שגיאה שיטתית: כיצד לחשב זאת, בכימיה, בפיזיקה, דוגמאות - כִּימִיָה - 2025

השגיאה השיטתית היא אחת כי הוא חלק ניסיוני או שגיאות תצפית (שגיאות מדידה), וזה משפיע על הדיוק של התוצאות. זה ידוע גם כטעות נחושה, מכיוון שרוב הזמן ניתן לאתר אותה ולבטל אותה מבלי לחזור על הניסויים.

מאפיין חשוב של טעות שיטתית הוא שערכו היחסי קבוע; כלומר, זה לא משתנה עם גודל המדגם או עובי הנתונים. לדוגמא, בהנחה שערכו היחסי הוא 0.2%, אם המדידות חוזרות על עצמן באותם תנאים, השגיאה תמיד תישאר 0.2% עד שתוקנה.

במעבדה טכניקה רעה או צעד שגוי בשיטה כלשהי הופכים לשגיאה שיטתית שמשפיעה על דיוק התוצאות. מקור: Jarmoluk דרך Pixabay.

באופן כללי, שגיאה שיטתית נתונה לטיפול לא הולם במכשירים או לכישלון טכני על ידי המטפל או המדען. זה מתגלה בקלות כאשר משווים ערכי ניסוי מול ערך רגיל או מוסמך.

דוגמאות לסוג זה של שגיאה ניסיונית מתרחשות כאשר איזונים אנליטיים, מדי חום וספקטרופוטומטרים אינם מכוילים; או במקרים בהם לא מתבצעת קריאה טובה של החוקים, המכשירים, הצילינדרים או הבורטים המדורגים.

כיצד לחשב את השגיאה השיטתית?

שגיאה שיטתית משפיעה על הדיוק, וגורמת לערכי הניסוי להיות גבוהים או נמוכים מהתוצאות בפועל. ניתן להבין כי תוצאה או ערך של ממש הם כאלו שאומתו באופן מוחלט על ידי אנליסטים ומעבדות רבים, ומבססים את עצמם כסטנדרט להשוואה.

לפיכך, בהשוואה בין הערך הניסיוני לבין זה האמיתי, מתקבל הבדל. ככל שהבדל זה גדול יותר, כך הערך המוחלט של השגיאה השיטתית גדול יותר.

לדוגמה, נניח כי 105 דגים נספרים במיכל, אך ידוע מראש או ממקורות אחרים שהמספר האמיתי הוא 108. הטעות השיטתית היא אפוא 3 (108-105). אנו עומדים בפני שגיאה שיטתית אם על ידי חזרה על ספירת הדגים אנו משיגים 105 דגים שוב ושוב.

עם זאת, חשוב יותר מחישוב הערך המוחלט של שגיאה זו הוא קביעת ערכה היחסי:

שגיאה יחסית = (108-105) ÷ 108

= 0.0277

שכאשר זה בא לידי ביטוי כאחוז, יש לנו 2.77%. כלומר, לשגיאת הספירות משקל של 2.77% על המספר האמיתי של הדגים. אם יש כעת במיכל 1,000 דגים, והוא ממשיך לספור אותם גוררים את אותה השגיאה השיטתית, אז היו 28 פחות דגים מהצפוי, ולא 3 כמו שקורה במיכל הקטן יותר.

קביעות ומידתיות

השגיאה השיטתית היא בדרך כלל קבועה, מוסיפה ויחסית. בדוגמה לעיל, השגיאה של 2.77% תישאר קבועה כל עוד המדידות חוזרות על עצמן באותם תנאים, ללא קשר לגודל מיכל הדגים (כבר נוגע באקווריום).

שימו לב גם למידתיות השגיאה השיטתית: ככל שגודל הדגימה או עובי הנתונים גדול יותר (או נפח המיכל ומספר הדגים שלו), כך הטעות השיטתית גדולה יותר. אם כעת יש למיכל 3,500 דגים, השגיאה תהיה 97 דגים (3,500 על 0.0277); השגיאה המוחלטת גדלה, אך ערכה היחסי הוא בלתי משתנה, קבוע.

אם המספר יוכפל, הפעם עם מיכל 7,000 דגים, השגיאה תהיה 194 דגים. השגיאה השיטתית היא אפוא קבועה וגם פרופורציונאלית.

אין פירוש הדבר כי יש צורך לחזור על ספירת הדגים: יספיק לדעת כי המספר שנקבע תואם 97.23% מכלל הדגים (100-2.77%). משם ניתן לחשב את המספר האמיתי של הדגים על ידי הכפלה בגורם 100 / 97.23

לדוגמה, אם נספרו 5,200 דגים, המספר בפועל היה 5,348 דגים (5,200 על 100 / 97.23).

שגיאה שיטתית בכימיה

בכימיה טעויות שיטתיות בדרך כלל נגרמות כתוצאה משקלול רע בגלל איזון לא מכויל, או כתוצאה מקריאה לקויה של נפחים בחומרי זכוכית. למרות שהם לא נראים ככה, הם משפיעים על דיוק התוצאות, מכיוון שככל שיש יותר כך ההשפעות השליליות שלהם מסתכמות.

לדוגמא, אם המאזן אינו מכויל היטב, ובניתוח מסוים יש צורך לבצע מספר שקילות, אז התוצאה הסופית תהיה רחוקה יותר ויותר מהצפוי; זה יהיה לא מדויק יותר. אותו דבר קורה אם הניתוח מודד כל הזמן כרכים עם ברט שקריאתו אינה נכונה.

פרט לאיזון וחומרי הזכוכית, כימאים יכולים גם לטעות בטיפול במד חום ובמד-pH, במהירות הבחישה, בזמן הנדרש לתגובה להתרחש, בכיול ספקטרופוטומטרים, בהנחה של טוהר גבוה במדגם או מגיב וכו '.

טעויות שיטתיות אחרות בכימיה יכולות להיות כאשר משנים את סדר הוספת החומרים החומרים כימיים, תערובת התגובה מחוממת לטמפרטורה גבוהה מזו המומלצת על ידי השיטה, או אם תוצר הסינתזה אינו מגובש מחדש כהלכה.

שגיאה שיטתית בפיזיקה

במעבדות פיזיקה שגיאות שיטתיות הן טכניות עוד יותר: כל ציוד וכל כלי ללא כיול נכון, מתח לא נכון המופעל, סידור שגוי של מראות או חלקים בניסוי, ומוסיף רגע רב מדי לאובייקט שצריך ליפול בגלל השפעת הכובד, בין שאר הניסויים.

שים לב שיש שגיאות שיטתיות שמקורן בחוסר שלמות אינסטרומנטלי, ואחרות שהן יותר מהטיפוס התפעולי, תוצר של שגיאה מצד המטפל, המדען או הפרט המדובר המבצע פעולה.

דוגמאות לטעות שיטתית

להלן דוגמאות נוספות לטעויות שיטתיות, שלא בהכרח צריכות להתרחש במעבדה או בתחום המדעי:

-מניחים את הלחמניות בחלק התחתון של התנור, ומקלות אותם יותר מהרצוי

-יציבה לא טובה כשיושבים

- יש לחתום את סיר המוקה רק בגלל חוסר כוח

- אל תנקו את הקיטור של מכונות קפה רק לאחר מרקם או חימום של החלב

- השתמש בכוסות בגדלים שונים כשאתה עוקב אחרי או רוצה לחזור על מתכון מסוים

-רוצה מינון קרינת שמש בימים מוצלים

-החליקו סנטר על הסורגים עם כתפיים מורמות לכיוון האוזניים

-נגן מספר שירים בגיטרה מבלי לכוונן תחילה את מיתריו

-טוגנים מטוגנים ללא נפח מספיק שמן בקדרה

בצע כותרות נפח עוקבות מבלי לתקנן שוב את הפיתרון הטיטרארי

הפניות

1. Day, R., & Underwood, A. (1986). כימיה אנליטית כמותית. (המהדורה החמישית). פרסון הול פרנסיס.
2. הלמנסטין, אן מארי, דוקטורט. (11 בפברואר 2020). שגיאה אקראית לעומת טעות מערכתית. התאושש מ: thoughtco.com
3. רשת המחקר של בודנר. (sf). שגיאות. התאושש מ: chemed.chem.purdue.edu
4. Elsevier BV (2020). טעות מערכתית. ScienceDirect. התאושש מ: sciencedirect.com
5. Sepúlveda, E. (2016). טעויות שיטתיות. התאושש מהפיזיקה ברשת: fisicaenlinea.com
6. מריה אירמה גרסיה אורדז. (sf). בעיות בשגיאת מדידה. האוניברסיטה האוטונומית של מדינת הידאלגו. התאושש מ: uaeh.edu.mx
7. ויקיפדיה. (2020). טעות תצפיתית. התאושש מ: en.wikipedia.org
8. ג'ון ספייסי. (2018, 18 ביולי). 7 סוגים של שגיאה שיטתית. התאושש מ: simplicable.com