Różnica między błędem systematycznym a błędem losowym

Mierząc ilość fizyczną, nie spodziewamy się, że wartość uzyskana będzie dokładna prawdziwa wartość. Ważne jest, aby podać pewnego rodzaju wskazanie, jak blisko wynik może być prawdziwą wartością, to znaczy pewne wskazanie precyzji wiarygodności pomiarów. W fizyce robimy to, włączając oszacowanie błędu wraz z wartością wyniku. Analizując wyniki, ważne jest, aby wziąć pod uwagę źródła błędu i w jaki sposób te źródła wpłynęły na wyniki. Błędy i niepewność pomiarów są zawsze szacowane w sposób pośredni, a obliczenia obejmują pewne założenia. Błędy można podzielić na dwa rodzaje podstawowe, błędy systematyczne i losowe. Błąd systematyczny to ten, który pozostaje stały lub zmienia się w regularny sposób w powtarzanych pomiarach jednego i tej samej ilości. Przeciwnie, błąd losowy jest ten, który zmienia się i który prawdopodobnie będzie pozytywny lub ujemny. Rzućmy okiem na niektóre kluczowe różnice między nimi.

Co to jest błąd systematyczny?

Błąd systematyczny jest tym, który za każdym razem występuje w tym samym kierunku i pozostaje stały lub zmienia się w regularnym stylu w powtarzanych pomiarach jednego i tej samej ilości. Błąd systematyczny pozostaje stały w całym zestawie odczytów i powoduje przesunięcie zmierzonej ilości od zaakceptowanej lub przewidywanej wartości. Występują błędy systematyczne, ponieważ układ eksperymentalny różni się od tego, że przyjęta w teorii, a współczynnik korekcji, który uwzględnia tę różnicę, jest ignorowany. W wielu przypadkach takie błędy są spowodowane pewną wadą w aparatu eksperymentalnym. Błąd systematyczny można wyeliminować przy użyciu właściwej techniki, kalibracji sprzętu i zastosowania standardów.

Co to jest błąd losowy?

Jak sama nazwa wskazuje, błąd losowy jest ten, który zmienia się w sposób losowy i który jest wytwarzany przez nieprzewidywalne i nieznane różnice w całkowitym procesie eksperymentalnym. Każdy rodzaj błędu, który jest niespójny i nie powtarza się w tej samej wielkości lub kierunku, z wyjątkiem przypadków, jest uważany za błąd losowy. Gulliksen definiuje błąd losowy w sensie statystycznym pod względem średniego błędu, korelacji między błędem a prawdziwym wynikiem oraz korelacja między błędami wynoszącymi zero. Na przykład prędkość wiatru może spaść i zbierać się w różnych punktach, co powoduje zmiany wyników. Błąd losowy jest wykonywany przez wykonywanie pomiarów tej samej ilości wielokrotnie w tych samych warunkach.

Różnica między błędem systematycznym i losowym

Znaczenie systematycznego vs. Błąd losowy

Błędy można podzielić na dwa rodzaje pierwotne, błędy systematyczne i losowe. Błąd systematyczny, jak sama nazwa wskazuje, jest spójny, powtarzalny błąd, który odbiega od prawdziwej wartości pomiaru o stałą kwotę. Błąd systematyczny jest tym, który za każdym razem występuje w tym samym kierunku z powodu błędu urządzenia pomiarowego. Przeciwnie, każdy rodzaj błędu, który jest niespójny i nie powtarza się w tej samej wielkości lub kierunku, z wyjątkiem przypadków, jest uważany za błąd losowy. Losowe błędy są czasami nazywane błędami statystycznymi.

Natura systematycznego vs. Błąd losowy

Losowe błędy są odkrywane przez wykonywanie pomiarów tej samej liczby liczby razy w tych samych warunkach i obejmują zmienność nieodłączną w świecie przyrody i dokonanie dowolnego pomiaru. Z drugiej strony błędy systematyczne można odkryć eksperymentalnie, porównując dany wynik z pomiarem tej samej ilości wykonanej za pomocą innej metody lub przy użyciu dokładniejszego przyrządu pomiarowego. Błędy systematyczne podają wyniki, które są konsekwentnie powyżej wartości prawdziwej lub konsekwentnie poniżej wartości prawdziwej.

Przyczyna systematycznego vs. Błąd losowy

Błędy systematyczne są spójne i są spowodowane pewną wadą w aparatu eksperymentalnym lub wadliwym projektem eksperymentalnym. Takie błędy są spowodowane wadliwymi urządzeniami pomiarowymi, które są albo nieprawidłowo stosowane przez osoby podczas wykonywania pomiaru lub instrumentów, które są niedoskonale skalibrowane. Uważa się, że błędy systematyczne są bardziej niebezpieczne niż błędy losowe. Z drugiej strony błędy losowe są spowodowane nieprzewidywalnymi zmianami odczytów urządzenia pomiarowego lub niezdolnością obserwatora do interpretacji odczytu instrumentalnego.

Eliminacja

Systematyczne błędy można wyeliminować przy użyciu odpowiedniej techniki, kalibracji sprzętu i stosowaniu standardów. Błędy systematyczne są zwykle wytwarzane przez wadliwe interpretacje międzyludzkie lub zmiany w środowisku podczas eksperymentów, które są trudne do całkowitego wyeliminowania. Powtarzane pomiary z tym samym instrumentem nie ujawniają ani nie eliminują systematycznego błędu. Zasadniczo wszystkie błędy systematyczne można wyeliminować, ale zawsze pozostaną losowe błędy w każdym pomiarze. Losowe błędy można jednak zmniejszyć, przyjmując średnią dużą liczbę obserwacji.

Systematyczne vs. Błąd losowy: wykres porównawczy

Podsumowanie systematycznego vs. Błąd losowy

Zasadniczo wszystkie błędy systematyczne można wyeliminować, ale zawsze pozostaną losowe błędy w każdym pomiarze. Losowe błędy można jednak zmniejszyć, przyjmując średnią dużą liczbę obserwacji. Błędy systematyczne są zwykle wytwarzane przez wadliwe interpretacje międzyludzkie lub zmiany w środowisku podczas eksperymentów, które są trudne do całkowitego wyeliminowania. Właśnie dlatego błędy systematyczne są potencjalnie bardziej niebezpieczne niż błędy losowe. Jednak systematyczne błędy można wyeliminować, stosując odpowiednią technikę, kalibracja sprzętu i stosowanie standardów.