Hertz
Nel 1887 Heinrich Hertz oscurava un’aula a Karlsruhe e osservava un anello di filo con una fessura minuscola. Quando all’altro capo della stanza crepitava la scintilla dell’oscillatore, nella fessura dell’anello scoccava una scintilla propria, lunga frazioni di millimetro. Così fu captata per la prima volta un’onda elettromagnetica. Hertz stesso considerava l’esperimento una verifica della teoria di Maxwell e non vi vedeva alcuna utilità pratica.
Poco più di quarant’anni dopo, l’unità di frequenza prese il suo nome. Un hertz è un’oscillazione al secondo. La corrente della presa compie 50 o 60 oscillazioni al secondo, la corda del la 440 e un segnale Wi‑Fi circa 2,4 miliardi.
| Notazione | Hz |
| Definizione | un’oscillazione al secondo · s⁻¹ · solo per i processi periodici |
| Valori di riferimento | Δν(¹³³Cs) — 9 192 631 770 Hz · a 1 Hz la pulsazione è 2π rad/s · 1 Hz — 60 rpm |
| Introdotta | 1930, IEC · nel SI dal 1960, al posto dei «cicli al secondo» |
| Norme | ISO 80000-3 · IEC 60050 · SI Brochure 9th ed. |
| Valori tipici | 50 Hz — rete elettrica · 440 Hz — la nota la · 2,4 GHz — Wi‑Fi |
01 · Definizione
Quante volte al secondo
La frequenza f indica quante volte al secondo si ripete un processo. Un pendolo, una corda, la corrente in un filo, un’onda luminosa — tutto ciò che torna allo stesso stato a intervalli uguali. Uno di questi intervalli si chiama periodo T. Frequenza e periodo sono l’una l’inverso dell’altro: con un periodo di 0,02 s la frequenza è di 50 Hz.
Per un’onda, la frequenza è legata alla lunghezza d’onda attraverso la velocità. Le onde radio e la luce viaggiano alla velocità c, quindi un’onda a 2,4 GHz è lunga 12,5 cm. Il suono è più lento, e la nota la ha una lunghezza d’onda di circa 78 cm.
Come misurare la frequenza di rotazione senza toccare il disco
Un disco con un segno bianco ruota al buio e si vede solo durante i lampi della lampada a destra. Se i lampi coincidono con i giri, il segno si trova ogni volta nello stesso punto e sembra fermo. Se i lampi sono un po’ più radi, il segno avanza lentamente; se sono un po’ più fitti, arretra. Il cursore regola la frequenza dei lampi. Il terzo rotore gira a una frequenza sconosciuta: trovatela.
Spostate lentamente il cursore e osservate il segno.
La velocità dei motori si indica di solito in rpm — giri al minuto. Per ottenere gli hertz si dividono gli rpm per 60. Un ventilatore a 1440 rpm compie 24 giri al secondo, un disco rigido a 7200 rpm ne compie 120. Un motore asincrono alimentato dalla rete a 50 Hz gira poco sotto i 3000 rpm, e con due coppie di poli a circa 1450.
Dove scoccherà la scintilla nell’anello
A sinistra un rocchetto a induzione alimenta l’oscillatore di Hertz: due aste con sfere e uno spinterometro tra loro. La lunghezza dell’oscillatore determina la lunghezza d’onda, circa il doppio dell’oscillatore stesso. La linea blu è il campo elettrico lungo la stanza, la luminosità delle bande ne indica l’ampiezza. A destra, contro la parete, c’è una lastra di zinco. Riflette l’onda, e nella stanza si formano nodi in cui il campo è nullo. L’anello di filo sul supporto è il ricevitore. La scintilla nella sua fessura dipende da due cose: dal campo in quel punto e dal fatto che la circonferenza dell’anello coincida o no con la lunghezza d’onda. L’anello si può trascinare nella scena. A destra, una lente sulla fessura dell’anello e un contatore di scintille.
L’anello si sposta lungo la stanza. Guardate dove si accende una scintilla nella sua fessura.
02 · Conversione
| Unità | Valore | Dove si incontra |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
Un motore con una coppia di poli alimentato dalla rete a 50 Hz gira a quasi 3000 rpm: 50 giri al secondo.
A 1 Hz la pulsazione vale 2π rad/s, circa 6,283. Confonderle significa sbagliare di oltre sei volte.
Un’onda Wi‑Fi a 2,4 GHz è lunga 12,5 cm nel vuoto, perciò le antenne dei router misurano pochi centimetri.
03 · Ordini di grandezza
04 · Strumenti di misura
05 · Regole di scrittura
06 · Unità vicine
07 · Sezione storica
L’hertz è uguale all’inverso del secondo, ma si usa solo per i processi periodici. Per i decadimenti casuali dei nuclei lo stesso inverso del secondo si chiama becquerel. La velocità angolare si scrive in radianti al secondo: alla frequenza di 1 Hz corrispondono 2π rad/s. Chi confonde queste grandezze sbaglia di un fattore 6,28.
Dal 1967 il secondo è definito tramite una frequenza: è pari a 9 192 631 770 periodi della radiazione dell’atomo di cesio-133. L’hertz e il secondo poggiano su un solo e medesimo numero. Oggi la frequenza si misura con più precisione di qualsiasi altra grandezza, perciò molti campioni si riconducono al suo conteggio.
Catalogo delle grandezze
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