Kesalahan acak dan kesalahan sistematis

Setiap proses pengukuran memiliki kesalahan yang terkait, dan penting untuk diketahui bahwa kesalahan adalah bagian dari proses pengukuran. Dalam ilmu pengetahuan dan teknologi, kesalahan atau ketidakpastian suatu pengukuran disebut kesalahan eksperimen atau kesalahan observasi.

Ada dua jenis kesalahan atau ketidakpastian : kesalahan acak dan sistematis. Kesalahan acak terjadi secara tidak terduga pada setiap pengukuran, sedangkan kesalahan sistematik memiliki kejadian yang sama pada setiap penentuan yang dilakukan. Kedua jenis kesalahan ini bersifat intrinsik untuk setiap proses pengukuran, tetapi kesalahan acak dapat diperlakukan secara statistik dan menghasilkan penentuan yang mengelompok di sekitar nilai sebenarnya, sementara kesalahan sistematik kadang-kadang dapat diminimalkan dengan mengkalibrasi peralatan pengukuran, tetapi penting untuk mengambilnya. diperhitungkan karena jika tidak diperbaiki dapat menyebabkan kesalahan pengukuran yang mempengaruhi kesimpulan dari penelitian yang dilakukan.

kesalahan acak

Jika dilakukan beberapa pengukuran dengan besaran yang sama, akan terlihat bahwa nilai yang Anda peroleh dikelompokkan di sekitar nilai tertentu; oleh karena itu, kesalahan acak terutama mempengaruhi keakuratan pengukuran . Kesalahan acak biasanya memengaruhi angka signifikan terakhir dari suatu pengukuran.

Alasan utama kesalahan acak terkait dengan keterbatasan instrumen, faktor lingkungan, dan sedikit variasi dalam prosedur pengukuran. Mari kita lihat beberapa contoh:

• Saat menimbang pada timbangan, benda yang akan ditimbang diposisikan berbeda setiap kali pengukuran dilakukan.
• Saat membaca volume pada labu, Anda dapat membaca nilainya dari sudut yang berbeda setiap kali Anda melihat skala kelulusan.
• Pengukuran massa suatu sampel pada neraca analitik dapat berbeda jika dipengaruhi oleh arus udara .
• Pengukuran tinggi badan seseorang dipengaruhi oleh perubahan postur tubuh.
• Pengukuran kecepatan angin tergantung pada ketinggian dan momen saat pengukuran dilakukan; beberapa bacaan harus diambil dan nilai yang diperoleh dirata-ratakan untuk mendapatkan pengukuran yang representatif, karena hembusan dan perubahan arah angin mengubah setiap penentuan tertentu.
• Pembacaan harus diperkirakan ketika jatuh di antara tanda pada skala atau ketika ketebalan tanda pengukuran diperhitungkan.

Karena kesalahan acak selalu terjadi dan tidak dapat diprediksi, penting untuk memasukkan dalam prosedur pengukuran mengambil beberapa pembacaan data, dan kemudian merata-ratakannya untuk menentukan secara akurat nilai sebenarnya dari parameter dan pada saat yang sama mengetahui apa itu. variabilitas pengukuran.

kesalahan sistematis

Kesalahan sistematis dapat diprediksi dan selalu memiliki kejadian yang sama. Penyebab umum kesalahan sistematik meliputi kesalahan observasi, kalibrasi instrumen yang tidak sempurna, dan timbulnya faktor lingkungan. Mari kita lihat beberapa contoh:

• Lupa tara atau nol skala. Ini menghasilkan pengukuran massa yang selalu jauh dari nilai sebenarnya dengan jumlah yang sama (bertepatan dengan tara dalam kasus ini). Kesalahan yang disebabkan oleh tidak memusatkan instrumen sebelum digunakan disebut kesalahan offset.
• Jangan membaca meniskus pada skala bertingkat setinggi mata untuk pengukuran volume. Ini akan selalu menghasilkan pembacaan yang salah. Nilai yang diamati akan meremehkan atau melebih-lebihkan pengukuran yang benar, tergantung pada apakah pembacaan dilakukan di atas atau di bawah tanda.
• Mengukur panjang dengan penggaris logam akan memberikan hasil yang berbeda tergantung pada suhu sekitar, karena pemuaian termal material.
• Termometer yang dikalibrasi dapat memberikan pembacaan yang akurat dalam kisaran suhu tertentu , tetapi mungkin menjadi tidak akurat pada suhu yang lebih tinggi atau lebih rendah, karena semua kalibrasi valid dalam kisaran variasi parameter tertentu.
• Jarak yang diukur berbeda dengan menggunakan pita pengukur baru dibandingkan dengan penentuan yang dibuat dengan pita pengukur lama yang diregangkan. Dalam situasi seperti ini kesalahan sebanding dengan pengukuran dan disebut kesalahan faktor skala.
• Pengukuran peralatan elektronik cenderung bervariasi dari waktu ke waktu karena variasi suhu komponen. Mereka dikatakan rentan terhadap drift. Pengukuran yang diperoleh dengan instrumen jenis lain juga dapat terpengaruh saat perangkat menjadi panas.

Setelah penyebab teridentifikasi, kejadian kesalahan sistematik dapat dikurangi sampai batas tertentu, dan dapat diminimalkan dengan mengkalibrasi peralatan secara rutin, misalnya dengan menyertakan kontrol dalam eksperimen, membawa instrumen ke suhu pengoperasian saat kalibrasi dilakukan. sebelum mengambil bacaan, atau dengan membandingkan pengukuran dengan standar.  

Meskipun kesalahan acak dapat diminimalkan dengan meningkatkan jumlah determinasi dan merata-ratakan hasilnya, akan selalu ada ketidakpastian pengukuran terkait dengan variabilitas intrinsik parameter atau prosedur pengukuran. Dalam kasus kesalahan sistematik, cara terbaik untuk meminimalkannya adalah dengan membiasakan diri dengan keterbatasan instrumen, memiliki pengalaman dalam penggunaan yang benar dan menetapkan prosedur pengukuran, serta mematuhinya dengan ketat.

Air mancur

David A. Freedman. Model Statistik: Teori dan Praktek . Cambridge University Press, 2005.