Peu importe la prudence avec laquelle vous effectuez des expériences, il y aura probablement une erreur expérimentale. Que ce soit à travers les défis inhérents à la prise de mesures précises ou les problèmes avec votre équipement, éviter complètement les erreurs est presque impossible. Pour contrer ce problème, les scientifiques font de leur mieux pour classer les erreurs et quantifier toute incertitude dans les mesures qu'ils effectuent. Découvrir la différence entre les erreurs systématiques et aléatoires est un élément clé de l'apprentissage de la conception de meilleures expériences et de minimiser les erreurs qui se faufilent.

TL; DR (trop long; n'a pas lu)

Les erreurs systématiques résultent généralement d'un équipement mal calibré. Chaque mesure que vous prenez sera erronée du même montant car il y a un problème avec votre appareil de mesure. Les erreurs aléatoires sont inévitables et résultent de difficultés à prendre des mesures ou à tenter de mesurer des quantités qui varient avec le temps. Ces erreurs fluctueront mais se regrouperont généralement autour de la valeur réelle.
Qu'est-ce qu'une erreur aléatoire?

L'erreur aléatoire décrit les erreurs qui fluctuent en raison de l'imprévisibilité ou de l'incertitude inhérente à votre processus de mesure, ou de la variation de la quantité vous essayez de mesurer.

Un scientifique mesurant un insecte, par exemple, essaierait de positionner l'insecte au point zéro d'une règle ou d'un bâton de mesure, et de lire la valeur à l'autre extrémité. La règle elle-même ne mesurera probablement qu'au millimètre près, et sa lecture avec précision peut être difficile. Vous pouvez sous-estimer la vraie taille de l'insecte ou la surestimer, en fonction de la façon dont vous lisez l'échelle et de votre jugement quant à la position de la tête de l'insecte. L'insecte pourrait également se déplacer très légèrement de la position zéro sans que vous vous en rendiez compte. La répétition de la mesure plusieurs fois donne de nombreux résultats différents à cause de cela, mais ils se regrouperaient probablement autour de la vraie valeur.

De même, prendre des mesures d'une quantité qui change d'un instant à l'autre conduit à une erreur aléatoire. La vitesse du vent, par exemple, peut augmenter et chuter à différents moments. Si vous prenez une mesure une minute, elle ne sera probablement pas exactement la même une minute plus tard. Encore une fois, des mesures répétées entraîneront des résultats qui fluctueront mais se regrouperont autour de la valeur réelle.
Qu'est-ce qu'une erreur systématique?

Une erreur systématique est une erreur qui résulte d'un problème persistant et conduit à une erreur cohérente dans votre des mesures. Par exemple, si votre ruban à mesurer a été allongé, vos résultats seront toujours inférieurs à la valeur réelle. De même, si vous utilisez des balances qui n'ont pas été réglées à zéro au préalable, il y aura une erreur systématique résultant de l'erreur dans l'étalonnage (par exemple, si un vrai poids de 0 se lit comme 5 grammes, 10 grammes se liront comme 15 et 15 grammes donneront 20).
Autres différences entre les erreurs systématiques et aléatoires

La principale différence entre les erreurs systématiques et aléatoires est que les erreurs aléatoires entraînent des fluctuations autour de la valeur réelle en raison de difficultés prendre des mesures, tandis que les erreurs systématiques entraînent des écarts prévisibles et cohérents par rapport à la valeur réelle en raison de problèmes d'étalonnage de votre équipement. Cela conduit à deux différences supplémentaires qui méritent d'être notées.

Les erreurs aléatoires sont essentiellement inévitables, contrairement aux erreurs systématiques. Les scientifiques ne peuvent pas prendre des mesures parfaites, quelle que soit leur compétence. Si la quantité que vous mesurez varie d'un moment à l'autre, vous ne pouvez pas la faire cesser de changer pendant que vous prenez la mesure, et quelle que soit la précision de votre échelle, sa lecture précise pose toujours un défi. La bonne nouvelle est que la répétition de votre mesure plusieurs fois et la prise de la moyenne minimisent efficacement ce problème.

Les erreurs systématiques peuvent être difficiles à repérer. En effet, tout ce que vous mesurez sera erroné du même montant (ou d'un montant similaire) et vous ne réaliserez peut-être pas qu'il y a un problème. Cependant, contrairement aux erreurs aléatoires, elles peuvent souvent être évitées. Calibrez correctement votre équipement avant de l'utiliser et les erreurs systématiques seront beaucoup moins probables.