Random vs. Definições e exemplos sistemáticos de erros

Não importa o quão cuidadoso você seja, sempre haverá erro em um medição. Erro não é um "erro" - faz parte do processo de medição. Na ciência, o erro de medição é chamado erro experimental ou erro observacional.

Existem duas classes amplas de erros observacionais: erro aleatório e erro sistemático. O erro aleatório varia imprevisivelmente de uma medida para outra, enquanto o erro sistemático tem o mesmo valor ou proporção para cada medida.

Principais Takeaways

Se você fizer várias medições, os valores se agruparão em torno do valor verdadeiro. Assim, o erro aleatório afeta principalmente

As principais razões para o erro aleatório são limitações de instrumentos, fatores ambientais e pequenas variações no procedimento. Por exemplo:

• Ao se pesar em uma balança, você se posiciona um pouco diferente a cada vez.
• Ao tirar uma leitura de volume em um balão, você pode ler o valor de um ângulo diferente a cada vez.
• Medindo o massa de uma amostra em uma balança analítica pode produzir valores diferentes, pois as correntes de ar afetam a balança ou quando a água entra e sai da amostra.
• Medir sua altura é afetado por pequenas mudanças de postura.
• A medição da velocidade do vento depende da altura e do tempo em que a medição é realizada. Várias leituras devem ser obtidas e calculadas a média, porque rajadas e mudanças de direção afetam o valor.
• As leituras devem ser estimadas quando caem entre as marcas em uma escala ou quando a espessura de uma marcação de medição é levada em consideração.

Porque o erro aleatório sempre ocorre e não pode ser previsto, é importante usar vários pontos de dados e calculá-los como média para ter uma noção da quantidade de variação e estimar o valor real.

O erro sistemático é previsível e constante ou proporcional à medição. Erros sistemáticos influenciam principalmente a medição precisão.

As causas típicas de erro sistemático incluem erro observacional, calibração imperfeita do instrumento e interferência ambiental. Por exemplo:

• Esquecer a tara ou zerar uma balança produz medições de massa que estão sempre "desligadas" na mesma quantidade. Um erro causado por não definir um instrumento para zero antes de seu uso é chamado de erro de deslocamento.
• Não ler o menisco ao nível dos olhos para uma medição de volume sempre resultará em uma leitura imprecisa. O valor será consistentemente baixo ou alto, dependendo de a leitura ser feita acima ou abaixo da marca.
• A medição do comprimento com uma régua de metal dará um resultado diferente a uma temperatura fria e a uma temperatura quente, devido à expansão térmica do material.
• Um termômetro calibrado incorretamente pode fornecer leituras precisas dentro de uma certa faixa de temperatura, mas tornar-se impreciso em temperaturas mais altas ou mais baixas.
• A distância medida é diferente usando uma nova fita métrica de tecido em comparação com uma mais antiga e esticada. Erros proporcionais desse tipo são chamados erros de fator de escala.
• Deriva ocorre quando leituras sucessivas se tornam consistentemente mais baixas ou mais altas ao longo do tempo. O equipamento eletrônico tende a ser suscetível à deriva. Muitos outros instrumentos são afetados pela deriva (geralmente positiva), à medida que o dispositivo aquece.

Uma vez que sua causa é identificada, o erro sistemático pode ser reduzido a uma extensão. O erro sistemático pode ser minimizado calibrando equipamentos rotineiramente, usando controles em experimentos, aquecendo instrumentos antes de fazer leituras e comparando valores com padrões.

Embora erros aleatórios possam ser minimizados aumentando o tamanho da amostra e calculando a média dos dados, é mais difícil compensar erros sistemáticos. A melhor maneira de evitar erros sistemáticos é estar familiarizado com as limitações dos instrumentos e ter experiência com o uso correto.

• Os dois principais tipos de erros de medição são erros aleatórios e erros sistemáticos.
• O erro aleatório faz com que uma medição seja ligeiramente diferente da seguinte. Vem de mudanças imprevisíveis durante um experimento.
• O erro sistemático sempre afeta as medições na mesma quantidade ou na mesma proporção, desde que uma leitura seja feita da mesma maneira a cada vez. É previsível.
• Erros aleatórios não podem ser eliminados de um experimento, mas a maioria dos erros sistemáticos pode ser reduzida.

• Bland, J. Martin e Douglas G. Altman (1996). "Notas estatísticas: erro de medição." BMJ 313.7059: 744.
• Cochran, W. G. (1968). "Erros de medição em estatística". Technometrics. Taylor & Francis, Ltd. Empresas em nome da American Statistical Association e da American Society for Quality. 10: 637–666. doi:10.2307/1267450
• Dodge, Y. (2003). O Dicionário Oxford de Termos Estatísticos. OUP. ISBN 0-19-920613-9.
• Taylor, J. R. (1999). Uma Introdução à Análise de Erros: O Estudo de Incertezas em Medidas Físicas. Livros de ciências da universidade. p. 94. ISBN 0-935702-75-X.