오차에 대해서 & 오차의 원인과 이를 줄이는 방법

[류명한]

오차에 대해서 & 오차의 원인과 이를 줄이는 방법

이정도의 내용이라면 대학 일반물리학 실험에서 필요한 내용인데.... 우선 오차의 종류는 일반물리학 실험책의 내용을 그대로 올린것이고, 오차가 생기는 이유는 전남대학교 사범대학 박종원 교수님이 쓴 물리 탐구의 세계에서 인용했음을 밝힙니다.

오차의 종류
오차는 크게 세가지로 계통오차, 과실오차, 우연오차로 분류하며 오차의 종류와 원인을 규명함으로써 오차를 줄일 수 있습니다.

계통오차(systematic error)
계통오차는 대략 세 가지로 분류되며 오차의 크기와 부호를 추정할 수 있고 보정할 수 있는 오차이다.
계기오차 : 측정계기의 불완전성 때문에 생기는 오차.
예) 자, 온도계, 계기판 등의 눈금이 정확하지 않거나 영점보정이 안된 경우.
환경오차 : 측정할 때 온도, 습도, 압력등 외부환경의 영향으로 생기는 오차.
예) 측정기구의 온도에 따른 팽창과 수축으로 인한 눈금의 변화, 질량 측정시 공기의 부력에 의한 영향등
개인오차 : 개인이 가지고 있는 습관이나 선입관이 작용하여 생기는 오차.
예) 시간을 측정할 때 한 현상이 일어나는 시간을 인식하는 정도가 사람마다 다르다.

과실오차(erratic error)
계기의 취급부주의로 생기는 오차를 말한다. 예를 들면 척도의 숫자를 잘못 읽었다든지 계산을 틀리게 하여 생기는 오차이며 실험자가 충분히 주의하여 제거하여야 하는 오차이다.

우연오차(random error)
주위의 사정으로 측정자가 주의해도 피할 수 없는 불규칙적이고 우발적인 원인에 의해 발생하는 오차를 말하며, 평균값을 사용함으로써 이와 같은 우연오차를 작게 할 수는 있으나 보정할 수는 없는 오차이다.
예) 측정시 갑자기 주위환경이 불규칙하게 변하여 측정계기에 영향을 주는 경우

오차(측정값)의 원인
실험시 오차가 생기는 원인은 (1) 측정자가 측정할 때의 눈높이가 다르거나, 측정을 잘못하였기 때문 일 수 있고 (2)측정 도구가 정확히 동일한 것이 아니거나, 측정 도구가 부정확한 것이기 때문일 수도 있다. (3) 또 측정 대상이 동일하지 않기 때문일 수도 있다.(4) 그리고 실험시 변인 통제를 제대로 하지 못한 경우도 있다.

오차를 줄이는 방법
측정할 때는 (1) 반드시 단위를 표시하며, (2)측정 도구의 최소 눈금의 1/10까지 읽는 것이 기본이다. 즉, 30cm 자의 최소 눈금이 1mm라면, 0.1mm까지 읽도록 한다. (3) 온도 또는 습도등 측정값에 영향을 줄 수 있는 변인 값들에 대한 통제가 잘 이루어 지도록 해야 한다.

가끔 측정자들은 측정값이 모두 참값이라고 생각하는 경우가 많다. 또한 측정값이 이론값과 다르면 무조건 측정이 잘못된 것으로 해석하곤 한다. 모든 측정값에는 오차가 있을 수 밖에 없으며 이 오차를 줄이기 위한 노력과 측정이 동시에 이루어져아하며, 이 때 얻어진 측정값은 유용한 값으로 인정할 수 있다.