Tutti gli esperimenti scientifici contengono errori, quindi è importante conoscere i tipi di errore e come calcolarlo. (Immagine: NASA/GSFC/Chris Gunn)I laboratori scientifici di solito ti chiedono di confrontare i tuoi risultati con valori teorici o noti. Questo ti aiuta a valutare i tuoi risultati e confrontarli con i valori di altre persone. La differenza tra i risultati e i risultati attesi o teorici è chiamata errore., La quantità di errore accettabile dipende dall’esperimento, ma un margine di errore del 10% è generalmente considerato accettabile. Se c’è un ampio margine di errore, ti verrà chiesto di esaminare la procedura e identificare eventuali errori che potresti aver commesso o luoghi in cui l’errore potrebbe essere stato introdotto. Quindi, è necessario conoscere i diversi tipi e le fonti di errore e come calcolarli.
Come calcolare l’errore assoluto
Un metodo per misurare l’errore è calcolando l’errore assoluto, che è anche chiamato incertezza assoluta., Questa misura di precisione è riportata utilizzando le unità di misura. L’errore assoluto è semplicemente la differenza tra il valore misurato e il valore vero o il valore medio dei dati.
errore assoluto = valore misurato-valore vero
Ad esempio, se si misura la gravità per essere 9.6 m/s2 e il valore vero è 9.8 m/s2, quindi l’errore assoluto della misura è 0.2 m/s2. È possibile segnalare l’errore con un segno, quindi l’errore assoluto in questo esempio potrebbe essere -0.2 m/s2.
Alcune persone considerano l’errore assoluto come una misura di quanto sia preciso il tuo strumento di misura., Se si utilizza un righello che i rapporti di lunghezza al millimetro più vicino, si potrebbe dire che l’errore assoluto di qualsiasi misura presa con il righello è l’approssimazione di 1 mm o (se ti senti sicuro che si può vedere tra un voto e l’altro) l’approssimazione di 0,5 mm.
Come Calcolare l’Errore Relativo
errore Relativo è basato sull’errore assoluto valore. Confronta quanto è grande l’errore con l’entità della misurazione. Quindi, un errore di 0,1 kg potrebbe essere insignificante quando si pesa una persona, ma piuttosto terribile quando si pesa una mela., L’errore relativo è una frazione, un valore decimale o una percentuale.
Errore relativo = Errore assoluto / Valore totale
Ad esempio, se il tachimetro dice che stai andando a 55 mph, quando stai davvero andando a 58 mph, l’errore assoluto è 3 mph / 58 mph o 0.05, che potresti moltiplicare del 100% per dare il 5%. L’errore relativo può essere segnalato con un segno. In questo caso, il tachimetro è spento di -5% perché il valore registrato è inferiore al valore reale.
Poiché la definizione di errore assoluto è ambigua, la maggior parte dei rapporti di laboratorio richiede errore percentuale o differenza percentuale.,
Come calcolare l’errore percentuale
Il calcolo dell’errore più comune è l’errore percentuale, che viene utilizzato quando si confrontano i risultati con un valore noto, teorico o accettato. Come probabilmente indovinate dal nome, l’errore percentuale è espresso in percentuale., È l’assoluto (senza segno negativo) differenza tra valore e il valore accettato, diviso per il valore accettato, moltiplicato per 100% per dare il percento:
% di errore = / accettato x 100%
Come Calcolare la % Di Differenza
un Altro comune errore di calcolo è chiamato per cento di differenza. Viene utilizzato quando si confronta un risultato sperimentale con un altro., In questo caso, nessun risultato è necessariamente migliore di un altro, in modo che la percentuale di differenza è il valore assoluto (senza segno negativo) della differenza tra i valori, diviso per la media dei due numeri, moltiplicato per 100% per dare una percentuale:
% di differenza = / media x 100%
Fonti e Tipi di Errore
Ogni misura sperimentale, non importa con quanta cura si prende, contiene una certa quantità di incertezza o errore., Stai misurando contro uno standard, usando uno strumento che non può mai duplicare perfettamente lo standard, in più sei umano, quindi potresti introdurre errori in base alla tua tecnica. Le tre principali categorie di errori sono errori sistematici, errori casuali ed errori personali. Ecco quali sono questi tipi di errori ed esempi comuni.
Errori sistematici
L’errore sistematico influisce su tutte le misurazioni effettuate. Tutti questi errori saranno nella stessa direzione (maggiore o minore del valore vero) e non è possibile compensarli prendendo dati aggiuntivi.,
Esempi di errori sistematici
- Se si dimentica di calibrare una bilancia o si è fuori un po ‘ nella calibrazione, tutte le misurazioni di massa saranno alto/basso della stessa quantità. Alcuni strumenti richiedono una calibrazione periodica durante tutto il corso di un esperimento, quindi è bene prendere nota nel notebook di laboratorio per vedere se le calibrazioni sembrano aver influenzato i dati.
- Un altro esempio è la misurazione del volume leggendo un menisco (parallasse). Probabilmente leggi un menisco esattamente allo stesso modo ogni volta, ma non è mai perfettamente corretto., Un’altra persona che prende la lettura può prendere la stessa lettura, ma visualizzare il menisco da una diversa angolazione, ottenendo così un risultato diverso. La parallasse può verificarsi in altri tipi di misurazioni ottiche, come quelle prese con un microscopio o un telescopio.
- Strumento deriva è una fonte comune di errore quando si utilizza strumenti elettronici. Man mano che gli strumenti si riscaldano, le misurazioni potrebbero cambiare., Altri errori sistematici comuni includono l’isteresi o il tempo di ritardo, relativi alla risposta dello strumento a un cambiamento delle condizioni o alle fluttuazioni di uno strumento che non ha raggiunto l’equilibrio. Nota che alcuni di questi errori sistematici sono progressivi, quindi i dati diventano migliori (o peggiori) nel tempo, quindi è difficile confrontare i punti dati presi all’inizio di un esperimento con quelli presi alla fine. Questo è il motivo per cui è una buona idea per registrare i dati in sequenza, in modo da poter individuare le tendenze graduali se si verificano., Questo è anche il motivo per cui è bene prendere dati che iniziano con campioni diversi ogni volta (se applicabile), piuttosto che seguire sempre la stessa sequenza.
- Non tenere conto di una variabile che risulta essere importante è di solito un errore sistematico, anche se potrebbe essere un errore casuale o una variabile confondente. Se trovi un fattore di influenza, vale la pena notare in un rapporto e può portare a ulteriori esperimenti dopo aver isolato e controllato questa variabile.
Errori casuali
Gli errori casuali sono dovuti a fluttuazioni nelle condizioni sperimentali o di misurazione., Di solito questi errori sono piccoli. Prendendo più dati tende a ridurre l’effetto di errori casuali.
Esempi di errori casuali
- Se il tuo esperimento richiede condizioni stabili, ma un grande gruppo di persone calpesta la stanza durante un set di dati, verrà introdotto un errore casuale. Bozze, variazioni di temperatura, differenze luce/buio e rumore elettrico o magnetico sono tutti esempi di fattori ambientali che possono introdurre errori casuali.
- Possono verificarsi anche errori fisici, poiché un campione non è mai completamente omogeneo., Per questo motivo, è meglio testare utilizzando diverse posizioni di un campione o eseguire più misurazioni per ridurre la quantità di errore.
- Risoluzione dello strumento è anche considerato un tipo di errore casuale perché la misura è altrettanto probabile superiore o inferiore al valore vero. Un esempio di errore di risoluzione è prendere misure di volume con un becher al contrario di un cilindro graduato. Il becher avrà una maggiore quantità di errore rispetto al cilindro.
- La definizione incompleta può essere un errore sistematico o casuale, a seconda delle circostanze., Ciò che significa definizione incompleta è che può essere difficile per due persone definire il punto in cui la misurazione è completa. Ad esempio, se stai misurando la lunghezza con una corda elastica, dovrai decidere con i tuoi coetanei quando la corda è abbastanza stretta senza allungarla. Durante una titolazione, se stai cercando un cambiamento di colore, può essere difficile dire quando si verifica effettivamente.
Errori personali
Quando si scrive un rapporto di laboratorio, non si dovrebbe citare “errore umano” come fonte di errore. Piuttosto, dovresti tentare di identificare un errore o un problema specifico., Un errore personale comune sta andando in un esperimento con un pregiudizio sul fatto che un’ipotesi sarà supportata o rifiutata. Un altro errore personale comune è la mancanza di esperienza con un pezzo di attrezzatura, dove le misurazioni possono diventare più accurate e affidabili dopo che sai cosa stai facendo. Un altro tipo di errore personale è un semplice errore, in cui potresti aver utilizzato una quantità errata di una sostanza chimica, aver programmato un esperimento in modo incoerente o saltato un passaggio in un protocollo.
