מיומנויות חקר: תכנון ניסוי

מה כל כך חשוב בתכנון הניסוי? מלא זמן!!!

בכל פרויקט שלב התכנון הוא השלב החשוב ביותר ולכן כדאי להשקיע בו זמן ומחשבה.

נענה על השאלות הבאות:

1. המשתנים הבלתי תלוי והתלוי

לאור הבחירה של המשתנה הבלתי תלוי והמשתנה התלוי שבחרנו, איך כדאי לתכנן את הניסוי?

א. איך מודדים את המשתנה התלוי ואיך שולטים על המשתנה הבלתי תלוי?

ב. מה תחום הערכים שאפשר לשנות את המשתנה הבלתי תלוי?

ג. מה יהיה התחום הצפוי של המשתנה התלוי?
אולי יש תחום שלא ניתן למדידה במכשור הקיים? לדוגמה: אם התגובה מאוד מהירה שמתרחשת בתחום שניה או שתים או אם יש פליטת נפח גז גדול מידי שלא נוכל להכילו בכלי.

2. תנאים

א. תנאי הניסוי
מה התנאים המתאימים ביותר לניסוי?
לדוגמה בשאלה של תהליך רתיחה של תמיסת כהל במים:
קצב חימום הפלטה, גודל הכוס, נפח התמיסה, ריכוז התמיסה, ערבוב, מיקום מד הטמפרטורה בתוך הכוס.

ב. "גורמים קבועים"
מהם הגדלים שיכולים להשפיע גם כן על המשתנה התלוי (תוצאת המדידה) ואנו חייבים לדאוג לשמור קבועים?
לא פעם מגלים גדלים שלא חשבנו עליהם בזמן הניסוי ואנו חייבים להתחיל מחדש. לשם כך נציין את כל ה"גורמים הקבועים" בניסוי.

ג. בקרה
איך אנו יכולים להיות בטוחים שהשינויים שאנו מודדים אכן נגרמים משינוי המשתנה הבלתי תלוי שלנו ולא משנוי של גודל אחר שלא חשבנו עליו?
לצורך זה נשתמש במונך "בקרה" :
בקרה חיצונית: ניסוי נוסף בו ערך המשתנה הבלתי תלוי הוא אפס (לא תמיד זה אפשרי). לדוגמה ריכוז כוהל במים אפס (כלומר מים מזוקקים בלבד).

בקרה פנימית השוואתית:  כל ניסוי מהווה בקרה לשאר הניסויים. במצב זה, מספיק לנו לראות שיש שינוי מניסוי לניסוי כדי שנחליט שהשינוי נגרם משינוי המשתנה הבלתי תלוי.  

3. הנחיות לביצוע

א. תכנון נכון של בחירת ערכי המשתנה הבלתי תלוי (מערכות)
איך נצליח לתאר מגמת שינוי המשתנה התלוי בבלתי תלוי כך שנוכל להסיק ממנו מסקנות נאמנות?

הכלל הוא לבחור לפחות 4 מערכות שונות (ערכים של המשתנה הבלתי תלוי) בטווח רחב יחסית ולבנות גרף (נראה חלק זה בהצגת התוצאות בהמשך).

ב. מהלך ניסוי נכון
מהן השלבים המדויקים שיש לבצע כדי להשיג את מטרת הניסוי?

לשם כך נבנה "מהלך ניסוי" מפורט ומסודר עם כל שלבי הניסוי ממוספרים.

ג. רשימת חומרים וכלים שיש להזמין
איך נוכל להזמין את הכלים והחומרים הדרושים בכמויות הנכונות?

לשם כך, נתכנן מערכת מדידה בצורה מפורטת (לפעמים יש צורך לבנות אותה מראש ולנסות אותה כבר בשלב התכנון).
בנוסף נזמין כמויות על פי תכנון 4 המערכות לעיל, לפי טווח המדידות שהערכנו עבור המשתנה הבלתי תלוי.
תמיד נזמין עודף כך שנוכל לבנות 1 או 2 מערכות נוספות למקרה טעות או בדיקה נוספת (בערך 20-30% יותר מהמדוייק).l