1.9 : Messunsicherheit: Genauigkeit und Präzision

Wissenschaftler wiederholen Messungen einer bestimmten Größe während eines Experiments, um sicherzustellen, dass ihre Ergebnisse genau und präzise sind. Die Genauigkeit einer Messung ist der Grad der Annäherung der Ergebnisse an den wahren oder akzeptierten Wert. Nehmen wir z.

B.zwei Schüler, A und B, die einen Goldbarren gewogen haben, von dem bekannt ist, dass er eine wahre Masse von 10 Gramm hat. Schüler A gab drei Werte von 9, 5 Gramm, 10 Gramm und 10, 5 Gramm an, während Schüler B eine Masse von 8, 5 Gramm, 8, 6 Gramm und 8, 5 Gramm angab. Schüler A gab Werte an, die näher an der wahren Masse des Barrens lagen, im Vergleich zu den Ergebnissen der Messungen vom Schüler B.Die Ergebnisse von Schüler A waren daher genauer"Präzision hingegen ist das Maß dafür, wie sehr die Ergebnisse miteinander übereinstimmen oder wie reproduzierbar sie sind.

Eine Messung wird als präzise bezeichnet, wenn sie bei Wiederholung unter den gleichen Bedingungen sehr ähnliche Ergebnisse liefert. Zum Beispiel, die vom Schüler B angegebenen Werte der Masse des Goldbarrens waren einander sehr ähnlich, im Vergleich zu Schüler A.Das ist Präzision"Genauigkeit und Präzision sind zwei unterschiedliche Eigenschaften von Messungen, die voneinander unabhängig sind. So kann ein bestimmter Satz von Messungen entweder genau oder präzise oder keines von beidem oder beides sein Die Messungen für die Masse des Goldbarren von Schüler A waren genauer, nahe am wahren Wert von 10 Gramm, aber nicht präzise, da sie nicht nah beieinander lagen.

Im Gegenteil, die Messungen von Schüler B waren präzise, aber nicht genau. Hochgenaue Werte sind in der Regel auch präzise. Wie eine Waage, die wiederholt wahre oder nahezu wahre Massen für alle Objekte anzeigt.

Wie auch immer, hochpräzise Messungen müssen nicht unbedingt genau sein wenn dieselbe Waage nicht richtig kalibriert ist, kann sie präzise, aber ungenaue Messwerte liefern. Das kann zu wissenschaftlichen Fehlern führen. Fehler im Messprozess sind ein häufiges Problem.

Solche Fehler können in zwei Kategorien fallen:zufällige und systematische Fehler. Zufällige Fehler sind das Ergebnis von Ungenauigkeiten bei der Messung oder Abweichungen in der Messgröße. Diese führen zu zu hohen oder zu niedrigen Abweichungen von dem wahren Wert.

Nehmen wir zum Beispiel einen Wissenschaftler, der die Länge eines Regenwurms mit einem Messschieber misst. Ungenauigkeit des Wissenschaftlers, die Skala richtig zu lesen, oder die ständigen Körperbewegungen des Regenwurms während der Messung kann zu falschen Längenmessungen führen. Zufällige Fehler kann man jedoch nicht vermeiden, sie können durch wiederholte Versuche gemittelt werden.

Systematische Fehler kommen als Ergebnis eines anhaltenden Problems vor, und führen zu einer wiederholbaren Diskrepanz bei der Messung. Diese Fehler sind in der Regel entweder zu hoch oder zu niedrig, verglichen mit dem wahren Wert. Zum Beispiel Gewichte, die mit einer nicht genau kalibrierten Waage gemessen werden.

Diese sind vorhersehbar und meist bedingt durch das Instrument. Anders als bei zufälligen Fehlern können sie jedoch nicht durch wiederholte Messungen gemittelt werden.