はじめに
すべての実験科学と技術は測定に基づいています。高校や大学の基礎物理の最初のトピックで、測定ミスを分析するという概念を理解する必要があります。物理量を完全に正確に測定できるものはありません。したがって、測定値が未知の実際の量からどの程度逸脱する可能性があるかを理解することが重要です。これらの分散を推定する手法は、歴史的な理由からエラー分析と呼ばれていますが、おそらく不確実性分析と呼ばれるべきです.
科学者は、精度と精度という 2 つの方法でエラーを考慮します。まず、これら 2 つの概念を定義しましょう。
精度
測定が正確であると言われる場合、それはその測定のために確立された基準に厳密に一致することを意味します。たとえば、プロジェクトのサイズが x であると予測し、完成したプロジェクトの実際のサイズが x に等しいか、または非常に近い場合、それは正確ですが正確ではありません。システムの測定値が許容値に近いほど、システムはより正確であると考えられます。
人間は常に間違いを犯しますが、プロジェクト管理ソフトウェアを使用してスコープを設定すると、より正確なプロジェクト測定と洗練されたプロセスを確認できるようになります。
精度
材料の精度は、2 つ以上の測定値を相互に近似したものです。特定の物質を 5 回秤量し、毎回 3.2 kg を測定した場合、測定値は非常に正確ですが、必ずしも正確ではありません。精度は正確さと同じではありません。次の例は、正確であっても正確ではない場合や、その逆の場合があることを示しています。精度は次のように細分化されることがあります:
再現性
状況が一定に保たれ、短時間に複数の測定が行われた場合に発生する変動。
再現性
この違いは、同じ測定手法をさまざまな手段やオペレーターで使用し、より長い時間枠で発生します。
エラー
物理量の実際の値と計算値の差は誤差として定義されます。
相対誤差の式を使用して、相対誤差をパーセントで計算できます。
測定機器のエラーは、測定機器の重大な故障や人間の視力の限界の結果として発生します。エラーはすべてのサイズに存在し、エラーが大きすぎて測定値が無価値かどうかを判断しなければならないことがよくあります。間違いが少ないほど、真の価値に近づく.
物理学では、ランダム エラー、最小カウント、系統的エラーの 3 種類のエラーがあります。
系統誤差
体系的なエラーは、認識されたソースによって引き起こされます。系統誤差は常に、高すぎるか低すぎる結果をもたらします。たとえば、キャリブレーションされていないはかりは、オブジェクトの質量を常に 0.5g 大きすぎると読み取る場合があります。システミック エラーは常に発生するため、多くの場合修正可能です。系統誤差は、観測誤差、機器誤差、環境誤差、理論誤差の 4 つのタイプに分類されます。
観察: 不正確な観察を行うと、観察エラーを犯します。たとえば、楽器を誤解している可能性があります。
インストゥルメンタル: 計器誤差は、計器が誤った読み値を生成したときに発生します。機器の間違いのほとんどは、機器を再校正することで修正できます。
環境: 実験室の環境は、環境エラーによって引き起こされます。たとえば、大学の化学実験室には、通気孔の後ろに隠れていたスケールが 1 つありました。ベントが吹くたびに、目盛りが高すぎました。私たちは皆、そのスケールから離れることを学びました.
理論: 実験手法または仮定により、理論上の誤差が生じます。たとえば、気圧は結果に影響を与えないと信じているかもしれませんが、影響はあります。
ランダム エラー
ランダムエラーは、実験設定の突然の変更、および作業者の騒音と疲労によって生成されます。これらの間違いは、有益な場合と有害な場合があります。湿度の変化、予測できない温度変化、または電圧変動の結果として、ランダム エラーが発生する可能性があります。これらの誤差は、多数の読み取り値を平均化することで減らすことができます。
確率誤差は、観測誤差と環境誤差の 2 つのタイプに分類されます。
観察: ランダムな観測誤差は予測できません。それらは、高すぎる場合と低すぎる場合との間で変動します。シフト計器の読み取りは一例です。
環境: ラボ環境は環境エラーを引き起こします。機器の欠陥はその一例です。新入生の化学実験室には、校正されたままのpHメーターがありませんでした. 5 分後、pH レベルは大幅に変化します。
最小カウント エラー
最小カウントは、測定デバイスが測定できる最小数であり、最小カウント エラーは、精度、つまり測定機器の分解能限界に関連する機器またはランダム エラーです。
測定器が異なれば、測定値ごとに異なる最小カウントが得られるため、測定器の目盛りの最小区分は最小カウントと呼ばれます。この種のエラーは、オブジェクトがスケールの最小区分に該当する場合、観察者の仮定によっても生成されます。
結論
物理量の実際の値と計算値の差は誤差として定義されます。測定機器のエラーは、測定機器の重大な故障や人間の視力の限界の結果として発生します。エラーはすべてのサイズに存在し、エラーが大きすぎて測定値が無価値かどうかを判断しなければならないことがよくあります。ランダムエラーは、実験設定の突然の変更、および作業者の騒音と疲労によって生成されます。この記事では、トピックのエラー分析に関する概念が非常に明確になります。この記事がお役に立てば幸いです。
