СИСТЕМАТИЧНА ГРЕШКА: КАК ДА СЕ ИЗЧИСЛИ, В ХИМИЯТА, ВЪВ ФИЗИКАТА, ПРИМЕРИ - ХИМИЯ - 2025

Най- систематична грешка е тази, която е част от опита или наблюдението грешки (грешки при измерването), както и че се отразява на точността на резултатите. Известна е и като определена грешка, тъй като през повечето време може да бъде открита и елиминирана, без да се повтарят експериментите.

Важна характеристика на систематичната грешка е, че относителната й стойност е постоянна; това означава, че не варира с размера на извадката или дебелината на данните. Например, ако приемем, че относителната му стойност е 0,2%, ако измерванията се повтарят при същите условия, грешката винаги ще остане 0,2%, докато не бъде коригирана.

В лабораторията лоша техника или грешна стъпка в който и да е метод се превръща в системна грешка, която се отразява на точността на резултатите. Източник: Jarmoluk чрез Pixabay.

По принцип системната грешка е обект на неподходящо боравене с уредите или на техническа повреда от анализатора или учения. Лесно се открива, когато експерименталните стойности се сравняват със стандартна или сертифицирана стойност.

Примери за този тип експериментална грешка възникват, когато аналитичните везни, термометри и спектрофотометри не са калибрирани; или в случаите, когато не се извършва добро четене на правилата, верниерите, градуираните цилиндри или бюретки.

Как да се изчисли системната грешка?

Систематичната грешка влияе на точността, причинявайки експерименталните стойности да бъдат по-високи или по-ниски от действителните резултати. Под истински резултат или стойност се разбира тази, която е била изчерпателно проверена от много анализатори и лаборатории, като се е утвърдила като стандарт за сравнение.

По този начин, сравнявайки експерименталната стойност с реалната, се получава разлика. Колкото по-голяма е тази разлика, толкова по-голяма е абсолютната стойност на системната грешка.

Да предположим, например, че в резервоар се броят 105 риби, но предварително или от други източници се знае, че истинското число е 108. Следователно системната грешка е 3 (108-105). Изправени сме пред системна грешка, ако чрез повторение на броя на рибите получаваме 105 риби отново и отново.

По-важно от изчисляването на абсолютната стойност на тази грешка обаче е да се определи нейната относителна стойност:

Относителна грешка = (108-105) ÷ 108

= 0,0277

Когато изразени като процент, имаме 2,77%. Тоест, грешката на броенето има тегло 2,77% върху истинския брой риби. Ако в резервоара има 1000 риби и той продължава да ги брои, като влачат същата систематична грешка, тогава ще има 28 по-малко риби от очакваното, а не 3, както се случва с по-малкия резервоар.

Постоянство и пропорционалност

Систематичната грешка обикновено е постоянна, добавъчна и пропорционална. В горния пример грешката от 2,77% ще остане постоянна, докато измерванията се повтарят при същите условия, независимо от размера на резервоара за риба (който вече докосва аквариум).

Обърнете внимание и на пропорционалността на системната грешка: колкото по-голям е размерът на пробата или дебелината на данните (или обемът на резервоара и броя на рибата му), толкова по-голяма е системната грешка. Ако в резервоара вече има 3500 риби, грешката ще бъде 97 риби (3 500 х 0,0277); абсолютната грешка се увеличава, но относителната й стойност е неизменна, постоянна.

Ако броят им се удвои, този път със 7000 аквариума за риба, тогава грешката ще бъде 194 риби. Следователно системната грешка е постоянна и също пропорционална.

Това не означава, че е необходимо да се повтори броя на рибите: ще бъде достатъчно да се знае, че определеното число съответства на 97,23% от общата риба (100-2,77%). Оттам може да се изчисли истинският брой риби, като се умножи по коефициента 100 / 97.23

Например, ако се броят 5200 риби, тогава действителният брой би бил 5,348 риби (5,200 х 100 / 97,23).

Систематична грешка в химията

В химията систематичните грешки обикновено са причинени от лоши претегляния поради некалибриран баланс или от лошо отчитане на обемите в стъклени материали. Въпреки че може да не ви се струва, те влияят върху точността на резултатите, защото колкото повече са, толкова повече се натрупват негативните им ефекти.

Например, ако балансът не е добре калибриран и при определен анализ е необходимо да се извърши няколко претегляния, тогава крайният резултат ще бъде по-далеч и по-далеч от очакваното; ще е по-неточно. Същото се случва, ако анализът постоянно измерва обеми с бюрет, чието четене е неправилно.

Освен с везни и стъклени материали, химиците могат да правят грешки и при работа с термометри и pH-метри, в бързината на разбъркване, във времето, необходимо за протичане на реакцията, в калибрирането на спектрофотометри, при приемане на висока чистота в проба или реагент и т.н.

Други системни грешки в химията могат да бъдат, когато редът, в който се добавят реагентите, се променя, сместа от реакцията се нагрява до температура, по-висока от препоръчаната от метода, или продуктът от синтеза не се прекристализира правилно.

Систематична грешка във физиката

В физическите лаборатории систематичните грешки са още по-технически: всяко оборудване или инструмент без подходящо калибриране, приложено грешно напрежение, неправилно подреждане на огледала или части в експеримент, добавяйки твърде много момент към обект, който трябва да падне поради ефекта на гравитацията, сред другите експерименти.

Обърнете внимание, че има систематични грешки, които произхождат от инструментално несъвършенство и други, които са по-скоро от оперативен тип, продукт на грешка от страна на въпросния аналитик, учен или индивид, който извършва дадено действие.

Примери за системна грешка

По-долу ще бъдат споменати други примери за системни грешки, които не е задължително да се появяват в лаборатория или в научната област:

-Поставете кифличките в долната част на фурната, като ги препечете повече, отколкото е желателно

-Няма стойка при седене

-Запечете саксията с мока само поради липса на сила

-Не почиствайте парите на кафемашините веднага след текстуриране или нагряване на млякото

-Използвайте чаши с различни размери, когато следвате или искате да повторите определена рецепта

-Искат да дозират слънчевата радиация в сенчести дни

-Извършете брадички на щангите с вдигнати рамене към ушите

-Играйте няколко песни на китара, без първо да настройвате нейните струни

-Фритюрници с недостатъчен обем масло в казан

-Извършете последващи обемни титрувания, без отново да стандартизирате разтвора на титранта

Препратки

1. Day, R., & Underwood, A. (1986). Количествена аналитична химия. (Пето издание). PEARSON Prentice Hall.
2. Хелменстин, Ан Мари, доктор на науките (11 февруари 2020 г.). Случайна грешка vs. Систематична грешка. Възстановено от: thinkco.com
3. Изследователска мрежа в Bodner. (SF). Грешки. Възстановени от: chemed.chem.purdue.edu
4. Elsevier BV (2020). Систематична грешка. ScienceDirect. Възстановено от: sciencedirect.com
5. Сепулведа, Е. (2016). Систематични грешки. Възстановени от физиката онлайн: fisicaenlinea.com
6. Мария Ирма Гарсия Ордас. (SF). Проблеми с грешки при измерването. Автономен университет на щата Идалго. Възстановено от: uaeh.edu.mx
7. Wikipedia. (2020). Наблюдателна грешка. Възстановено от: en.wikipedia.org
8. Джон Спейси. (2018 г., 18 юли). 7 вида систематична грешка. Възстановена от: simpsable.com