СИСТЕМАТИЧНА ПОМИЛКА: ЯК ЇЇ ОБЧИСЛИТИ, З ХІМІЇ, ФІЗИКИ, ПРИКЛАДИ - ХІМІЯ - 2025

Систематична помилка є тією , яка є частиною експериментального або наглядових помилок (помилки виміру), і що впливає на точність результатів. Він також відомий як визначена помилка, оскільки більшу частину часу його можна виявити та усунути, не повторюючи експериментів.

Важливою характеристикою систематичної помилки є те, що її відносне значення є постійним; тобто він не змінюється ні за розміром вибірки, ні за товщиною даних. Наприклад, якщо припустити, що його відносне значення становить 0,2%, якщо вимірювання повторюються за однакових умов, похибка завжди залишатиметься 0,2%, поки вона не буде виправлена.

У лабораторії погана техніка або неправильний крок у будь-якому методі перетворюються на систематичну помилку, яка впливає на точність результатів. Джерело: Ярмолук через Pixabay.

Як правило, систематична помилка підлягає неправильному поводженню з інструментами або технічній несправності аналітика чи вченого. Він легко виявляється, коли експериментальні значення порівнюються зі стандартним або сертифікованим значенням.

Приклади цього типу експериментальної помилки трапляються, коли аналітичні ваги, термометри та спектрофотометри не калібруються; або у випадках, коли не проводиться чітке читання правил, верни, градуйовані циліндри чи бюретки.

Як обчислити систематичну помилку?

Систематична помилка впливає на точність, внаслідок чого експериментальні значення вищі або нижчі за фактичні результати. Під реальним результатом чи цінністю розуміється така, яка була вичерпно перевірена багатьма аналітиками та лабораторіями, визначивши себе еталоном порівняння.

Таким чином, порівнюючи експериментальне значення з реальним, виходить різниця. Чим більша ця різниця, тим більше абсолютне значення систематичної помилки.

Наприклад, припустимо, що в акваторії рахується 105 риб, але заздалегідь або з інших джерел відомо, що справжнє число дорівнює 108. Отже, систематична помилка становить 3 (108-105). Ми стикаємося з систематичною помилкою, якщо повторюючи кількість риб, ми отримуємо 105 риб знову і знову.

Однак більш важливим, ніж обчислення абсолютного значення цієї помилки, є визначення її відносного значення:

Відносна похибка = (108-105) ÷ 108

= 0,0277

Коли ми виражаємо у відсотках, ми маємо 2,77%. Тобто похибка підрахунку має вагу 2,77% від справжньої кількості риб. Якщо в резервуарі зараз є 1000 риб, і він продовжує рахувати їх, тягнучи ту саму систематичну помилку, тоді було б на 28 риб менше, ніж очікувалося, а не 3, як це відбувається з меншим резервуаром.

Сталість і пропорційність

Систематична помилка, як правило, є постійною, адитивною та пропорційною. У наведеному вище прикладі похибка в 2,77% залишатиметься постійною до тих пір, поки вимірювання повторюються за тих самих умов, незалежно від розміру акваріума для риб (вже торкаючись акваріума).

Також зверніть увагу на пропорційність систематичної помилки: чим більший розмір зразка або товщина даних (або об’єм резервуара та кількість його риби), тим більша систематична помилка. Якщо в резервуарі зараз є 3500 риб, помилка складе 97 риб (3500 х 0,0277); абсолютна похибка зростає, але її відносне значення незмінне, постійне.

Якщо кількість збільшиться вдвічі, на цей раз із 7000 акваріумних риб, то помилка складе 194 риби. Отже, систематична помилка є постійною, а також пропорційною.

Це не означає, що потрібно повторювати кількість риб: буде досить знати, що визначена кількість відповідає 97,23% від загальної кількості риби (100-2,77%). Звідти справжню кількість риб можна обчислити, помноживши на коефіцієнт 100 / 97,23

Наприклад, якби було підраховано 5200 риб, то фактична кількість становила б 5348 риб (5200 х 100 / 97,23).

Систематична помилка в хімії

У хімії систематичні помилки, як правило, спричинені поганими зважуваннями через некаліброваного балансу або поганого читання обсягів у скляних матеріалах. Хоча їм це може і не здається, вони впливають на точність результатів, адже чим більше їх, тим більше їх негативних наслідків додається.

Наприклад, якщо баланс недостатньо відкалібрований і в певному аналізі необхідно провести кілька зважувань, то кінцевий результат буде все далі і далі від очікуваного; це буде неточніше. Те саме відбувається, якщо аналіз постійно вимірює томи з бюретом, читання якого невірно.

Крім рівноваги та скляних матеріалів, хіміки можуть також помилятися в роботі термометрів та pH-метрів, у швидкості перемішування, у часі, необхідному для проведення реакції, у калібруванні спектрофотометри, передбачаючи високу чистоту в зразку чи реагенті тощо.

Інші систематичні помилки в хімії можуть бути, коли змінюється порядок, в який додаються реагенти, суміш реакції нагрівається до температури, що перевищує рекомендовану методом, або продукт синтезу не перекристалізується правильно.

Систематична помилка у фізиці

У фізичних лабораторіях систематичні помилки є ще більш технічними: будь-яке обладнання чи інструмент без належної калібрування, неправильна напруга, неправильне розташування дзеркал або деталей в експерименті, що додає занадто багато моменту предмету, який повинен падати. завдяки впливу гравітації, серед інших експериментів.

Зауважте, що існують систематичні помилки, що походять від інструментальної недосконалості, та інші, які є більш оперативними, результатом помилки з боку аналітика, вченого чи окремої людини, який виконує дію.

Приклади систематичної помилки

Нижче будуть згадані інші приклади систематичних помилок, які не обов'язково мають відбуватися в лабораторії або в науковій галузі:

-Помістіть булочки в нижню частину духовки, тостуйте більше, ніж бажано

-Неповна постава при сидінні

-Запечіть горщик з моккою лише через відсутність сили

-Не чистіть пароварки кавових машин відразу після текстурування або нагрівання молока

-Використовуйте чашки різного розміру, коли ви дотримуєтесь або хочете повторити певний рецепт

-Хочу дозувати сонячне випромінювання у тінисті дні

-Виконайте підборіддя на брусках, піднявши плечі до вух

-Виграйте кілька пісень на гітарі без попередньої настройки її струн

-Смажити оладки з недостатньою кількістю олії в казані

-Виконайте наступні об'ємні титрування без знову стандартизації розчину титранту

Список літератури

1. Day, R., & Underwood, A. (1986). Кількісна аналітична хімія. (П'ятий ред.). PEARSON Prentice Hall.
2. Гельменстін, Анна Марі, к.т.н. (11 лютого 2020 р.). Випадкова помилка vs. Систематична помилка. Відновлено з: thinkco.com
3. Веб-дослідження Боднера. (sf). Помилки. Відновлено з: chemed.chem.purdue.edu
4. Elsevier BV (2020). Систематична помилка. ScienceDirect. Відновлено з: sciencedirect.com
5. Сепулведа, Е. (2016). Систематичні помилки. Відновлено з фізики в Інтернеті: fisicaenlinea.com
6. Марія Ірма Гарсія Ордас. (sf). Проблеми з помилками вимірювання. Автономний університет штату Ідальго. Відновлено з: uaeh.edu.mx
7. Вікіпедія. (2020). Помилка спостереження. Відновлено з: en.wikipedia.org
8. Джон Спейсі. (2018 р., 18 липня). 7 видів систематичної помилки. Відновлено з: simpible.com