Oavsett hur försiktig du är när du utför experiment, kommer det sannolikt att vara ett experimentfel. Oavsett om det är felaktigt att ta mätningarna noggrant eller problem med din utrustning, är det nästan omöjligt att undvika fel helt och hållet. För att motverka detta problem gör forskarna sitt bästa för att kategorisera fel och kvantifiera osäkerhet i mätningar de gör. Att hitta skillnaden mellan systematiska och slumpmässiga fel är en viktig del av lärandet att utforma bättre experiment och för att minimera eventuella fel som kryper igenom.
TL; DR (för länge, läste inte)
Systematiska fel beror vanligtvis på utrustning som inte är korrekt kalibrerad. Varje mätning du tar kommer att vara fel med samma mängd eftersom det finns ett problem med din mätanordning. Slumpmässiga fel är oundvikliga och resultatet av svårigheter med mätningar eller försök att mäta kvantiteter som varierar med tiden. Dessa fel kommer att fluktuera men i allmänhet kluster runt det verkliga värdet.
Vad är slumpmässigt fel?
Slumpmässigt fel beskriver fel som fluktuerar på grund av oförutsägbarheten eller osäkerheten i din mätprocess eller variationen i den mängd du försöker mäta.
En vetenskapsman som mäter en insekt skulle till exempel försöka placera insekten vid nollpunkten för en linjal eller mätsticka och läsa värdet i andra änden . Linjalen själv kommer antagligen bara att mäta ner till närmaste millimeter, och det kan vara svårt att läsa detta med precision. Du kan underskatta insektens verkliga storlek eller överskatta den, baserat på hur väl du läser skalan och din bedömning om var insektshuvudet stannar. Insekten kan också flytta någonsin så lite från nollpositionen utan att du förstår. Att upprepa mätningen flera gånger ger många olika resultat på grund av detta, men de skulle sannolikt klustra runt det verkliga värdet.
På samma sätt leder mätningar av en mängd som ändras från ögonblick till ögonblick till slumpmässigt fel. Vindhastighet kan till exempel hämta och falla av vid olika tidpunkter. Om du tar en mätning en minut kommer det nog inte att vara exakt detsamma en minut senare. Återigen kommer upprepade mätningar att leda till resultat som fluktuerar men kluster kring det verkliga värdet.
Vad är systematiskt fel?
Ett systematiskt fel är ett resultat av ett bestående problem och leder till en konsekvent fel i dina mätningar. Till exempel, om ditt mätband har utsträckts, kommer dina resultat alltid att vara lägre än det sanna värdet. På samma sätt, om du använder vågar som inte har ställts in på noll i förväg, kommer det att finnas ett systematiskt fel som beror på felet i kalibreringen (t.ex. om en sann vikt på 0 läser 5 gram, kommer 10 gram att läsas som 15 och 15 gram kommer att läsa som 20).
Andra skillnader mellan systematiska och slumpmässiga fel
Huvudskillnaden mellan systematiska och slumpmässiga fel är att slumpmässiga fel leder till fluktuationer runt det verkliga värdet som en Resultat av svårigheter vid mätningar, medan systematiska fel leder till förutsägbara och konsekventa avvikelser från det verkliga värdet på grund av problem med kalibreringen av din utrustning. Detta leder till två extra skillnader som är värda att notera.
Slumpmässiga fel är i princip oundvikliga, medan systematiska fel inte är. Forskare kan inte göra perfekta mätningar, oavsett hur skickliga de är. Om mängden du mäter varierar från ögonblick till ögonblick, kan du inte göra det sluta förändras när du mäter mätningen, och oavsett hur detaljerad din skala, läser den noggrant, utgör fortfarande en utmaning. Den goda nyheten är att du upprepar mätningen flera gånger och tar medeltalet effektivt minimerar problemet.
Systematiska fel kan vara svåra att upptäcka. Detta beror på att allt du mäter kommer att vara fel med samma (eller motsvarande) belopp och du kanske inte inser att det finns något problem alls. I motsats till slumpmässiga fel kan de emellertid ofta undvikas helt och hållet. Kalibrera din utrustning ordentligt innan du använder den, och systematiska fel blir mycket mindre troliga.
