Quelle est la différence entre les erreurs systématiques et aléatoires ?

L'erreur systématique fait référence à une série d'erreurs de précision qui proviennent de la même direction dans une expérience, tandis que les erreurs aléatoires sont attribuées à des variations aléatoires et imprévisibles dans une expérience.



En physique, l'erreur systématique et l'erreur aléatoire représentent toutes les erreurs et incertitudes expérimentales. Les erreurs systématiques proviennent souvent d'un problème qui persiste tout au long de l'expérience, tandis que les erreurs aléatoires sont des erreurs qui surviennent dans des directions opposées et sans schéma cohérent au fur et à mesure que l'expérience se poursuit. Aucun des deux types d'erreurs ne provient d'erreurs humaines, notamment des calculs incorrects ou des lectures incorrectes des instruments.

Erreurs aléatoires
Un exemple de la différence entre les erreurs systématiques et les erreurs aléatoires est une simple mesure consistant à peser un anneau trois fois. Si une erreur aléatoire se produit, la personne qui pèse les anneaux peut obtenir des lectures différentes de 17,2 onces, 17,4 onces et 17,6 onces. Les différences dans ces valeurs basées sur des erreurs aléatoires s'expliqueraient par les limitations de l'équipement utilisé pour prendre ces mesures. Alors que les gens peuvent ne pas être en mesure de contrôler ou d'éliminer la source sous-jacente d'erreur aléatoire, ils peuvent réduire le taux d'erreur aléatoire en prenant des échantillons plus grands. Cela aide les chercheurs à trouver une moyenne sur un groupe plus large, ce qui produit une lecture plus précise. Un exemple d'erreur statistique consiste à mesurer de manière incorrecte le même objet à plusieurs reprises avec une technique défectueuse. Un scientifique, par exemple, pourrait prendre la mesure d'une tomate à l'aide d'une ficelle vieille de plusieurs années et qui a été étirée après utilisation. Par conséquent, la chaîne produira systématiquement des lectures et des résultats inexacts.

Erreurs systématiques
Alors que les scientifiques peuvent être en mesure d'identifier la source d'erreur avec une erreur, il peut être plus difficile d'identifier la cause d'une erreur systématique. Les erreurs systématiques peuvent être difficiles à détecter, et il peut être difficile pour les scientifiques de déterminer dans quelle mesure une erreur systématique a créé des problèmes. En effet, les mesures recueillies tout au long d'une expérience seront soit systématiquement élevées, soit systématiquement faibles. Une erreur systématique peut être reproduite dans une expérience, alors qu'une erreur aléatoire ne le peut pas. Bien qu'une erreur systématique puisse être difficile à identifier, un scientifique sera en mesure d'obtenir des résultats expérimentaux plus précis une fois qu'il aura trouvé et corrigé l'erreur systématique.

Sources d'erreur
Comme pour les erreurs aléatoires, les erreurs systématiques se produisent généralement à la suite d'un problème de machine ou d'équipement. Les instruments à réponse linéaire peuvent produire deux types d'erreurs. Dans le premier type d'erreur, appelé erreur de mise à zéro ou erreur de décalage, l'instrument ne lit pas réellement zéro, même lorsqu'il est marqué à zéro. Le deuxième type d'erreur est un facteur d'échelle ou une erreur multiplicatrice. Dans ce type d'erreur, l'instrument lit les changements dans la quantité à mesurer comme étant plus mineurs ou significatifs que les changements ne le sont réellement. Ces types d'erreurs systématiques se produisent à cause des techniques inappropriées du scientifique ou lorsqu'il y a une erreur avec l'instrument lui-même. Un exemple d'erreur systématique est une personne prenant des lectures inexactes du rayonnement solaire lorsque des bâtiments ou des arbres projettent une ombre sur la zone où la personne prend la mesure. Les erreurs systématiques réduisent la précision, ce qui indique au scientifique à quel point les mesures de l'instrument sont proches de la valeur réelle.