan. Siksi systemaattiset virheet ovat mahdollisesti vaarallisempia kuin satunnaiset virheet. Järjestelmälliset virheet voidaan kuitenkin poistaa käyttämällä asianmukaista tekniikkaa, kalibroimalla laitteita ja käyttämällä standardeja.