Razlika med sistematično napako in naključno napako

Medtem ko merimo fizikalno količino, ne pričakujemo, da bo dobljena vrednost povsem prava vrednost. Pomembno je dati nekakšno indikacijo, kako blizu je rezultat resnična vrednost, torej nekakšen pokazatelj natančnosti zanesljivosti meritev. V fiziki to storimo tako, da vključimo oceno napake skupaj z vrednostjo rezultata. Pri analizi rezultatov je pomembno upoštevati vire napak in kako so ti viri vplivali na rezultate. Napake in negotovost meritev so vedno ocenjene posredno, izračuni pa vključujejo nekatere predpostavke. Napake lahko razdelimo na dve osnovni vrsti, sistematične in naključne napake. Sistematična napaka je tista, ki pri večkratnih meritvah ene in iste količine ostane konstantna ali se redno spreminja. Nasprotno, naključna napaka je tista, ki se razlikuje in ki bo verjetno pozitivna ali negativna. Oglejmo si nekaj ključnih razlik med obema.

Kaj je sistematična napaka?

Sistematična napaka je tista, ki se vsakič pojavi v isti smeri in pri ponavljajočih se meritvah ene in iste količine ostane konstantna ali se redno spreminja. Sistematična napaka ostane konstantna v celotnem nizu odčitkov in povzroči, da se izmerjena količina odmakne od sprejete ali predvidene vrednosti. Sistematične napake se pojavljajo, ker je eksperimentalna ureditev drugačna od tiste, ki je predvidena v teoriji, korekcijski faktor, ki upošteva to razliko, pa se ne upošteva. V mnogih primerih takšne napake povzročijo nekatere napake v eksperimentalni napravi. Sistematično napako je mogoče odpraviti s pravilno tehniko, kalibriranjem opreme in uporabo standardov.

Kaj je naključna napaka?

Kot pove že njegovo ime, je naključna napaka tista, ki se naključno spreminja in nastane z nepredvidljivimi in neznanimi spremembami celotnega eksperimentalnega postopka. Vsaka vrsta napake, ki ni skladna in se ne ponovi v isti velikosti ali smeri, razen po naključju, se šteje za naključno napako. Gulliksen definira naključno napako v statističnem smislu glede na povprečno napako, korelacijo med napako in resnično oceno in korelacijo med napakami je nič. Na primer, hitrost vetra se lahko v različnih časovnih točkah zmanjša in poveča, kar ima za posledico razlike v rezultatih. Naključno napako odkrijemo z večkratnim merjenjem iste količine pod istimi pogoji.

Razlika med sistematično in naključno napako

Pomeni Sistematična v primerjavi z naključno napako

Napake lahko razdelimo na dve osnovni vrsti, sistematične in naključne napake. Sistematična napaka, kot pove že ime, je dosledna, ponovljiva napaka, ki odstopa od prave vrednosti merjenja za določen znesek. Sistematična napaka je tista, ki se vsakič pojavi v isto smer zaradi napake merilne naprave. Nasprotno, vsaka vrsta napak, ki je neskladna in se ne ponovi v isti velikosti ali smeri, razen po naključju, se šteje za naključno napako. Naključne napake se včasih imenujejo statistične napake.

Narava sistematične ali naključne napake

Naključne napake se odkrijejo z meritvami iste količine v istih pogojih in vključujejo spremenljivost, ki je značilna za naravni svet in pri kateri koli meritvi. Sistematične napake lahko na drugi strani odkrijemo eksperimentalno, če primerjamo določen rezultat z meritvijo iste količine, opravljeno z drugačno metodo ali z natančnejšim merilnim instrumentom. Sistematične napake dajejo rezultate, ki so bodisi dosledno nad resnično vrednostjo bodisi dosledno pod resnično vrednostjo.

Vzrok sistematične ali naključne napake

Sistematične napake so dosledne in jih povzročajo nekatere napake v eksperimentalni napravi ali napačna eksperimentalna zasnova. Takšne napake povzročijo napačne merilne naprave, ki jih posamezniki bodisi napačno uporabljajo med meritvami, bodisi nepravilno umerjeni instrumenti. Sistematične napake veljajo za nevarnejše kot naključne napake. Nasprotno pa naključne napake nastanejo zaradi nepredvidljivih sprememb v odčitkih merilne naprave ali zaradi opazovalčeve nezmožnosti interpretacije instrumentalnega odčitka.

Odprava

Sistematične napake je mogoče odpraviti s pravilno tehniko, kalibriranjem opreme in uporabo standardov. Sistematične napake so ponavadi posledica napačnih interpretacij ljudi ali sprememb v okolju med poskusi, ki jih je težko popolnoma odpraviti. Ponavljajoče se meritve z istim instrumentom niti ne razkrijejo niti ne odpravijo sistematične napake. Načeloma je mogoče odpraviti vse sistematične napake, vendar bodo pri vsaki meritvi vedno ostale naključne napake. Naključne napake pa je mogoče zmanjšati s povprečnim številom opazovanj.

Sistematična in naključna napaka: primerjalna tabela

Povzetek sistematične ali naključne napake

Načeloma je mogoče odpraviti vse sistematične napake, vendar bodo pri vsaki meritvi vedno ostale naključne napake. Naključne napake pa je mogoče zmanjšati s povprečnim številom opazovanj. Sistematične napake so ponavadi posledica napačnih interpretacij ljudi ali sprememb v okolju med poskusi, ki jih je težko popolnoma odpraviti. Zato so sistematične napake potencialno nevarnejše od naključnih napak. Vendar pa je mogoče sistematične napake odpraviti s pravilno tehniko, kalibriranjem opreme in uporabo standardov.