Hertz
Odvodená jednotka SI · veličina: frekvencia
01 · Definícia
Hertz zachytil v laboratóriu rádiové vlny a zomrel v tridsiatich šiestich, bez toho aby stihol vidieť rádio. Jednotku frekvencie pomenovali po ňom tridsaťšesť rokov po jeho smrti.
Jeden hertz je jedna udalosť za sekundu. Formálne ide jednoducho o prevrátenú sekundu, ale hertz má prísnu oblasť použitia: iba periodické deje, v ktorých sa udalosť opakuje v rovnakých rozstupoch. Srdce bije s frekvenciou okolo 1 Hz, sieť v zásuvke kmitá na 50 Hz, komorné a¹ má 440 Hz, procesor taktuje v gigahertzoch. Prevrátená sekunda má aj iné mená: rovnaký rozmer má becquerel pre rádioaktívny rozpad a uhlová rýchlosť v radiánoch za sekundu, ale sú to iné veličiny a pliesť ich nemožno.
Sekunda na mínus prvú stojí za hertzom, becquerelom aj radiánom za sekundu a rozmer pri rozlíšení nepomôže — rozdiel je v povahe deja. Norma ISO 80000-3 pripúšťa hertz len pre periodické javy, ISO 80000-10 priraďuje becquerel náhodným rozpadom a uhlovú frekvenciu predpisuje vyjadrovať v radiánoch za sekundu práve preto, aby sa činiteľ dve pí v zápise nestratil. Formálne je radián bezrozmerný a rad/s by sa dalo skrátiť na s⁻¹, lenže potom by otáčky a kmity nebolo možné na papieri rozoznať.
02 · Prevod
Zadajte frekvenciu — list dá periódu a vlnovú dĺžku
Frekvencia a perióda sú navzájom prevrátené, preto tabuľka veličinu obracia, namiesto aby ju násobila. Otáčky a údery za minútu sú tie isté cykly, len vzťiahnuté na minútu.
Vlnočet v tabuľke nie je frekvencia, ale jej spektroskopická náhrada: prevrátený centimeter hovorí, koľko vlnových dĺžok sa zmestí do centimetra, a na hertze sa prevádza násobením rýchlosťou svetla. Chemici a spektroskopisti ho používajú preto, že číslo vychádza pohodlné: kmit väzby uhlík–kyslík dáva 1700 prevrátených centimetrov namiesto päťdesiatich jedna terahertzov.
| Jednotka | Názov | Hodnota | Kde sa vyskytuje |
|---|---|---|---|
| Hz | hertz, jednotka SI | 50 | fyzika, technika, hudba |
| kHz | kilohertz | 0,05 | zvuk, dlhé vlny |
| MHz | megahertz | 5·10⁻⁵ | rozhlas, taktovacie frekvencie |
| GHz | gigahertz | 5·10⁻⁸ | procesory, Wi-Fi, radary |
| THz | terahertz | 5·10⁻¹¹ | infračervené a viditeľné svetlo |
| rad/s | radián za sekundu | 314,16 | mechanika, teória kmitov |
| c/s | cycles per second | 50 | rádiotechnika pred šesťdesiatymi rokmi |
| kc/s | kilocyklus za sekundu | 0,05 | stupnice lampových prijímačov |
| Mc/s | megacyklus za sekundu | 5·10⁻⁵ | krátkovlnné spojenie |
| ot/min | otáčka za minútu | 3000 | hriadele, motory, disky |
| s | perióda v sekundách | 0,02 | kyvadlá, mechanika |
| cm⁻¹ | vlnočet | 1,668·10⁻⁹ | spektroskopia, chémia |
Frekvencia a perióda sú navzájom prevrátené, preto tabuľka veličinu obracia. Radián za sekundu sa od hertzu líši činiteľom dve pí: päťdesiat hertzov siete je 314 radiánov za sekundu
03 · Rády veličín
od dráhy Marsu po kvantá gamaJeden hertz: pokojový tep, jeden cyklus za sekundu
04 · Meracie prístroje
Čím sa meria frekvencia
Počíta impulzy počas vzorového intervalu a delí jedno druhým. Presnosť závisí celkom od vnútorného kryštálu: pri sekundovej hradlovacej dobe prístroj nemôže poznať frekvenciu lepšie než na jeden údaj, preto sa vysoké frekvencie merajú delením a nízke meraním periódy.
Ukazuje tvar kmitu v čase: frekvencia vyjde, keď sa perióda odpočíta po štvorčekoch časovej základne. Metóda je hrubšia než čítač, zato vidno sám signál — skreslenie, chvenie a to, že kmit vôbec nie je jediný.
Bliká so známou frekvenciou: keď sa značka na otáčajúcom sa telese javí nehybná, frekvencie sa zhodujú. Postup sa ničoho nedotýka, a preto je nenahraditeľný pre hriadele a lopatky, ale klame — koleso zastane aj pri násobkoch a skúsený mechanik vždy overuje pri dvojnásobku.
Nemeria frekvenciu, ale ju určuje: ochladené atómy cézia sa vyhadzujú cez mikrovlnnú dutinu a oscilátor sa ladí na rezonanciu. Práve také prístroje držia svetový čas, kým optické etalóny na stronciu a ytterbiu sú už stokrát presnejšie.
05 · Pravidlá zápisu
Veľké H, malé z a žiadne „za sekundu“
Značka je odvodená od priezviska, preto je prvé písmeno veľké a druhé malé: Hz, nie HZ a nie hz. Názov jednotky sa v texte píše malým písmenom — hertz. Predpony sa sádžu bez medzery a v predpísanej veľkosti: kHz s malým k, MHz a GHz s veľkým.
Medzi číslom a značkou sa sádže nedeliteľná medzera. Ruská značka je Гц, s veľkým Г a malým ц. Násobné predpony siahajú až po exa: kilohertz, megahertz, gigahertz, terahertz, petahertz, exahertz; posledné dve stretnete v optike a röntgenovej fyzike. Otáčkovú frekvenciu možno podľa ISO 80000-3 vyjadrovať v hertzoch, ak sa jedna otáčka počíta za cyklus, no technika uprednostňuje otáčky za minútu a oba zápisy by sa v jednom dokumente nemali miešať.
06 · Susedné jednotky
Tri jednotky zdieľajú s hertzom rozmer prevrátenej sekundy. Nerozlišuje ich počítanie, ale to, čo sa opakuje — a či sa vôbec opakuje.
náhodné rozpady
cykly za sekundu
uhlová frekvencia
Z listov Simetria susedia s hertzom sekunda, ktorej je prevrátenou hodnotou, becquerel toho istého rozmeru a iného zmyslu, radián s ako otáčka za minútu pre otáčanie a decibel, ktorým sa opisuje pokles signálu s frekvenciou.
07 · Historický oddiel
Cykly za sekundu, z ktorých sa stalo priezvisko
V Karlsruhe zostavil oscilátor s iskriskom a prijímací prstenec pár metrov od neho. V prstenci preskakovala iskra v takte výbojov oscilátora: vlna prešla vzduchom a bola zachytená. Jej dĺžku zmeral Hertz podľa stojatého obrazca pri stene laboratória — vyšla metrová.
Pol storočia písala rádiotechnika cycles per second a na stupniciach prijímačov stáli kilocykly a megacykly. Označenie bolo priehľadné, ale ťažkopádne, a v každom jazyku vyzeralo inak — spoločný symbol neexistoval.
Medzinárodná elektrotechnická komisia navrhla nazvať jednotku hertzom, ale zvyk držal pevne: kilocykly zmizli zo stupníc až koncom šesťdesiatych rokov, potom čo Generálna konferencia zaradila hertz do Medzinárodnej sústavy.
Astronomickú definíciu sekundy nahradili atómovou: frekvenciu prechodu v céziu-133 vyhlásili za presný počet hertzov. Od tej chvíle prestal byť hertz v podstate odvodený od sekundy — skôr naopak.
Hertz pokladal svoje pokusy za zbytočné
V roku 1887 dostal v prijímacom obvode iskru z výboja vo vysielacom a dokázal, že elektromagnetické vlny predpovedané Maxwellom existujú. Na otázku o využití odpovedal, že v tom nie je nijaký praktický zmysel — je to len potvrdenie teórie. O osem rokov neskôr začali Popov a Marconi vysielať signály, a v čase, keď po ňom pomenovali jednotku frekvencie, rádio už spájalo kontinenty. Dnes sa v hertzoch meria všetko od taktu procesora po frekvenciu gravitačných vĺn.
Katalóg · meracie jednotky
List pre každú veličinu
Sedem základných jednotiek SI, dvadsaťdva odvodených s vlastnými názvami a jednotky mimo sústavy, bez ktorých sa nezaobíde technika ani bežný život. Každá má svoj list: definícia, prevod, prístroje, pravidlá zápisu. V 28 jazykoch.
Odvodené jednotky SI s vlastným názvom
otvorený list hertzuZákladné jednotky SI
terakotou — sekunda, ktorú hertz obraciaFrekvencia v iných zápisoch
Jazyk listu
28 jazykov. Značka Hz je medzinárodná, sieťová frekvencia však nie: päťdesiat hertzov v Európe a Ázii, šesťdesiat v Amerike a Japonsku — list doplní miestnu hodnotu.