Onzekerheid bij metingen: nauwkeurigheid en precisie

Wetenschappers voeren herhaalde metingen van een hoeveelheid uit tijdens experimenten om ervoor te zorgen dat hun resultaten nauwkeurig en precies zijn. De nauwkeurigheid van een meting is de mate waarin de resultaten de werkelijke of geaccepteerde waarde benaderen. Beschouw twee studenten, A en B, die herhaaldelijk een goudstaaf wogen waarvan bekend was dat deze een werkelijke massa van 10 gram had.

Student A rapporteerde drie waarden van 9, 5 gram, 10 gram en 10, 5 gram, terwijl student B een massa van 8, 5 gram, 8, 6 gram en 8, 5 gram rapporteerde. Student A rapporteerde waarden die dichter bij de werkelijke massa van de staaf lagen in vergelijking met student B.De metingen van student A waren dus nauwkeuriger"Precisie, aan de andere kant, is de maatstaf van hoe nauw de resultaten met elkaar overeenkomen, of hoe reproduceerbaar ze zijn. Van een meting wordt gezegd dat deze nauwkeurig is als deze zeer vergelijkbare resultaten geeft wanneer deze wordt herhaald onder dezelfde omstandigheden.

De waarden voor de massa van de goudstaaf die door student B werden gerapporteerd, leken bijvoorbeeld erg op elkaar in vergelijking met student A.Dat is precisie"Nauwkeurigheid en precisie zijn twee verschillende meetkwaliteiten die onafhankelijk van elkaar zijn. Een bepaalde reeks metingen kan dus of nauwkeurig, of precies, of geen van beide, of beide zijn. De metingen voor de massa van de goudbaar door student A waren nauwkeuriger, dicht bij de werkelijke waarde van 10 gram, maar niet precies, omdat ze niet dicht bij elkaar lagen.

Integendeel, de metingen van student B waren precies, maar niet nauwkeurig. Zeer nauwkeurige waarden zijn meestal ook precies. Zoals een weegschaal die herhaaldelijk de ware of dicht bij de ware massa toont voor alle objecten.

Zeer precieze metingen zijn echter niet noodzakelijk nauwkeurig als dezelfde balans onjuist is gekalibreerd kan dit precieze maar onnauwkeurige metingen geven. Dit kan tot wetenschappelijke fouten leiden. Fouten in het meetproces zijn een veelvoorkomend probleem.

Dergelijke fouten kunnen in twee categorieën, willekeurig en systematisch, worden ingedeeld. Willekeurige fouten zijn het resultaat van inconsistentie in het meetproces of variaties in de gemeten hoeveelheid. Deze resulteren in schommelingen, te hoog of te laag, rond de werkelijke waarde.

Stel je je een wetenschapper die de lengte van een regenworm meet met een schuifmaat voor. Inconsistentie van de wetenschapper om de schalen correct te lezen, of continue lichaamsbeweging van regenworm tijdens de meting, kan resulteren in onjuiste lengte-metingen. Willekeurige fouten kunnen niet worden vermeden, maar kunnen worden gemiddeld door middel van herhaalde proeven.

Systematische fouten zijn het resultaat van een hardnekkig probleem en leiden tot een consistente meetdiscrepantie. Deze fouten zijn meestal te hoog of te laag in vergelijking met de werkelijke waarde. Bijvoorbeeld gewichten die worden gemeten met een onjuist gekalibreerde weegschaal.

Deze zijn voorspelbaar en meestal instrumentgerelateerd. In tegenstelling tot willekeurige fouten kan het echter niet worden gemiddeld door herhaalde metingen.