Το σφάλμα μέτρησης στη φυσική

Το “σφάλ­μα” είναι αναμ­φι­σβή­τη­τα ένας από τους βασι­κούς “πονο­κε­φά­λους” στο εργα­στή­ριο της φυσι­κής.

Η μεθο­δο­λο­γία και τα όργα­να που χρη­σι­μο­ποιού­με όταν κάνου­με μια μέτρη­ση, δεν είναι αλάν­θα­στα. Τα όργα­να μέτρη­σης, για παρά­δειγ­μα,  έχουν ανα­πό­φευ­κτες ατέ­λειες. Όμως, ακό­μη κι όταν είναι εξαι­ρε­τι­κά καλά, το απο­τέ­λε­σμα μιας μέτρη­σης εξαρ­τά­ται σε μεγά­λο βαθ­μό από εμάς τους ίδιους, από τη διά­θε­ση που έχου­με τη στιγ­μή της μέτρη­σης, από τον τρό­πο που χει­ρι­ζό­μα­στε και «δια­βά­ζου­με» τα όργα­να αλλά και από περιο­ρι­σμούς που επι­βάλ­λουν οι αισθή­σεις μας (π.χ. όρα­ση και ακοή).  Έτσι, οι μετρή­σεις που παίρ­νου­με συνο­δεύ­ο­νται πάντο­τε από κάποια αβε­βαιό­τη­τα που ονο­μά­ζε­ται πει­ρα­μα­τι­κό σφάλ­μα της μέτρη­σης.

Είναι λοι­πόν σημα­ντι­κό, όταν σχε­διά­ζου­με και πραγ­μα­το­ποιού­με κάποιο πεί­ρα­μα, να κατα­νο­ού­με τους περιο­ρι­σμούς που μας βάζουν οι συσκευ­ές που χρη­σι­μο­ποιού­με για την μέτρη­ση δια­φό­ρων φυσι­κών μεγε­θών αλλά και ο ίδιος μας ο εαυ­τός.

Η φυσι­κή είναι μία επι­στή­μη η οποία συν­δυά­ζει τη θεω­ρία με το πεί­ρα­μα. Το να κατα­λά­βου­με τα πει­ρα­μα­τι­κά σφάλ­μα­τα και το πώς μπο­ρού­με να τα χρη­σι­μο­ποι­ή­σου­με αλλά και να τα ελατ­τώ­σου­με είναι απα­ραί­τη­το, αν θέλου­με να συγκρί­νου­με θεω­ρη­τι­κά και πει­ρα­μα­τι­κά απο­τε­λέ­σμα­τα και να εξά­γου­με χρή­σι­μα συμπε­ρά­σμα­τα.

Στις πει­ρα­μα­τι­κές δρα­στη­ριό­τη­τες που πραγ­μα­το­ποιού­με θα δια­πι­στώ­σεις πως σε πολ­λές περι­πτώ­σεις το πεί­ρα­μα δίνει μετρή­σεις που δια­φέ­ρουν λίγο από τις θεω­ρη­τι­κές. Αυτό δε σημαί­νει πως το πεί­ρα­μά μας είναι λάθος! Σε κάθε περί­πτω­ση μπο­ρού­με να ελέγ­ξου­με το μέγε­θος του σφάλ­μα­τος και να απο­φα­σί­σου­με αν η μέτρη­σή μας είναι απο­δε­κτή ή όχι.

Ένας τρό­πος να μειώ­σου­με τα σφάλ­μα­τα μέτρη­σης, είναι να παίρ­νου­με πολ­λές μετρή­σεις και να βρί­σκου­με τη μέση τιμή τους.

 [Μέρος του παρα­πά­νω  κει­μέ­νου έχει αντλη­θεί από το Βιβλίο του Alonso Finn
«Θεμε­λιώ­δης Πανε­πι­στη­μια­κή Φυσι­κή, Τόμος Ι – Μηχα­νι­κή και θερ­μο­δυ­να­μι­κή»,
μετά­φρα­ση Κ. Ρεσβά­νη.]

Το σφάλ­μα στη φυσι­κή (έγγρα­φο)