Hertz
Unitate SI derivată · mărime: frecvență
01 · Definiție
Hertz a prins undele radio în laborator și a murit la treizeci și șase de ani, fără să apuce să vadă radioul. Unitatea de frecvență i-a primit numele la treizeci și șase de ani după moartea sa.
Un hertz înseamnă un eveniment pe secundă. Formal nu e decât secunda inversă, dar hertzul are un domeniu strict de folosire: numai procese periodice, în care evenimentul se repetă la intervale egale. Inima bate cu aproximativ 1 Hz, rețeaua din priză oscilează la 50 Hz, la-ul diapazonului este de 440 Hz, un procesor tactează în gigahertzi. Secunda inversă are și alte nume: aceeași dimensiune o au becquerelul dezintegrării radioactive și viteza unghiulară în radiani pe secundă, dar sunt mărimi diferite și confundarea lor nu e îngăduită.
Secunda la puterea minus unu stă în spatele hertzului, al becquerelului și al radianului pe secundă, iar dimensiunea nu ajută la deosebirea lor: diferența stă în natura procesului. ISO 80000-3 îngăduie hertzul numai pentru fenomene periodice, ISO 80000-10 leagă becquerelul de dezintegrările aleatorii, iar pulsația o cere exprimată în radiani pe secundă tocmai pentru ca factorul doi pi să nu se piardă în scriere. Formal radianul e adimensional și rad/s s-ar putea scurta la s⁻¹, dar atunci rotațiile și oscilațiile n-ar mai putea fi deosebite pe hârtie.
02 · Conversie
Introduceți o frecvență — fișa dă perioada și lungimea de undă
Frecvența și perioada sunt inverse, de aceea tabelul întoarce mărimea în loc să o înmulțească. Rotațiile și bătăile pe minut sunt aceleași cicluri, doar raportate la minut.
Numărul de undă din tabel nu este o frecvență, ci înlocuitorul ei spectroscopic: centimetrul invers spune câte lungimi de undă încap într-un centimetru și se preface în hertzi prin înmulțire cu viteza luminii. Chimiștii și spectroscopiștii îl folosesc pentru că numărul iese comod: vibrația legăturii carbon-oxigen dă 1700 de centimetri inverși în loc de cincizeci și unu de terahertz.
| Unitate | Nume | Valoare | Unde apare |
|---|---|---|---|
| Hz | hertz, unitate SI | 50 | fizică, tehnică, muzică |
| kHz | kilohertz | 0,05 | sunet, unde lungi |
| MHz | megahertz | 5·10⁻⁵ | radio, frecvențe de tact |
| GHz | gigahertz | 5·10⁻⁸ | procesoare, Wi-Fi, radare |
| THz | terahertz | 5·10⁻¹¹ | infraroșu și lumină vizibilă |
| rad/s | radian pe secundă | 314,16 | mecanică, teoria oscilațiilor |
| c/s | cycles per second | 50 | radiotehnica dinainte de anii ’60 |
| kc/s | kilociclu pe secundă | 0,05 | scalele aparatelor cu tuburi |
| Mc/s | megaciclu pe secundă | 5·10⁻⁵ | legături pe unde scurte |
| rot/min | rotație pe minut | 3000 | arbori, motoare, discuri |
| s | perioadă în secunde | 0,02 | pendule, mecanică |
| cm⁻¹ | număr de undă | 1,668·10⁻⁹ | spectroscopie, chimie |
Frecvența și perioada sunt inverse una alteia, de aceea tabelul întoarce mărimea. Radianul pe secundă se deosebește de hertz printr-un factor de doi pi: cei cincizeci de hertzi ai rețelei înseamnă 314 radiani pe secundă
03 · Ordine de mărime
de la orbita lui Marte la cuantele gamaUn hertz: pulsul în repaus, un ciclu pe secundă
04 · Instrumente de măsură
Cu ce se măsoară frecvența
Numără impulsurile pe un interval etalon și împarte una la alta. Exactitatea ține în întregime de cuarțul intern: pe o poartă de o secundă aparatul nu poate cunoaște frecvența mai bine de o numărare, de aceea frecvențele înalte se măsoară prin divizare, iar cele joase prin măsurarea perioadei.
Arată forma oscilației în timp: frecvența iese după ce perioada e numărată pe pătrățelele bazei de timp. Metoda e mai grosolană decât un numărător, în schimb se vede semnalul însuși — distorsiuni, tremur și faptul că oscilația nu e deloc una singură.
Clipește cu o frecvență cunoscută: când reperul de pe un corp în rotație pare încremenit, frecvențele coincid. Procedeul nu atinge nimic și de aceea e de neînlocuit pentru arbori și palete, dar înșală — roata stă pe loc și la multipli, iar un mecanic cu experiență verifică mereu la dublu.
Nu măsoară o frecvență, ci o fixează: atomi de cesiu răciți sunt aruncați printr-o cavitate cu microunde, iar oscilatorul se acordează pe rezonanță. Tocmai asemenea aparate țin timpul mondial, în vreme ce etaloanele optice pe stronțiu și iterbiu le întrec deja de sute de ori.
05 · Reguli de scriere
H majuscul, z minuscul și niciun „pe secundă”
Simbolul vine de la un nume de familie, de aceea prima literă e majusculă și a doua minusculă: Hz, nu HZ și nu hz. Numele unității în text se scrie cu minusculă — hertz. Prefixele se culeg fără spațiu și în litera cuvenită: kHz cu k mic, MHz și GHz cu majusculă.
Între număr și simbol se pune un spațiu neîntrerupt. Simbolul rusesc este Гц, cu Г majuscul și ц minuscul. Prefixele multiplicative merg până la exa: kilohertz, megahertz, gigahertz, terahertz, petahertz, exahertz; ultimele două se întâlnesc în optică și în fizica razelor X. Frecvența de rotație poate fi, potrivit ISO 80000-3, exprimată în hertzi dacă o rotație se socotește un ciclu, dar tehnica preferă rotațiile pe minut, iar cele două scrieri nu se cuvine să fie amestecate în același document.
06 · Unități vecine
Trei unități împart cu hertzul dimensiunea secundei inverse. Ceea ce le deosebește nu e socoteala, ci ce anume se repetă — și dacă se repetă îndeobște.
dezintegrări aleatorii
cicluri pe secundă
pulsație
Dintre fișele Simetrium stau alături de hertz secundă, a cărei inversă este, becquerel de aceeași dimensiune și de alt sens, radian s ca rotație pe minut pentru rotație, iar decibel, cu care se descrie scăderea unui semnal odată cu frecvența.
07 · Secțiune istorică
Cicluri pe secundă devenite nume de familie
La Karlsruhe a montat un vibrator cu eclator și un inel receptor la câțiva metri de el. În inel sărea o scânteie în ritmul descărcărilor vibratorului: unda străbătuse aerul și fusese prinsă. Lungimea ei Hertz a măsurat-o după figura staționară de lângă peretele laboratorului — a ieșit de un metru.
Vreme de o jumătate de veac radiotehnica a scris cycles per second, iar pe scalele aparatelor stăteau kilocicluri și megacicluri. Notația era limpede, dar greoaie, și în fiecare limbă arăta altfel — un simbol comun nu exista.
Comisia Electrotehnică Internațională a propus ca unitatea să se numească hertz, dar obiceiul a ținut strâns: kilociclurile au dispărut de pe scale abia spre sfârșitul anilor șaizeci, după ce Conferința Generală a introdus hertzul în Sistemul Internațional.
Definiția astronomică a secundei a fost înlocuită cu una atomică: frecvența tranziției în cesiu-133 a fost declarată un număr exact de hertzi. Din acea clipă hertzul a încetat să fie, în fond, derivat din secundă — mai degrabă invers.
Hertz își socotea experiențele nefolositoare
În 1887 a obținut o scânteie în circuitul receptor dintr-o descărcare în cel emițător și a dovedit că undele electromagnetice prezise de Maxwell există. La întrebarea despre folos răspundea că nu are niciun rost practic — este doar o confirmare a teoriei. Opt ani mai târziu Popov și Marconi au început să transmită semnale, iar când unitatea de frecvență i-a primit numele, radioul lega deja continentele. Astăzi în hertzi se măsoară totul, de la tactul unui procesor la frecvența undelor gravitaționale.
Catalog · unități de măsură
O fișă pentru fiecare mărime
Șapte unități fundamentale SI, douăzeci și două derivate cu nume propriu și unitățile din afara sistemului fără de care nu se descurcă nici tehnica, nici viața de zi cu zi. Fiecare are foaia ei: definiție, conversie, instrumente, reguli de scriere. În 28 de limbi.
Unități SI derivate cu nume propriu
fișa hertzului este deschisăUnități fundamentale SI
cu teracotă — secunda, pe care hertzul o întoarceFrecvența în alte scrieri
Limba fișei
28 de limbi. Simbolul Hz este internațional, dar frecvența rețelei nu: cincizeci de hertzi în Europa și Asia, șaizeci în America și Japonia — fișa pune valoarea locală.