Had rawak (random limitation) menyebabkan bacaan berulang bertaburan tanpa arah tetap. Had sistematik (systematic limitation) menganjakkan semua bacaan ke arah yang sama, contohnya setiap bacaan terlalu tinggi. Untuk menjawab soalan tentang kedua-duanya, tunjuk corak dalam bukti yang diberi dan namakan punca fizik serta penambahbaikan. Ini sebahagian daripada penyiasatan dan penerangan Fizik.
Bagaimana membaca bukti?
- Cari ulangan bagi ukuran yang sama. Jika nilainya berbeza tanpa arah tetap, itu taburan, jadi rawak.
- Cari anjakan malar: setiap nilai terlalu tinggi atau terlalu rendah, atau garis graf yang sepatutnya melalui asalan tetapi tidak.
- Namakan punca yang sepadan dengan corak (masa tindak balas, sifar alat, paralaks, haba hilang ke persekitaran).
- Beri penambahbaikan yang sepadan: ulang dan purata bagi taburan rawak; semak sifar atau guna kaedah lain bagi anjakan sistematik.
Contoh berlangkah
Bahagian A: taburan rawak. Data rekaan. Seorang pelajar mengukur masa 20 ayunan bandul sebanyak lima kali: 32.6 s, 33.4 s, 32.1 s, 33.0 s dan 32.9 s.
Jumlah = 32.6 + 33.4 + 32.1 + 33.0 + 32.9 = 164.0 s. Min = 164.0 ÷ 5 = 32.8 s. Tempoh ialah 32.8 ÷ 20 = 1.64 s.
Bacaan bertaburan antara 32.1 s dan 33.4 s, julat 1.3 s, dan ada yang di atas dan ada yang di bawah min. Ini menunjukkan had rawak, paling mungkin masa tindak balas ketika memulakan dan menghentikan jam randik. Mengukur 20 ayunan menyebarkan ralat ini ke atas banyak ayunan, dan mengulang serta purata mengurangkannya lagi.
Bahagian B: anjakan sistematik. Data rekaan. Apabila ammeter tidak disambung, ia membaca 0.04 A. Bacaan voltmeter dan ammeter bagi sebuah perintang ialah:
| V / V | 1.0 | 2.0 | 3.0 | 4.0 |
|---|---|---|---|---|
| I terukur / A | 0.14 | 0.24 | 0.34 | 0.44 |
Setiap bacaan arus terlalu tinggi sebanyak 0.04 A, jadi ini had sistematik (ralat sifar). Graf V melawan I tidak melalui asalan: ia memotong paksi-I pada 0.04 A.
Kecerunan masih betul, kerana kedua-dua titik beranjak sama banyak: (4.0 − 1.0) V ÷ (0.44 − 0.14) A = 3.0 ÷ 0.30 = 10 Ω. Nilai arus sebenar ialah 0.10, 0.20, 0.30 dan 0.40 A, memberi 10 Ω setiap kali.
Kesilapan yang perlu diawasi
Seorang pelajar membahagi pasangan bacaan pertama dan melaporkan R = 1.0 ÷ 0.14 = 7.1 Ω, kemudian berkata “ralat ini rawak, jadi saya patut mengulang dan purata.”
Jawapan yang salah: R = 7.1 Ω; ralat rawak.
Mengulang memberi 0.14 A lagi, kerana anjakannya sama setiap kali. Purata tidak membuangnya.
Pembetulannya ialah mengesan corak (semua bacaan terlalu tinggi 0.04 A) dan bertindak balas dengan pembetulan sifar: tolak 0.04 A daripada setiap bacaan, atau gunakan kecerunan antara dua titik. Maka R = 10 Ω.
Semak diri anda
1. Jam randik menunjukkan 0.30 s sebelum dimulakan. Adakah ini rawak atau sistematik, dan apa yang perlu dibuat pelajar?
Lihat jawapan
Ia ralat sistematik (sifar) kerana setiap bacaan beranjak dengan jumlah yang sama. Pelajar patut menolak 0.30 s daripada setiap masa, atau menggunakan jam randik yang set semula ke sifar.
2. Lima bacaan berulang bagi suatu panjang ialah 12.3, 12.5, 12.4, 12.6 dan 12.2 cm. Adakah had itu rawak atau sistematik? Berikan min.
Lihat jawapan
Nilai berubah ke kedua-dua arah di sekitar tengah, jadi had itu rawak. Jumlah = 12.3 + 12.5 + 12.4 + 12.6 + 12.2 = 62.0, dan min = 62.0 ÷ 5 = 12.4 cm.
3. Seorang pelajar berkata, “Saya mengulang ukuran ralat sifar tiga kali dan mengambil purata, jadi ralat sistematik sudah hilang.” Terangkan mengapa ini tidak betul.
Lihat jawapan
Ralat sistematik menjejaskan setiap ulangan dengan cara yang sama, jadi purata mempunyai anjakan yang sama. Ralat hanya hilang dengan membetulkan sifar atau menggunakan alat atau kaedah yang lebih baik.
Langkah seterusnya
Setelah had dikenal pasti, kemahiran terakhir ialah menulisnya dalam jawapan tuntutan-bukti-penaakulan yang ringkas. Penerang had dan pembundaran dan papan penaakulan membantu anda melatih ayat yang teliti. Kembali ke mentafsir kecerunan jika contoh ralat sifar terasa asing.
Mengaitkan jenis ralat dengan data di hadapan anda ialah kemahiran yang cepat bertambah baik dengan maklum balas, dan itulah yang disediakan oleh tuisyen Fizik dalam talian secara satu dengan satu.