Sources of Error in Science Experiments

All science experiments contain error, so it’s important to know the types of error and how to calculate it. (Image: NASA/GSFC/Chris Gunn)

Science labs usually ask you to compare your results against theoretical or known values. Isso ajuda você a avaliar seus resultados e compará-los com os valores de outras pessoas. A diferença entre seus resultados e os resultados esperados ou teóricos é chamada de erro., A quantidade de erro aceitável depende da experiência, mas uma margem de erro de 10% é geralmente considerada aceitável. Se houver uma grande margem de erro, ser-lhe-á pedido que reveja o seu procedimento e identifique quaisquer erros que possa ter cometido ou lugares onde o erro possa ter sido introduzido. Então, você precisa saber os diferentes tipos e fontes de erro e como calculá-los.

como calcular o erro absoluto

um método de medição do erro é calcular o erro absoluto, que também é chamado de incerteza absoluta., Esta medida de precisão é comunicada utilizando as unidades de medida. Erro absoluto é simplesmente a diferença entre o valor medido e o valor verdadeiro ou o valor médio dos dados.erro absoluto =valor medido-valor verdadeiro

por exemplo, se você medir a gravidade para 9,6 m/s2 e o valor verdadeiro é 9,8 m/s2, então o erro absoluto da medição é 0,2 m / s2. Você poderia relatar o erro com um sinal, de modo que o erro absoluto neste exemplo poderia ser -0.2 m/s2.algumas pessoas consideram o erro absoluto uma medida da precisão do seu instrumento de medição., Se você estiver usando uma régua que os relatórios de comprimento para o milímetro mais próximo, pode-se dizer que o erro absoluto de qualquer medida com que a régua é o mais próximo de 1 mm ou (se você se sentir confiante de que você pode ver entre uma marca e o próximo) para o mais próximo de 0,5 mm.

Como Calcular o Erro Relativo

erro Relativo é baseado no erro absoluto valor. Ele compara o tamanho do erro com a magnitude da medição. Então, um erro de 0,1 kg pode ser insignificante quando se pesa uma pessoa, mas muito terrível quando se pesa uma maçã., Erro relativo é uma fração, valor decimal, ou por cento.

Erro Relativo = Erro Absoluto / Valor Total

Por exemplo, se o velocímetro diz que você está indo de 55 km / h, quando você está indo realmente 58 km / h, o erro absoluto é de 3 mph / 58 mph ou 0,05, o que você poderia múltiplo de 100% para 5%. Erro relativo pode ser relatado com um sinal. Neste caso, o indicador de velocidade está desligado em -5% porque o valor registado é inferior ao valor verdadeiro.

porque a definição de erro absoluto é ambígua, a maioria dos relatórios de laboratório pedem por erro percentual ou diferença percentual.,

como calcular o erro percentual

o cálculo de erro mais comum é o erro percentual, que é usado ao comparar seus resultados com um valor conhecido, teórico ou aceito. Como você provavelmente adivinha pelo nome, o erro percentual é expresso como uma porcentagem., Ele é o absoluto (sem sinal negativo) diferença entre o seu valor e o valor aceite, dividido pelo valor aceito, multiplicado por 100% para dar a porcentagem de:

% erro = / aceito x 100%

Como Calcular Porcentagem de Diferença

Outro erro comum de cálculo é chamado por cento de diferença. É usado quando você está comparando um resultado experimental com outro., Neste caso, nenhum resultado é necessariamente melhor que a outra, portanto, a porcentagem de diferença é o valor absoluto (sem sinal negativo) da diferença entre os valores, dividido pela média dos dois números, multiplicado por 100% para dar uma porcentagem:

% diferença = / média x 100%

Fontes e Tipos de Erro

Cada experimentais de medição, não importa quão cuidadosamente você levá-lo, contém uma certa quantidade de incerteza ou erro., Você está medindo contra um padrão, usando um instrumento que nunca pode duplicar perfeitamente o padrão, além de que você é humano, então você pode introduzir erros com base em sua técnica. As três principais categorias de erros são erros sistemáticos, erros aleatórios e erros pessoais. Aqui está o que estes tipos de erros são e exemplos comuns.

erros sistemáticos

erro sistemático afeta todas as medições que você faz. Todos esses erros estarão na mesma direção (maior ou menor que o valor verdadeiro) e você não pode compensá-los tomando dados adicionais.,exemplos de erros sistemáticos se você se esquecer de calibrar um balanço ou se perder um pouco na calibração, todas as medições de massa serão altas/baixas pela mesma quantidade. Alguns instrumentos requerem calibração periódica ao longo de um experimento, então é bom fazer uma nota em seu caderno de laboratório para ver se as calibrações parecem ter afetado os dados.outro exemplo é a medição do volume através da leitura de um menisco (paralaxe). Provavelmente lês um menisco exactamente da mesma maneira todas as vezes, mas nunca é perfeitamente correcto., Outra pessoa que toma a leitura pode tomar a mesma leitura, mas ver o menisco de um ângulo diferente, obtendo assim um resultado diferente. A paralaxe pode ocorrer em outros tipos de medições ópticas, tais como as feitas com um microscópio ou telescópio.

a deriva do instrumento é uma fonte comum de erro ao usar instrumentos eletrônicos. À medida que os instrumentos aquecem, as medições podem mudar., Outros erros sistemáticos comuns incluem histerese ou tempo de latência, quer relacionados com a resposta do instrumento a uma mudança de condições ou relacionados com flutuações em um instrumento que não atingiu o equilíbrio. Note que alguns desses erros sistemáticos são progressivos, de modo que os dados se tornam melhores (ou piores) ao longo do tempo, por isso é difícil comparar os pontos de dados tomados no início de uma experiência com os dados tomados no final. É por isso que é uma boa ideia gravar os dados sequencialmente, para que você possa detectar tendências graduais se elas ocorrerem., É também por isso que é bom tomar dados começando com diferentes espécimes cada vez (se aplicável), em vez de seguir sempre a mesma sequência.

não contabilizar uma variável que acaba por ser importante é geralmente um erro sistemático, embora possa ser um erro aleatório ou uma variável confusa. Se você encontrar um fator de influência, vale a pena notar em um relatório e pode levar a novas experiências depois de isolar e controlar esta variável.

erros aleatórios

erros aleatórios são devidos a flutuações nas condições experimentais ou de medição., Normalmente estes erros são pequenos. Tomar mais dados tende a reduzir o efeito de erros aleatórios.exemplos de erros aleatórios Se seu experimento requer condições estáveis, mas um grande grupo de pessoas passa pela sala durante um conjunto de dados, erros aleatórios serão introduzidos. Rascunhos, mudanças de temperatura, diferenças luz/escuridão, e ruído elétrico ou magnético são todos exemplos de fatores ambientais que podem introduzir erros aleatórios.também podem ocorrer erros físicos, uma vez que uma amostra nunca é completamente homogênea., Por esta razão, é melhor testar usando diferentes locais de uma amostra ou tomar várias medidas para reduzir a quantidade de erro.

resolução de instrumentos também é considerado um tipo de erro aleatório, porque a medição é igualmente provável maior ou menor do que o valor verdadeiro. Um exemplo de erro de resolução é fazer medições de volume com um copo em vez de um cilindro graduado. O provete terá uma quantidade maior de erro do que o cilindro.

definição incompleta pode ser um erro sistemático ou aleatório, dependendo das circunstâncias., O que a definição incompleta significa é que pode ser difícil para duas pessoas definir o ponto em que a medição está completa. Por exemplo, se você está medindo o comprimento com uma corda elástica, você vai precisar decidir com seus pares quando a corda é apertada o suficiente sem esticá-la. Durante uma titulação, se você está procurando uma mudança de cor, pode ser difícil dizer quando ela realmente ocorre.

erros pessoais

ao escrever um relatório de laboratório, você não deve citar “erro humano” como uma fonte de erro. Em vez disso, você deve tentar identificar um erro ou problema específico., Um erro pessoal comum é entrar em uma experiência com um viés sobre se uma hipótese será suportada ou rejeitada. Outro erro pessoal comum é a falta de experiência com uma peça de equipamento, onde suas medições podem se tornar mais precisas e confiáveis depois que você sabe o que está fazendo. Outro tipo de erro pessoal é um simples erro, onde você pode ter usado uma quantidade incorreta de um produto químico, cronometrou uma experiência de forma inconsistente, ou saltou um passo em um protocolo.

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