1.8
Dokładność i precyzja
Naukowcy zazwyczaj dokonują powtarzających się pomiarów wielkości, aby zagwarantować jakość swoich ustaleń i ocenić zarówno precyzję, jak i dokładność…
Naukowcy dokonują powtarzających się pomiarów wielkości podczas eksperymentów, aby upewnić się, że ich wyniki są dokładne i precyzyjne.
Dokładność pomiaru to stopień zbliżenia wyników do wartości rzeczywistej lub przyjętej.
Zastanówmy się nad dwoma studentami, A i B, którzy wielokrotnie ważyli sztabkę złota, o której wiadomo, że jej rzeczywista masa wynosi 10 gramów. Studenci A i B podali po trzy wartości z powtarzających się pomiarów sztabki złota. Uczeń A podał wartości bliższe rzeczywistej masie pręta w porównaniu ze studentem B. Tak więc pomiary dokonane przez studenta A były bardziej "dokładne".
Z drugiej strony precyzja jest miarą tego, jak bardzo wyniki są ze sobą zgodne lub jak bardzo są powtarzalne.
Mówi się, że pomiar jest dokładny, jeśli daje bardzo podobne wyniki po powtórzeniu w tych samych warunkach.
Na przykład wartości masy sztabki złota podane przez studenta B były bardzo podobne do siebie w porównaniu ze studentem A. To jest właśnie "precyzja".
Dokładność i precyzja to dwie odrębne cechy pomiaru, które są od siebie niezależne. W związku z tym określony zestaw pomiarów może być albo dokładny, albo dokładny, albo żaden, albo jedno i drugie.
Bardzo dokładne wartości również są precyzyjne. Jak waga pokazująca wielokrotnie rzeczywiste lub bliskie rzeczywiste masy dla wszystkich obiektów. Jednak bardzo precyzyjne pomiary niekoniecznie muszą być dokładne - jeśli ta sama waga jest nieprawidłowo skalibrowana, może dawać precyzyjne, ale niedokładne odczyty. Może to prowadzić do błędów naukowych.
View the full transcript and gain access to JoVE Core videos
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.