Indipendentemente dall'attenzione che si prova nell'eseguire gli esperimenti, è probabile che ci sia un errore sperimentale. Sia attraverso le sfide inerenti l'esecuzione accurata delle misurazioni o problemi con la vostra attrezzatura, evitare del tutto l'errore è quasi impossibile. Per contrastare questo problema, gli scienziati fanno del loro meglio per classificare gli errori e quantificare qualsiasi incertezza nelle misurazioni che fanno. Scoprire la differenza tra errori sistematici e casuali è una parte fondamentale dell'apprendimento per progettare esperimenti migliori e minimizzare gli eventuali errori che si insinuano.

TL; DR (troppo lungo, non letto)

Gli errori sistematici di solito derivano da apparecchiature che non sono correttamente calibrate. Ogni misura che prendi sarà sbagliata dello stesso importo perché c'è un problema con il tuo dispositivo di misurazione. Errori casuali sono inevitabili e derivano da difficoltà nell'effettuare misurazioni o nel tentativo di misurare quantità che variano nel tempo. Questi errori oscillano ma generalmente si raggruppano intorno al valore reale.

Che cos'è l'errore casuale?

L'errore casuale descrive errori che oscillano a causa dell'imprevedibilità o dell'incertezza inerente al processo di misurazione o della variazione nella quantità che stai cercando di misurare.

Uno scienziato che misura un insetto, ad esempio, cercherebbe di posizionare l'insetto sul punto zero di un righello o un metro e di leggere il valore all'altro estremo . Il righello stesso probabilmente misurerà solo il millimetro più vicino, e leggerlo con precisione può essere difficile. Puoi sottovalutare la dimensione reale dell'insetto o sopravvalutarlo, in base a quanto bene leggi la scala e il tuo giudizio su dove si ferma la testa dell'insetto. L'insetto potrebbe anche muoversi leggermente dalla posizione zero senza che tu te ne accorga. Ripetendo la misurazione più volte si ottengono molti risultati diversi a causa di ciò, ma probabilmente si raggruppano attorno al valore reale.

Allo stesso modo, prendere le misure di una quantità che cambia di momento in momento porta a un errore casuale. La velocità del vento, per esempio, può captare e cadere in momenti diversi nel tempo. Se prendi una misura per 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 l'errore sistematico?

Un errore sistematico è un errore derivante da un problema persistente che porta a un risultato coerente errore nelle tue misure. Ad esempio, se il nastro di misurazione è stato allungato, i risultati saranno sempre inferiori al valore reale. Allo stesso modo, se stai usando scale che non sono state impostate a zero in anticipo, ci sarà un errore sistematico risultante dall'errore nella calibrazione (ad esempio, se un peso reale di 0 è pari a 5 grammi, 10 grammi saranno letti come 15 e 15 grammi saranno letti come 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 come risultato di difficoltà nel prendere le misure, mentre gli errori sistematici portano a partenze prevedibili e coerenti dal valore reale a causa di problemi con la calibrazione della vostra attrezzatura. Questo porta a due differenze extra che vale la pena notare.

Gli errori casuali sono essenzialmente inevitabili, mentre gli errori sistematici no. Gli scienziati non possono effettuare misurazioni perfette, indipendentemente da quanto siano abili. Se la quantità che stai misurando varia di momento in momento, non puoi farla smettere di cambiare mentre prendi la misura, e non importa quanto sia dettagliata la tua scala, leggerla con precisione continua a rappresentare una sfida. La buona notizia è che ripetere la misurazione più volte e prendere la media riduce efficacemente questo problema.

Gli errori sistematici possono essere difficili da individuare. Questo perché tutto ciò che misuri sarà errato dello stesso importo (o di un importo simile) e potresti non capire che c'è un problema. Tuttavia, a differenza degli errori casuali, spesso possono essere evitati del tutto. Calibrare correttamente l'attrezzatura prima di usarla e gli errori sistematici saranno molto meno probabili.