متغير التحكم

المتغير الضابط (أو الثابت العلمي ) في التجارب العلمية هو عنصر تجريبي يبقى ثابتًا (مضبوطًا) دون تغيير طوال فترة البحث. قد تؤثر المتغيرات الضابطة تأثيرًا كبيرًا على نتائج التجربة إذا لم تُثبّت خلال التجربة لاختبار العلاقة النسبية بين المتغير التابع والمتغير المستقل . ولا تُعدّ المتغيرات الضابطة نفسها ذات أهمية أساسية للمُجرِّب.

تُعرف "الضوابط الجيدة"، أو "المتغيرات المربكة"، بأنها متغيرات يُفترض نظريًا أنها لا تتأثر بالمعالجة، وتهدف إلى إزالة تحيز المتغيرات المحذوفة . ^{[ 1 ]} أما "الضوابط السيئة"، فهي متغيرات قد تتأثر بالمعالجة، وقد تُسهم في تحيز التصادم ، وتؤدي إلى نتائج خاطئة. ^{[ 1 ]}

المتغير الذي يُثبَّت في تجربة ما لتقييم العلاقة بين عدة متغيرات ^{[ أ ]} يُسمى متغيرًا ضابطًا. ^{[ 2 ] [ 3 ]} المتغير الضابط هو عنصر لا يتغير طوال التجربة لأن ثبات حالته يسمح بفهم أفضل للعلاقة بين المتغيرات الأخرى قيد الاختبار. ^{[ 4 ]}

في أي نظام موجود في حالته الطبيعية، قد تكون العديد من المتغيرات مترابطة، حيث يؤثر كل منها على الآخر. تختبر التجارب العلمية العلاقة بين المتغير المستقل (IV: العنصر الذي يتحكم فيه الباحث) والمتغير التابع (DV: العنصر الذي يتأثر بالتحكم في المتغير المستقل). ^{[ 4 ]} يمكن لأي متغير مستقل إضافي أن يكون متغيرًا ضابطًا. ^{[ 2 ]}

المتغير الضابط هو شرط أو عنصر تجريبي يبقى ثابتًا طوال التجربة، ولا يُعدّ محورًا أساسيًا فيها، ولن يؤثر على نتائجها. ^{[ 3 ]} أي تغيير غير متوقع (مثل: تغيير غير مُتحكم به) في المتغير الضابط أثناء التجربة من شأنه أن يُبطل ارتباط المتغيرات التابعة بالمتغير المستقل، وبالتالي يُشوّه النتائج، ويُبطل الفرضية الأساسية . وهذا يُشير إلى وجود علاقة زائفة ضمن المعايير التجريبية. ^{[ 4 ]} قد تنتج نتائج غير متوقعة عن وجود متغير مُربك ، مما يستدعي إعادة صياغة الفرضية التجريبية الأولية. تُشكل المتغيرات المُربكة تهديدًا لصحة التجربة الداخلية . ^{[ 5 ] [ 4 ]} يُمكن حل هذه المشكلة بتحديد المتغير المُربك أولًا، ثم إعادة تصميم التجربة مع مراعاة هذه المعلومات. إحدى طرق القيام بذلك هي التحكم في المتغير المُربك، ليصبح بذلك متغيرًا ضابطًا. أما إذا تعذر تحديد العلاقة الزائفة، فقد يتعين التخلي عن الفرضية العاملة. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

خذ على سبيل المثال قانون الغازات الموحد المعروف ، والذي يُصاغ رياضياً على النحو التالي:

${\displaystyle \qquad {\frac {PV}{T}}=k}$

أين:

P هو الضغط

V هو الحجم

T هي درجة الحرارة الديناميكية الحرارية المقاسة بالكلفن

k ثابت (بوحدات الطاقة مقسومة على درجة الحرارة).

وهذا يدل على أن النسبة بين حاصل ضرب الضغط في الحجم ودرجة حرارة النظام تظل ثابتة.

في التحقق التجريبي من أجزاء من قانون الغازات الموحد ( P * V = T )، حيث يمثل الضغط ودرجة الحرارة والحجم متغيرات، يتطلب اختبار التغيرات الناتجة في أي من هذه المتغيرات تثبيت متغير واحد على الأقل. ^{[ 3 ]} وذلك للحصول على نتائج تجريبية قابلة للمقارنة في المتغيرات المتبقية.

إذا تم ضبط درجة الحرارة كمتغير تحكم، ولم يُسمح لها بالتغير طوال مدة التجربة، فإنه يمكن تحديد العلاقة بين المتغيرين التابعين، الضغط والحجم، بسرعة عن طريق تغيير قيمة أحدهما، وهذا ما يُعرف بقانون بويل . على سبيل المثال، إذا زاد الضغط، فلا بد أن ينخفض ​​الحجم.

لكن إذا تم جعل الحجم متغيرًا ضابطًا، ولم يُسمح له بالتغير طوال مدة التجربة، فإنه يمكن تحديد العلاقة بين المتغيرين التابعين، الضغط ودرجة الحرارة، بسرعة عن طريق تغيير قيمة أحدهما، وهذا ما يُعرف بقانون جاي-لوساك . على سبيل المثال، إذا زاد الضغط، فلا بد أن ترتفع درجة الحرارة.

• التعريفات ؛ أصدقاء العلوم – مشاريع المعرض العلمي.