Saatat olla erittäin varovainen suorittaessasi kokeita, mutta niissä on silti todennäköisesti joitain kokeellisia virheitä. On lähes mahdotonta välttää virheitä kokonaan, kun yrität ottaa tarkkoja mittauksia tai kohtaat ongelmia laitteen kanssa. Fysikaalisten suureiden mittaukset eivät aina voi olla oikeita arvoja.
Tällaisten virheiden välttämiseksi tutkijat yrittävät luokitella virheet ja poistaa niiden tekemien mittausten epävarmuudet. Tuloksia haettaessa on tärkeää tarkastella virheen alkuperää ja sitä, miten nämä virheet voivat vaikuttaa tuloksiin.
Virheitä on kahta päätyyppiä - Systemaattinen virhe ja satunnainen virhe. Tietoisuus systemaattisista ja satunnaisista virheistä auttaa meitä suorittamaan kokeita paremmin ja vähentämään virheitä.
Systemaattinen vs satunnainen virhe
Ero systemaattisen ja satunnaisen virheen välillä on se, että systemaattiset virheet johtuvat virheellisistä tai epätäydellisistä laitteista. Epätäydellisen laitteen vuoksi jokainen mittaus on saman verran virheellinen. Toisaalta satunnaiset virheet johtuvat väistämättömistä häiriöistä tai ongelmista, joita kohtaat, kun mittaat ajan myötä muuttuvia suureita.
Vertailutaulukko systemaattisen ja satunnaisen virheen välillä
| Vertailuparametrit | Systemaattinen virhe | Satunnainen virhe |
|---|---|---|
| Merkitys | Systemaattinen virhe on virhe, joka syntyy mittalaitteen viasta. | Satunnainen virhe on virhe, joka syntyy ympäristön ennakoimattomista muutoksista. |
| Toistuva | Systemaattiset virheet toistuvat. | Satunnaiset virheet eivät yleensä toistu. |
| Syitä | Kokeilulaitteistossa puutteita. | Ennalta arvaamattomat vaihtelut lukemissa, häiriöt ympäristössä. |
| Vähentäminen | Systemaattisia virheitä voidaan vähentää käyttämällä oikeaa laitteistoa tai asianmukaisia tekniikoita. | Satunnaisia virheitä voidaan vähentää ottamalla lukemat kerta toisensa jälkeen ja lisäämällä havaintojen määrää. |
| Tyypit | Kolme tyyppiä: Instrumentti, Ympäristö, Systemaattinen virhe. | Ei tyyppejä. |
| Toistettavissa | Nämä ovat toistettavissa. | Nämä eivät ole toistettavissa. |
| Virheen suuruus | Jatkuva | Vaihdella |
Mikä on systemaattinen virhe?
Systemaattista virhettä kutsutaan myös systemaattiseksi harhaksi. Nämä virheet ovat johdonmukaisia virheitä, jotka voidaan toistaa virheellisen kokeen suunnittelun vuoksi. Yleensä tällaiset virheet syntyvät käyttämällä väärin kalibroituja mittauslaitteita tai käyttämällä laitteita väärin.
Systemaattisten virheiden lähteet:
- Väärin kalibroitu laite
- Kulunut instrumentti
- Henkilö, joka on ottanut mittauksen väärin
Systemaattisia virheitä on kolmenlaisia:
- Instrumentaalivirhe – Instrumentaalivirheille on periaatteessa kolme syytä:
- Havaintovirhe – Havaintovirhe syntyy, kun havainnoija ei tulkitse lukemia oikein. Esimerkiksi, jos volttimittarin osoitin on asetettu asteikolle ja näköviiva ei ole täsmälleen osoittimen yläpuolella, voi syntyä havaintovirhe.
- Ympäristövirhe – Kun ympäristössä tapahtuu muutoksia, kuten paine, kosteus ja niin edelleen, se voi aiheuttaa ympäristövirheitä. Tällaiset virheet voidaan eliminoida säätelemällä kosteutta tai lämpötilaa.
Mikä on satunnainen virhe?
Kuten nimestä voi päätellä, satunnainen virhe on luonteeltaan epäsäännöllinen, eikä sitä voida ennustaa. Tällaisia virheitä syntyy, kun on joitain rajoituksia, jotka eivät ole kokeen tekijän hallinnassa. Nämä parametrit voivat häiritä kokeen tuloksia.
Satunnaisvirhe tunnetaan myös tilastovirheenä. Tämä johtuu siitä, että tällaiset virheet voidaan poistaa tilastollisin keinoin, koska se on luonteeltaan epäsäännöllistä ja epäjohdonmukaista.
Toisin kuin systemaattisissa virheissä, satunnaisia virheitä voidaan vähentää ottamalla havainnot toistuvasti ja ottamalla suuren havaintojen määrän keskiarvo.
Tärkeimmät erot Systemaattinen ja satunnainen virhe
Johtopäätös
Kun mittaamme fyysistä määrää, emme aina voi saada sen tarkkaa todellista arvoa. Siihen liittyy aina joitain virheitä. Kaksi yleisintä virhettä ovat systemaattinen virhe ja satunnainen virhe.
Periaatteessa systemaattiset virheet johtuvat mittauslaitteen viallisesta mekaanisesta rakenteesta, kun taas satunnainen virhe johtuu ympäristön ennakoimattomista häiriöistä, kuten paineen, lämpötilan muutoksista. Satunnainen virhe voi syntyä myös, jos tarkkailija ei pysty ottamaan oikeita lukemia.
Molempien virheiden poistaminen kokonaan ei ole mahdollista. Jos kuitenkin yrittää, kaikki systemaattiset virheet voidaan poistaa, mutta mittauksessa saattaa silti jäädä satunnaisia virheitä. Satunnaiset virheet eivät ole yhtä vaarallisia kuin systemaattiset virheet.
