Alle videnskabelige eksperimenter indeholder fejl, så det er vigtigt at vide, hvilke typer af fejl, og hvordan man beregner det. (Billede: NASA/Gsfc / Chris Gunn)videnskabslaboratorier beder dig normalt om at sammenligne dine resultater med teoretiske eller kendte værdier. Dette hjælper dig med at evaluere dine resultater og sammenligne dem med andres værdier. Forskellen mellem dine resultater og de forventede eller teoretiske resultater kaldes fejl., Mængden af fejl, der er acceptabel, afhænger af eksperimentet, men en fejlmargin på 10% betragtes generelt som acceptabel. Hvis der er en stor fejlmargin, bliver du bedt om at gennemgå din procedure og identificere eventuelle fejl, du måtte have foretaget, eller steder, hvor der muligvis er indført fejl. Så du skal kende de forskellige typer og kilder til fejl og hvordan man beregner dem.
Sådan beregnes absolut fejl
en metode til måling af fejl er ved at beregne absolut fejl, som også kaldes absolut usikkerhed., Dette mål for nøjagtighed rapporteres ved hjælp af måleenhederne. Absolut fejl er simpelthen forskellen mellem den målte værdi og enten den sande værdi eller gennemsnitsværdien af dataene.
absolut fejl = målt værdi – og ægte værdi
For eksempel, hvis du måle tyngdekraften til at være 9.6 m/s2, og den sande værdi er 9.8 m/s2, så er den absolutte fejl på målingen er 0,2 m/s2. Du kan rapportere fejlen med et tegn, så den absolutte fejl i dette eksempel kan være -0.2 m/s2.
Nogle mennesker anser absolut fejl for at være et mål for, hvor præcist dit måleinstrument er., Hvis du bruger en lineal, der rapporter længde til nærmeste millimeter, man kan sige, at den absolutte fejl af enhver måling er taget med, der hersker, er at den nærmeste 1 mm eller (hvis du føler dig sikker på, at du kan se mellem en mark og den næste) til nærmeste 0,5 mm.
Hvordan til at Beregne Relative Fejl
Relative fejl er baseret på den absolutte fejl værdi. Det sammenligner, hvor stor fejlen er til størrelsen af målingen. Så en fejl på 0,1 kg kan være ubetydelig, når man vejer en person, men temmelig forfærdelig, når man vejer et æble., Relativ fejl er en brøkdel, decimalværdi eller procent.
relativ fejl = absolut fejl/samlet værdi
for eksempel, hvis dit speedometer siger, at du går 55 mph, når du virkelig går 58 mph, er den absolutte fejl 3 mph / 58 mph eller 0.05, som du kunne multiple med 100% for at give 5%. Relativ fejl kan rapporteres med et tegn. I dette tilfælde er speedometeret slukket med -5%, fordi den registrerede værdi er lavere end den sande værdi.da den absolutte fejldefinition er tvetydig, beder de fleste laboratorierapporter om procentfejl eller procentforskel.,
Sådan beregnes Procentfejl
den mest almindelige fejlberegning er procentfejl, som bruges, når du sammenligner dine resultater med en kendt, teoretisk eller accepteret værdi. Som du sandsynligvis gætter fra navnet, udtrykkes procentfejl som en procentdel., Det er absolut (ingen negative tegn) forskel mellem værdi og den accepterede værdi divideret med den accepterede værdi, multipliceret med 100% at give procent:
% fejl = / accepteret x 100%
Hvordan til at Beregne Forskel i Procent
en Anden almindelig fejl beregningen er kaldet forskel i procent. Det bruges, når du sammenligner et eksperimentelt resultat med et andet., I dette tilfælde, intet resultat er nødvendigvis bedre end en anden, så forskel i procent er den absolutte værdi (ikke negativt fortegn) af forskellen mellem værdierne divideret med gennemsnittet af de to tal, der ganges med 100% for at give en procent:
% forskel = / gennemsnit x 100%
Kilder og Typer af Fejl
Hver eksperimentelle målinger, uanset hvor omhyggeligt du tager det, indeholder en vis mængde af usikkerhed eller fejl., Du måler mod en standard, ved hjælp af et instrument, der aldrig perfekt kan duplikere standarden, plus du er menneskelig, så du kan introducere fejl baseret på din teknik. De tre hovedkategorier af fejl er systematiske fejl, tilfældige fejl og personlige fejl. Her er hvad disse typer fejl er og almindelige eksempler.
systematiske fejl
Systematisk fejl påvirker alle de målinger, du tager. Alle disse fejl vil være i samme retning (større end eller mindre end den sande værdi), og du kan ikke kompensere for dem ved at tage yderligere data.,
eksempler på systematiske fejl
- hvis du glemmer at kalibrere en balance, eller du er lidt ude af kalibreringen, vil alle massemålinger være høje/lave med samme mængde. Nogle instrumenter kræver periodisk kalibrering i løbet af et eksperiment, så det er godt at notere i din lab-notesbog for at se, om kalibreringerne ser ud til at have påvirket dataene.
- et andet eksempel er måling af volumen ved at læse en menisk (parallaus). Du læser sandsynligvis en menisk nøjagtigt på samme måde hver gang, men det er aldrig helt korrekt., En anden person, der tager læsningen, kan tage den samme læsning, men se menisken fra en anden vinkel og dermed få et andet resultat. Paralla.kan forekomme i andre typer optiske målinger, såsom dem taget med et mikroskop eller teleskop.
- Instrumentdrift er en almindelig fejlkilde ved brug af elektroniske instrumenter. Når instrumenterne opvarmes, kan målingerne ændre sig., Andre almindelige systematiske fejl inkluderer Hysterese eller forsinkelse, enten relateret til instrumentrespons på en ændring i forhold eller relateret til udsving i et instrument, der ikke har nået ligevægt. Bemærk Nogle af disse systematiske fejl er progressive, så data bliver bedre (eller værre) over tid, så det er svært at sammenligne datapunkter taget i begyndelsen af et eksperiment med dem taget i slutningen. Derfor er det en god ide at registrere data i rækkefølge, så du kan se gradvise tendenser, hvis de opstår., Det er også derfor, det er godt at tage data, der starter med forskellige prøver hver gang (hvis relevant), snarere end altid at følge den samme sekvens.
- ikke tegner sig for en variabel, der viser sig at være vigtig, er normalt en systematisk fejl, selvom det kan være en tilfældig fejl eller en forvirrende variabel. Hvis du finder en påvirkningsfaktor, er det værd at bemærke i en rapport og kan føre til yderligere eksperimentering efter isolering og kontrol af denne variabel.
tilfældige fejl
tilfældige fejl skyldes udsving i eksperimentelle eller målebetingelser., Normalt er disse fejl små. At tage flere data har en tendens til at reducere effekten af tilfældige fejl.
eksempler på tilfældige fejl
- hvis dit eksperiment kræver stabile forhold, men en stor gruppe mennesker stamper gennem rummet i løbet af et datasæt, vil tilfældig fejl blive introduceret. Udkast, temperaturændringer, lys/mørke forskelle og elektrisk eller magnetisk støj er alle eksempler på miljøfaktorer, der kan introducere tilfældige fejl.
- fysiske fejl kan også forekomme, da en prøve aldrig er helt homogen., Af denne grund er det bedst at teste ved hjælp af forskellige placeringer af en prøve eller tage flere målinger for at reducere fejlmængden.
- Instrumentopløsning betragtes også som en type tilfældig fejl, fordi målingen er lige så sandsynlig højere eller lavere end den sande værdi. Et eksempel på en opløsningsfejl er at tage volumenmålinger med et Bæger i modsætning til en gradueret cylinder. Bægeret vil have en større mængde fejl end cylinderen.ufuldstændig definition kan være en systematisk eller tilfældig fejl afhængigt af omstændighederne., Hvad ufuldstændig definition betyder er, at det kan være svært for to personer at definere det punkt, hvor målingen er afsluttet. For eksempel, hvis du måler længde med en elastisk streng, skal du beslutte med dine kammerater, når strengen er stram nok uden at strække den. Under en titrering, hvis du leder efter en farveændring, kan det være svært at se, hvornår det faktisk opstår.
personlige fejl
Når du skriver en laboratorierapport, skal du ikke nævne “menneskelig fejl” som en fejlkilde. I stedet skal du forsøge at identificere en bestemt fejl eller et problem., En almindelig personlig fejl går ind i et eksperiment med en bias om, hvorvidt en hypotese vil blive understøttet eller afvist. En anden almindelig personlig fejl er manglende erfaring med et stykke udstyr, hvor dine målinger kan blive mere nøjagtige og pålidelige, når du ved, hvad du laver. En anden type personlig fejl er en simpel fejl, hvor du måske har brugt en forkert mængde af et kemikalie, timet et eksperiment inkonsekvent eller sprunget over et trin i en protokol.
