Alle vitenskapelige eksperimenter inneholde feil, så det er viktig å vite hvilke typer feil og hvordan man skal beregne det. (Bilde: NASA/GSFC/Chris Gunn)Science labs, vanligvis be deg om å sammenligne resultatene opp mot teoretiske eller kjente verdier. Dette hjelper deg med å evaluere resultater og sammenligne dem opp mot andres verdier. Forskjellen mellom resultatene og forventet eller teoretiske resultater er kalt feil., Mengden av feil som er akseptabelt avhenger av eksperimentet, men en feilmargin på 10% er generelt ansett for å være akseptabelt. Hvis det er en stor feilmargin, vil du bli bedt om å gå over din prosedyren, og identifisere eventuelle feil du har gjort eller steder hvor feil kan ha blitt introdusert. Så, du trenger å vite de forskjellige typer og kilder til feil og hvordan å beregne dem.
Hvordan å Beregne Absolutte Feil
En metode for å måle feil er ved å beregne absolutt feil, som også kalles absolutt usikkerhet., Dette tiltaket av nøyaktighet er rapportert ved hjelp av måleenheter. Absolutte feilen er rett og slett forskjellen mellom den målte verdien og enten den sanne verdi eller gjennomsnittlig verdi av data.
absolutte feil = målt verdi – virkelig verdi
For eksempel, hvis du måle tyngdekraften til å være 9.6 m/s2 og den sanne verdien er 9,8 m/s2, så absolutt feil i målingen er 0,2 m/s2. Du kan rapportere feil med et tegn, slik at den absolutte feilen i dette eksemplet kan være -0.2 m/s2.
Noen mennesker vurdere absolutt feil å være et mål på hvor nøyaktig du måler instrumentet., Hvis du bruker en linjal som rapporterer lengde til nærmeste millimeter, kan man si at den absolutte feilen av alle målinger som er tatt med som hersker er til nærmeste 1 mm eller (hvis du føler deg sikker på at du kan se mellom en merke-og neste) til nærmeste 0,5 mm.
Hvordan å Beregne Relativ Feil
Relative feilen er basert på den absolutte feil verdi. Den sammenligner hvor stor feilen er til omfanget av målingen. Så, en feil på 0,1 kg kan være ubetydelig når veiing av en person, men ganske forferdelig når veiing av apple., Relativ feil er en brøk, desimal verdi, eller prosent.
Relativ Feil = Absolutte Feil / Total Verdi
For eksempel, hvis din speedometer sier du skal 55 km / t, når du virkelig gå 58 km / t, den absolutte feilen er 3 mph / 58 km / t eller 0.05, som du kunne flere av 100% for å gi 5%. Relativ feil kan rapporteres med et tegn. I dette tilfellet, speedometer er av ved -5% fordi bokført verdi er lavere enn den sanne verdien.
Fordi den absolutte feil definisjon er tvetydig, mest lab-rapporter be for prosent feil eller prosent forskjell.,
Hvordan å Beregne Prosent Feil
Den vanligste feilen er beregningen prosent feil, som brukes når man skal sammenligne resultatene opp mot en kjent, teoretisk, eller akseptert verdi. Som du sikkert gjette fra navnet, prosent feil er uttrykt som en prosentandel., Det er absolutt (ikke negativt fortegn) differansen mellom den verdi og den verdien som aksepteres, dividert med verdien som aksepteres, multiplisert med 100% for å gi prosent:
% feil = / godkjent x 100%)
Hvordan å Beregne Prosent Forskjell
en Annen vanlig feil beregning kalles prosent forskjell. Det er brukt når du sammenligner en eksperimentelle resultat til en annen., I dette tilfellet, ikke resultatet nødvendigvis bedre enn en annen, så prosent forskjellen er den absolutte verdien (ikke negativt fortegn) av forskjellen mellom verdier, dividert med gjennomsnittet av de to tallene som multipliseres med 100% for å gi en andel:
% forskjell = / gjennomsnittlig x 100%)
Kilder og Typer Feil
Hver eksperimentell måling, uansett hvor nøye du ta det, inneholder en viss andel av usikkerhet eller feil., Du måler opp mot en standard, ved hjelp av et instrument som kan aldri helt dupliserte standard, pluss at du er menneske, slik at du kan introdusere feil basert på teknikken din. De tre viktigste kategoriene av feil er systematisk feil, tilfeldig feil, og personlige feil. Her er hva disse typer feil og vanlige eksempler.
Systematiske Feil
Systematiske feilen påvirker alle de målene du tar. Alle disse feilene vil være i samme retning (større enn eller mindre enn den sanne verdi) og du kan ikke kompensere for dem ved å ta ytterligere data.,
Eksempler på Systematiske Feil
- Hvis du glemmer å kalibrere en balanse eller er du av litt i kalibrering, alle masse målinger vil være høy/lav med samme beløp. Noen instrumenter krever periodisk kalibrering i løpet av et eksperiment, så det er godt å gjøre et notat i laboratoriet bærbar pc for å se om kalibreringer ser ut til å ha påvirket dataene.
- et Annet eksempel er å måle volumet ved å lese en menisken (parallax). Du sannsynligvis lese en menisken på nøyaktig samme måte hver gang, men det er aldri helt korrekt., En annen person tar å lese kan ta samme lest, men vise menisken fra en annen vinkel, og dermed få et annet resultat. Parallax kan forekomme i andre typer optiske målinger, for eksempel de som er tatt med et mikroskop eller teleskop.
- Instrument drift er en vanlig kilde til feil ved bruk av elektroniske instrumenter. Som instrumenter varme opp, målinger kan endres., Andre vanlige systematiske feil inkluderer hysterese eller lag tid, enten knyttet til instrumentet reaksjon på en endring i betingelser eller knyttet til svingninger i et instrument som ikke har nådd likevekt. Merk at noen av disse systematiske feil er progressive, slik at dataene blir bedre (eller verre) over tid, så det er vanskelig å sammenligne data poeng tatt i begynnelsen av et eksperiment med de som ble tatt på slutten. Dette er hvorfor det er en god idé å registrere data sekvensielt, slik at du kan oppdage gradvis trender, hvis de skulle oppstå., Dette er også hvorfor det er bra å ta data fra og med forskjellig prøver hver gang (hvis aktuelt), snarere enn å alltid følge samme rekkefølge.
- Ikke regnskap for en variabel som viser seg å være viktig er vanligvis en systematisk feil, selv om det kan være en tilfeldig feil, eller som en konfunderende variabel. Hvis du finner en påvirkende faktor, det er verdt å merke seg i en rapport og kan føre til videre eksperimentering etter å ha isolert og kontroll av denne variabelen.
Tilfeldige Feil
Tilfeldige feil er på grunn av svingninger i den eksperimentelle eller måling forhold., Vanligvis disse feilene er små. Å ta mer data har en tendens til å redusere effekten av tilfeldige feil.
Eksempler på Tilfeldige Feil
- Hvis eksperimentet krever stabile forhold, men en stor gruppe av mennesker trampe gjennom rommet i løpet av ett datasett, tilfeldige feil vil bli innført. Kladd, temperatur endringer, lys/mørke forskjeller, og elektrisk eller magnetisk støy er alle eksempler på miljømessige faktorer som kan introdusere tilfeldige feil.
- Fysiske feil kan også forekomme, siden et eksempel er aldri helt homogene., På grunn av dette, er det best å teste bruk av ulike plasseringer av en prøve, eller ta flere målinger for å redusere mengden av feil.
- Instrument oppløsning er også ansett som en type tilfeldige feil fordi målingen er like sannsynlig høyere eller lavere enn den sanne verdien. Et eksempel på en oppløsning feil er å ta volum målinger med et beger i motsetning til en gradert sylinder. Begerglasset vil ha en større mengde feil enn sylinderen.
- Ufullstendig definisjon kan være systematiske eller tilfeldige feil, avhengig av omstendighetene., Hva ufullstendig definisjon betyr at det kan være vanskelig for to personer å definere punkt hvor målingen er fullført. For eksempel, hvis du måler lengden med en elastisk streng, du må bestemme deg med dine kolleger når strengen er stramt nok uten å strekke det. Under en titrering, hvis du leter etter en farge du vil endre, kan det være vanskelig å si når det faktisk skjer.
Personlige Feil
Når du skriver en lab-rapport, bør du ikke cite «menneskelig feil» som en kilde til feil. Snarere, bør du forsøke å finne en bestemt feil eller problem., En vanlig personlige feil er å gå inn i et eksperiment med en skjevhet om en hypotese vil bli støttet eller avviser. En annen vanlig personlige feil er mangel på erfaring med et stykke av utstyr, hvor målingene kan bli mer nøyaktig og pålitelig når du vet hva du gjør. En annen type personlig feil er en enkel feil, hvor du kan ha brukt feil mengde av et kjemisk stoff, tidsbestemte et eksperiment inconsistently, eller hoppet over et steg i en protokoll.
