Erro de observação

Calibração imperfeitaEditar

Fontes de erro sistemático podem ser calibração imperfeita dos instrumentos de medição (erro zero), alterações no ambiente que interferem com o processo de medição e por vezes métodos de observação imperfeitos podem ser erro zero ou erro percentual. Se considerarmos um experimentador a fazer uma leitura do período de tempo de oscilação de um pêndulo passando por um marcador fiducial: Se o seu cronómetro ou temporizador começa com 1 segundo no relógio, então todos os seus resultados serão desligados por 1 segundo (erro zero). Se o experimentador repetir esta experiência vinte vezes (começando a 1 segundo de cada vez), então haverá um erro percentual na média calculada dos seus resultados; o resultado final será ligeiramente maior do que o período verdadeiro.

Distância medida pelo radar será sistematicamente sobrestimada se o ligeiro abrandamento das ondas no ar não for contabilizado. A zeragem incorrecta de um instrumento que leva a um erro zero é um exemplo de erro sistemático na instrumentação.

Erros sistemáticos podem também estar presentes no resultado de uma estimativa baseada num modelo matemático ou numa lei física. Por exemplo, a frequência de oscilação estimada de um pêndulo estará sistematicamente em erro se não for contabilizado um ligeiro movimento do suporte.

QuantityEdit

Erros sistemáticos podem ser constantes, ou relacionados (por exemplo, proporcionais ou uma percentagem) com o valor real da quantidade medida, ou mesmo com o valor de uma quantidade diferente (a leitura de uma régua pode ser afectada pela temperatura ambiente). Quando é constante, é simplesmente devido a uma zeragem incorrecta do instrumento. Quando não é constante, pode alterar o seu sinal. Por exemplo, se um termómetro for afectado por um erro sistemático proporcional igual a 2% da temperatura real, e a temperatura real for 200°, 0°, ou -100°, a temperatura medida será de 204° (erro sistemático = +4°), 0° (erro sistemático nulo) ou -102° (erro sistemático = -2°), respectivamente. Assim, a temperatura será sobrestimada quando estiver acima de zero, e subestimada quando estiver abaixo de zero.

DriftEdit

Systematic errors which change during an experiment (drift) are easier to detect. As medições indicam tendências com o tempo, em vez de variarem aleatoriamente em função de uma média. A deriva é evidente se uma medição de uma quantidade constante for repetida várias vezes e as medições se desviarem numa direcção durante a experiência. Se a medição seguinte for superior à medição anterior, como pode ocorrer se um instrumento se tornar mais quente durante a experiência, então a quantidade medida é variável e é possível detectar uma deriva verificando a leitura zero durante a experiência, bem como no início da experiência (de facto, a leitura zero é uma medição de uma quantidade constante). Se a leitura de zero estiver consistentemente acima ou abaixo de zero, está presente um erro sistemático. Se isto não puder ser eliminado, potencialmente através da reposição do instrumento imediatamente antes da experiência, então é necessário permitir a sua eliminação subtraindo o seu valor (possivelmente variável no tempo) das leituras, e tendo-o em conta ao avaliar a precisão da medição.

Se não for evidente nenhum padrão numa série de medições repetidas, a presença de erros sistemáticos fixos só pode ser encontrada se as medições forem verificadas, quer através da medição de uma quantidade conhecida, quer através da comparação das leituras com leituras efectuadas utilizando um aparelho diferente, conhecido por ser mais preciso. Por exemplo, se se pensar no tempo de um pêndulo usando um cronómetro preciso várias vezes, são dadas leituras distribuídas aleatoriamente sobre a média. Espera-se que haja erro sistemático se o cronómetro for confrontado com o “relógio falante” do sistema telefónico e for verificado que está a funcionar lenta ou rapidamente. Claramente, os tempos do pêndulo precisam de ser corrigidos de acordo com a velocidade ou lentidão do cronómetro.

Os instrumentos de medição como amperímetros e voltímetros precisam de ser verificados periodicamente em relação a padrões conhecidos.

Erros sistemáticos também podem ser detectados através da medição de quantidades já conhecidas. Por exemplo, um espectrómetro equipado com uma grelha de difracção pode ser verificado utilizando-o para medir o comprimento de onda das linhas D do espectro electromagnético do sódio que estão a 600 nm e 589,6 nm. As medições podem ser usadas para determinar o número de linhas por milímetro da grelha de difracção, que podem então ser usadas para medir o comprimento de onda de qualquer outra linha espectral.

Efeitos sistemáticos constantes são muito difíceis de lidar, uma vez que os seus efeitos só são observáveis se puderem ser removidos. Tais erros não podem ser removidos através da repetição de medições ou do cálculo da média de um grande número de resultados. Um método comum para remover erros sistemáticos é através da calibração do instrumento de medição.