معنی متغیر در علم چیست؟

متغیرها باید اندازه گیری شوند.

متغیر (های) کنترل باید ثابت باشد.

متغیرهای وابسته به متغیرهای مستقل وابسته هستند.

یادگیری علمی به بخشی از زندگی روزمره ما تبدیل شده است. دیگر چنین نیست که دامنه کار یک دانشمند محدود به آزمایشگاه‌های بزرگ و ابزارهای تفننی باشد. آزمایش‌‌های علمی در دبیرستان‌ها برای پروژه‌های نمایشگاه علمی یا حتی توسط کودکان نوپا انجام می‌شود که به محیط اطراف خود کنجکاو می‌شوند و با چیزهای جدید آشنا می‌شوند.
 
انجام آزمایش‌ها برای علوم عملی حیاتی هستند. هر تئوری یا فرضیه‌ای فقط از طریق این مطالعات تحقیقاتی قابل اثبات است. آزمایش به برقراری ارتباط بین علت و معلول که پارامترهای مختلفی در یک سیستم خاص دارند کمک می‌کند. مؤلفه‌ها و پارامترهای مختلفی وجود دارد که در یک سیستم موجود هستند و تغییر در یک یا همه آنها تأثیر بر کل سیستم خواهد گذاشت. این‌ها متغیر نامیده می‌شوند.
 

هر عنصر، فاکتور یا مؤلفه خاص موجود در یک سیستم، که در صورت تغییر می‌تواند منجر به تغییری قابل پیش بینی در سیستم شود، به عنوان یک متغیر شناخته می‌شود. یک متغیر در علم نقش دارد، معمولاً به عنوان بخشی از فرمی از یک آزمایش. تغییرات را می توان در یک متغیر وارد کرد یا می توان آن را به عنوان بخشی از آزمایش دستکاری کرد.
 
 
انواع مختلفی از متغیرها عبارتند از:
متغیر کنترل
متغیر مستقل
متغیر وابسته
 

متغیری که تا زمان تکمیل آزمایش بدون تغییر باقی بماند، به عنوان یک متغیر کنترل شناخته می‌شود. مقدار آن یکسان باقی می‌ماند تا زمانی که آزمایش رابطه‌ای بین متغیرهای دیگر برقرار کند. همچنین، این متغیر توسط کاربر قابل کنترل است.
 

یک متغیر مستقل متغیری است که بر طبق هر پارامتر دیگری در آزمایش تغییر نمی‌کند. افرادی که آزمایش‌ها را انجام می دهند کنترل تغییرات در این متغیرها را در دست دارند و می‌توانند تغییراتی در آنها ایجاد کنند تا اثرات آن را روی سیستم مشاهده کنند.
 

یک متغیر وابسته متغیری است که وابسته به متغیر مستقل است. این متغیرها تحت کنترل ناظران نیستند زیرا مقادیر آنها با توجه به تغییرات متغیرهای مستقل تغییر می کند.
 

آزمایش، رابطه‌ای بین متغیر وابسته و مستقل برقرار می‌کند و مثال‌های زیر درک روشنی از این موضوع را ارائه می‌دهد.
 

برای پیدا کردن تأثیر آب بر رشد گیاهان، یک آزمایش ساده را در نظر بگیرید. برای این آزمایش از دو گیاه ، گیاه A و گیاه B از یک نوع، استفاده کنید. آزمایش به برقراری ارتباط بین علت و معلول که پارامترهای مختلفی در یک سیستم خاص دارند کمک می‌کند. برای آبیاری این گیاهان تنها از یک منبع آب استفاده کنید. این گیاهان را با مقادیر مختلف آب از آن منبع آب مشترک تغذیه کنید. در نتیجه‌ی تغییر در مقادیر آبی که در اختیار گیاهان قرار می‌گیرد، رشد آنها یکسان نخواهد بود.
 
در این مورد، منبع آب در طول آزمایش یکسان است. بنابراین منبع آب یک متغیر کنترل است. هر گیاه با مقدار متفاوتی از آب سیراب می‌شود. این باعث می‌شود مقدار آبی که هر گیاه دریافت می‌کند یک متغیر مستقل باشد، در حالی که رشد این گیاهان به یک متغیر وابسته تبدیل می‌شود زیرا بستگی به میزان آبی دارد که گیاهان به وسیله آن تأمین می‌شوند.
 
- متغیر کنترل: منبع آب، نور خورشید، کودها، اندازه گلدان و غیره
- متغیر مستقل: مقدار آب
- متغیر وابسته: رشد گیاهان
 

قانون اُهم را در نظر بگیرید، که می‌تواند به این صورت نمایش داده شود:
 
V = IR
 
که در آن،
 
V = ولتاژ یا افت پتانسیل
I = جریانی که در مدار جاری می‌شود
R = مقاومت ارائه شده توسط مدار در مقابل جریان جاری در مدار
 
مقاومت یک مدار در طول زمان آزمایش بدون تغییر باقی می‌ماند، از این رو متغیر کنترل است. جریان موجود در مدار با توجه به ولتاژ اعمال شده متفاوت خواهد بود. بنابراین، ولتاژ متغیری است که کاربر قادر به کنترل آن است و لذا یک متغیر مستقل در این آزمایش است. از طرف دیگر جریان جاری در مدار با تغییر ولتاژ تغییر می‌کند و از این رو یک متغیر وابسته در این آزمایش است.
 
- متغیر کنترل: مقاومت
- متغیر مستقل: ولتاژ
- متغیر وابسته: جریان
 
 

آزمایشی را در نظر بگیرید که درمی‌یابد که گرم کردن آب باعث توانایی حل بیشتر شکر در آن می‌شود. در این مثال، مقدار آب مصرفی تا پایان آزمایش ثابت است و بنابراین، در این آزمایش به یک متغیر کنترل تبدیل می‌شود. دمایی که برای گرم کردن آب استفاده می‌شود توسط شخصِ انجام دهنده‌ی این آزمایش قابل کنترل است و بنابراین، در این حالت یک متغیر مستقل است. از آنجا که مقدار قندی که در آب حل می شود با توجه به دما متفاوت است، در اینجا یک متغیر وابسته است.
 
- متغیر کنترل: آب
- متغیر مستقل: دما
- متغیر وابسته: مقدار قند حل شده
 

در یک آزمایش، قرار است اثرات ولتاژ متغیر بر سرعت موتور الکتریکی مشخص شود. در اینجا، موتور الکتریکی مورد استفاده بدون تغییر خواهد ماند که متغیر کنترل در این آزمایش است. ولتاژ اعمال شده به این موتور الکتریکی، توسط کاربران کنترل می‌شود و برای ایجاد رابطه مورد نیاز تغییر می‌یابد. بنابراین، ولتاژ اعمال شده یک متغیر مستقل در آزمایش است. از طرف دیگر سرعت موتور نتیجه ولتاژ اعمال شده است‌، بنابراین در این حالت به متغیر وابسته تبدیل می‌شود.
 
- متغیر کنترل: موتور الکتریکی
- متغیر مستقل: ولتاژ
- متغیر وابسته: سرعت
 

در این مثال می‌خواهیم مقدار آب عبوری از میان یک شیر آب، وقتی در سطوح مختلفی (نیمه باز، کاملاً باز، بسته)  باز است، را پیدا کنیم. در اینجا، نوع شیر آب استفاده شده تا تکمیل آزمایش ثابت است، و بنابراین متغیر کنترل است. سطح باز کردن شیر آب که کاربر قادر به کنترل آن است متغیر مستقل در این آزمایش است. و سرانجام، میزان آبی که از میان شیر آب جریان می‌یابد، به سطح بازشدن شیر آب متکی است و از این رو یک متغیر وابسته در این آزمایش است.
 
- متغیر کنترل: شیر آب
- متغیر مستقل: سطح باز شدن شیر آب
- متغیر وابسته: مقدار آب جاری از میان شیر آب
 
یک متغیر همچنین می‌تواند در سیستم معرفی شود تا کمیتی را در یک کار در حال انجام نمایندگی کند که برای ناظران ناشناخته است. به این ترتیب متغیرها در آزمایش‌های علمی مفید واقع می‌شوند.
 
منبع: آنوپ پاتواردهان