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Accuratezza e precisione
Normalmente gli scienziati effettuano misure ripetute di una grandezza al fine di garantire la qualità dei loro risultati e per valutare sia la precis…
Gli scienziati effettuano misurazioni ripetute di una quantità durante la sperimentazione per garantire che i loro risultati siano accurati e precisi.
L'accuratezza di una misurazione è il grado di vicinanza dei risultati al valore vero o accettato.
Prendete due studenti, A e B, che hanno pesato ripetutamente un lingotto d'oro noto per avere una massa reale di 10 grammi. Gli studenti A e B hanno riportato ciascuno tre valori da misurazioni ripetute del lingotto d'oro. Lo studente A ha riportato valori più vicini alla massa reale della barra rispetto allo studente B. Pertanto, le misurazioni da parte dello studente A erano, quindi, più "accurate".
La precisione, d'altra parte, è la misura di quanto i risultati concordano tra loro o di quanto siano riproducibili.
Una misurazione si dice precisa se fornisce risultati molto simili quando viene ripetuta nelle stesse condizioni.
Ad esempio, i valori per la massa del lingotto d'oro riportati dallo studente B erano molto simili tra loro, rispetto allo studente A. Questa è "precisione".
L'accuratezza e la precisione sono due qualità distinte della misurazione che sono indipendenti l'una dall'altra. Pertanto, un particolare insieme di misurazioni può essere accurato, o preciso, o nessuno dei due, o entrambi.
Anche i valori altamente accurati tendono ad essere precisi. Come una bilancia che mostra masse vere o vicine a quelle reali per tutti gli oggetti, ripetutamente. Tuttavia, le misurazioni altamente precise potrebbero non essere necessariamente accurate: se la stessa bilancia è tarata in modo errato, potrebbe fornire letture precise ma imprecise. Questo può portare a errori scientifici.
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Q1: What is the difference between accuracy and precision in scientific measurements?
Accuracy measures how close results are to the true or accepted value, while precision measures how closely results agree with each other when repeated. A measurement can be accurate without being precise, precise without being accurate, or both. For example, an improperly calibrated balance may give precise but inaccurate readings, leading to scientific errors.
Q2: Why do scientists make repeated measurements of a quantity?
Repeated measurements allow scientists to evaluate both the precision and accuracy of their results, ensuring data quality. By comparing multiple measurements taken under the same conditions, scientists can determine whether their measurements are reproducible and close to the true value, which is essential for reliable experimental findings.
Q3: Can a measurement be precise but not accurate?
Yes. Highly precise measurements may not necessarily be accurate. An improperly calibrated thermometer or faulty weighing balance may consistently give similar readings that are far from the true value. This demonstrates that precision alone does not guarantee accuracy, and both qualities must be evaluated independently.
Q4: What does it mean for measurements to be reproducible?
Reproducible measurements yield highly similar results when repeated under the same conditions, which defines precision. If a measurement is reproducible, it demonstrates that the experimental procedure is consistent and reliable, though this does not guarantee the results are close to the true value.
Q5: How are accuracy and precision related in highly accurate measurements?
Highly accurate values tend to be precise too. A well-calibrated weighing balance, for example, repeatedly shows true or close-to-true masses for all objects measured. However, this relationship is not guaranteed in reverse; precision does not always imply accuracy without proper calibration and validation.
Q6: What scientific errors can result from improperly calibrated instruments?
Improperly calibrated instruments may produce precise but inaccurate readings, creating systematic errors in experimental data. These measurements appear consistent and reproducible, but deviate from the true value. This can lead to incorrect conclusions and compromised research quality if not detected through comparison with known standards.
Q7: How do you determine if a set of measurements is both accurate and precise?
Compare repeated measurements to both each other and to a known true or accepted value. If measurements cluster closely together and near the true value, they are both precise and accurate. Using rules for significant figures in calculations helps maintain measurement quality throughout data analysis and interpretation.