Bei der Durchführung exakter Messungen oder bei Problemen mit der Ausrüstung lassen sich Fehler kaum vermeiden. Die Messungen physikalischer Größen können nicht immer die korrekten Werte sein.
Um solche Fehler zu vermeiden, versuchen Wissenschaftler, Fehler zu klassifizieren und Unsicherheiten in ihren Messungen zu beseitigen.
Es gibt zwei Hauptarten von Fehlern – systematische Fehler und zufällige Fehler. Wissend über systematische und zufällige Fehler hilft uns, die Experimente besser durchzuführen und Fehler zu reduzieren.
Key Take Away
- Ein systematischer Fehler ist eine konsistente, wiederholbare Abweichung vom wahren Wert einer Messung oder eines Experiments, die durch fehlerhafte Geräte oder voreingenommene Methoden verursacht wird.
- Zufälliger Fehler ist eine unvorhersehbare, inkonsistente Abweichung vom wahren Wert aufgrund unvorhersehbarer Faktoren wie Messtechniken oder Umgebungsbedingungen.
- Die Hauptunterschiede zwischen systematischen und zufälligen Fehlern liegen in ihren Ursachen und ihrer Vorhersagbarkeit, wobei systematische Fehler konsistent und auf bestimmte Faktoren zurückzuführen sind. Im Gegensatz dazu sind zufällige Fehler inkonsistent und schwer vorherzusagen.
Systematischer vs. zufälliger Fehler
Systematische Fehler entstehen aufgrund von Fehlern im experimentellen Design oder in der Ausrüstung, wie z. B. einem falsch ausgerichteten Instrument, einer fehlerhaften Kalibrierung oder einer falschen Messmethode. Zufällige Fehler können zu Ungenauigkeiten führen, können jedoch durch die Durchführung mehrerer Messungen und die Mittelung der Ergebnisse verringert werden.
Vergleichstabelle
| Vergleichsparameter | Systematischer Fehler | Zufälliger Fehler |
|---|---|---|
| Bedeutung | Ein systematischer Fehler ist ein Fehler, der durch einen Fehler im Messgerät entsteht. | Ein zufälliger Fehler ist ein Fehler, der aufgrund unvorhersehbarer Änderungen in der Umgebung entsteht. |
| Wiederholend | Systematische Fehler wiederholen sich. | Zufällige Fehler wiederholen sich nicht. |
| Ursachen | Fehler in der Versuchsausrüstung. | Unvorhersehbare Schwankungen der Messwerte und Störungen in der Umgebung. |
| eingrenzen | Systematische Fehler können durch die Verwendung der richtigen Geräte oder geeigneten Techniken reduziert werden. | Zufällige Fehler können reduziert werden, indem die Messungen wiederholt und die Anzahl der Beobachtungen erhöht werden. |
| Typen | Drei Typen: Instrumenten-, Umgebungs- und systematischer Fehler. | Keine Typen. |
| Reproduzierbar | Diese sind reproduzierbar. | Diese sind nicht reproduzierbar. |
| Ausmaß des Fehlers | Konstant | variieren |
Was ist ein systematischer Fehler?
Systematischer Fehler wird auch als systematischer Bias bezeichnet. Dabei handelt es sich um konsistente Fehler, die aufgrund des fehlerhaften Versuchsaufbaus wiederholt werden können.
Quellen systematischer Fehler:
- Falsch kalibriertes Instrument
- Abgenutztes Instrument
- Eine Person, die die Messung falsch durchführt
Es gibt drei Arten von systematischen Fehlern:
- Instrumentenfehler – Grundsätzlich gibt es drei Ursachen für Instrumentenfehler:
- Missbrauch des Versuchsaufbaus. Wenn der mechanische Aufbau des Versuchsaufbaus nicht perfekt ist.
- Wenn es eine Belastung gibt bewirken.
- Ein Beobachtungsfehler entsteht, wenn der Beobachter die Messwerte nicht richtig interpretiert.
- Umgebungsfehler – Wenn es Änderungen in der Umgebung gibt, wie z. B. Druck, Luftfeuchtigkeitusw., kann es zu Umgebungsfehlern führen.
Was ist Zufallsfehler?
Wie der Name schon sagt, ist ein zufälliger Fehler unregelmäßig und kann nicht vorhergesagt werden. Solche Fehler entstehen, wenn einige Einschränkungen nicht in der Kontrolle des Experimentators liegen.
Zufällige Fehler werden auch als statistische Fehler bezeichnet. Dies liegt daran, dass solche Fehler statistisch eliminiert werden können, da sie unregelmäßig und inkonsistent sind.
Im Gegensatz zu systematischen Fehlern können zufällige Fehler verringert werden, indem die Beobachtungen wiederholt erfasst und der Durchschnitt aus vielen Beobachtungen gebildet wird.
Hauptunterschiede zwischen Systematischer und zufälliger Fehler
- Systematische Fehler sind reproduzierbar, wohingegen zufällige Fehler nicht reproduzierbar sind.
- Die Fehlergröße ist bei systematischen Fehlern konstant und kann bei zufälligen Fehlern variieren.
- https://journals.ametsoc.org/mwr/article/121/1/173/65053
- https://journals.ametsoc.org/jhm/article/17/4/1119/342820
Letzte Aktualisierung: 11. Juni 2023
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Emma Smith hat einen MA-Abschluss in Englisch vom Irvine Valley College. Sie ist seit 2002 Journalistin und schreibt Artikel über die englische Sprache, Sport und Recht. Lesen Sie mehr über mich auf ihr Bio-Seite.
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