Non importa quanto stai attento quando conduci gli esperimenti, probabilmente ci sarà un errore sperimentale. Che sia attraverso le sfide inerenti la misurazione accurata o problemi con le apparecchiature, evitare del tutto errori è quasi impossibile. Per contrastare questo problema, gli scienziati fanno del loro meglio per classificare gli errori e quantificare qualsiasi incertezza nelle misurazioni che effettuano. Scoprire la differenza tra errori sistematici e casuali è una parte fondamentale dell'apprendimento per progettare esperimenti migliori e ridurre al minimo gli errori che si insinuano.
TL; DR (troppo lungo; non letto)
Gli errori sistematici di solito derivano da apparecchiature non calibrate correttamente. Ogni misurazione effettuata sarà errata della stessa quantità perché si è verificato un problema con il dispositivo di misurazione. Gli errori casuali sono inevitabili e derivano da difficoltà nell'effettuare misurazioni o tentare di misurare quantità che variano nel tempo. Questi errori fluttuano ma generalmente si raggruppano attorno al valore reale.
Che cos'è l'errore casuale?
L'errore casuale descrive gli errori che fluttuano a causa dell'imprevedibilità o dell'incertezza insite nel processo di misurazione o della variazione della quantità stai cercando di misurare.
Uno scienziato che misura un insetto, per esempio, proverebbe a posizionare l'insetto nel punto zero di un righello o di un bastoncino di misurazione, e leggerà il valore dall'altra parte. Il righello stesso probabilmente misurerà solo fino al millimetro più vicino e leggerlo con precisione può essere difficile. Puoi sottovalutare la dimensione reale dell'insetto o sopravvalutarlo, in base a quanto leggi la scala e il tuo giudizio su dove si ferma la testa dell'insetto. L'insetto potrebbe anche spostarsi leggermente dalla posizione zero senza che te ne accorga. Ripetendo la misurazione più volte si ottengono molti risultati diversi a causa di ciò, ma probabilmente si raggrupperebbero attorno al valore reale.
Allo stesso modo, prendere misurazioni di una quantità che cambia di momento in momento porta ad un errore casuale. La velocità del vento, ad esempio, può aumentare e diminuire in diversi punti nel tempo. Se prendi una misura un minuto, probabilmente non sarà esattamente la stessa un minuto dopo. Ancora una volta, misurazioni ripetute porteranno a risultati che oscillano ma si raggruppano attorno al valore reale.
Che cos'è un errore sistematico?
Un errore sistematico è uno che deriva da un problema persistente e porta a un errore coerente nel tuo misure. Ad esempio, se il nastro di misurazione è stato allungato, i risultati saranno sempre inferiori al valore reale. Allo stesso modo, se si utilizzano bilance che non sono state precedentemente impostate su zero, si verificherà un errore sistematico derivante dall'errore nella calibrazione (ad esempio, se un peso reale di 0 legge 5 grammi, 10 grammi leggeranno come 15 e 15 grammi saranno 20).
Altre differenze tra errori sistematici e casuali
La principale differenza tra errori sistematici e casuali è che gli errori casuali portano a fluttuazioni attorno al valore reale a causa della difficoltà effettuare misurazioni, mentre errori sistematici portano a deviazioni prevedibili e coerenti dal valore reale a causa di problemi con la calibrazione dell'attrezzatura. Questo porta a due ulteriori differenze che vale la pena notare.
Gli errori casuali sono essenzialmente inevitabili, mentre gli errori sistematici no. Gli scienziati non possono effettuare misurazioni perfette, non importa quanto siano abili. Se la quantità che stai misurando varia di momento in momento, non puoi farla smettere di cambiare mentre prendi la misurazione, e non importa quanto sia dettagliata la tua scala, leggerla accuratamente rappresenta ancora una sfida. La buona notizia è che ripetere la misurazione più volte e prendere la media minimizza efficacemente questo problema.
Gli errori sistematici possono essere difficili da individuare. Questo perché tutto ciò che misuri sarà sbagliato per lo stesso (o un importo simile) e potresti non rendertene conto che c'è un problema. Tuttavia, a differenza degli errori casuali, possono spesso essere evitati del tutto. Calibrare correttamente l'apparecchiatura prima di utilizzarla e gli errori sistematici saranno molto meno probabili.
