Hertz

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Este artigo é sobre a unidade de medida. Para outros usos, veja Hertz (desambiguação) .
"Hz" e "Megahertz" redirecionam aqui. Para outros usos, consulte Hz (desambiguação) e Megahertz (desambiguação) .

Hertz
Sistema de unidadesUnidade derivada de SI
Unidade deFrequência
SímboloHz
Nomeado apósHeinrich Hertz
Em unidades de base SIs -1
De cima para baixo: Luzes piscando nas frequências f =0,5 Hz ,1,0 Hz e2,0 Hz , ou seja, a 0,5, 1,0 e 2,0 flashes por segundo, respectivamente. O tempo entre cada flash - o período  T - é dado por 1 ⁄ f (o recíproco de f  ), ou seja, 2, 1 e 0,5 segundos, respectivamente. (Imagem editada e ajustada para pulso de tempo simétrico com Gimp)

O hertz (símbolo: Hz ) é a unidade derivada de frequência no Sistema Internacional de Unidades (SI) e é definido como um ciclo por segundo . [1] É o nome de Heinrich Rudolf Hertz , a primeira pessoa a fornecer uma prova conclusiva da existência de ondas eletromagnéticas . Hertz são comumente expressos em múltiplos : quilohertz (10 3  Hz , kHz), megahertz (10 6  Hz , MHz), gigahertz (10 9  Hz , GHz), terahertz (10 12  Hz , THz), petahertz (10 15  Hz , PHz), exahertz (10 18  Hz , EHz) e zettahertz (10 21  Hz , ZHz).

Alguns dos usos mais comuns da unidade são na descrição de ondas senoidais e tons musicais , particularmente aqueles usados ​​em rádio - e aplicações relacionadas a áudio. Também é usado para descrever as velocidades de clock nas quais os computadores e outros componentes eletrônicos são acionados. As unidades às vezes também são usadas como representação da energia, por meio da equação da energia do fóton ( E = h ν), com um hertz equivalente a h joules.

Definição [ editar ]

O hertz é definido como um ciclo por segundo. O Comitê Internacional de Pesos e Medidas definiu o segundo como "a duração de9 192 631 770 períodos da radiação correspondente à transição entre os dois níveis hiperfinos do estado fundamental do átomo de césio -133 " [2] [3] e, em seguida, acrescenta:" Segue-se que a divisão hiperfina no estado fundamental de o átomo de césio 133 é exatamente9 192 631 770 hertz, ν (hfs Cs) =9 192 631 770  Hz . "A dimensão da unidade hertz é 1 / tempo (1 / T). Expresso em unidades SI de base, é 1 / segundo (1 / s). Podem surgir problemas devido às unidades de medida angular (ciclo ou radiano) são omitidos em SI. [4] [5] [6] [7]

Em inglês, "hertz" também é usado no plural. [8] Como uma unidade SI, Hz pode ser prefixado ; os múltiplos comumente usados ​​são kHz (kilohertz,10 3  Hz ), MHz (megahertz,10 6  Hz ), GHz (gigahertz,10 9  Hz ) e THz (terahertz,10 12  Hz ). Um hertz significa simplesmente "um ciclo por segundo" (normalmente, o que está sendo contado é um ciclo completo);100 Hz significa "cem ciclos por segundo" e assim por diante. A unidade pode ser aplicada a qualquer evento periódico - por exemplo, pode-se dizer que o tique-taque de um relógio1 Hz , ou pode-se dizer que um coração humano bate em1,2 Hz .

A taxa de ocorrência de eventos aperiódicos ou estocásticos é expressa em segundos recíprocos ou segundos inversos (1 / s ou s -1 ) em geral ou, no caso específico de decaimento radioativo , em becqueréis . [9] Considerando que1 Hz é um ciclo por segundo,1 Bq é um evento de radionuclídeo aperiódico por segundo.

Embora a velocidade angular , a frequência angular e a unidade hertz tenham dimensão 1 / s, a velocidade angular e a frequência angular não são expressas em hertz, [10], mas sim em uma unidade angular apropriada, como radianos por segundo . Assim, diz-se que um disco girando a 60 rotações por minuto (rpm) está girando a 2 π  rad / s ou 1 Hz , onde o primeiro mede a velocidade angular e o último reflete o número de revoluções completas por segundo. A conversão entre uma frequência f medida em hertz e uma velocidade angular ω medida em radianos por segundo é

e .

O hertz tem o nome de Heinrich Hertz . Como acontece com cada unidade do SI nomeada para uma pessoa, seu símbolo começa com uma letra maiúscula (Hz), mas quando escrito por completo, segue as regras para maiúsculas de um substantivo comum ; ou seja, " hertz " fica em maiúscula no início de uma frase e nos títulos, mas fica em minúsculas.

História [ editar ]

O hertz recebeu o nome do físico alemão Heinrich Hertz (1857–1894), que fez importantes contribuições científicas para o estudo do eletromagnetismo . O nome foi estabelecido pela Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC) em 1935. [11] Foi adotado pela Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM) ( Conférence générale des poids et mesures ) em 1960, substituindo o nome anterior para a unidade , ciclos por segundo (cps), juntamente com seus múltiplos relacionados, principalmente quilociclos por segundo (kc / s) e megaciclos por segundo (Mc / s) e, ocasionalmente, quilomegaciclos por segundo(kMc / s). O termo ciclos por segundo foi amplamente substituído por hertz na década de 1970. Uma revista especializada, Electronics Illustrated , declarou sua intenção de manter as unidades tradicionais kc., Mc., Etc. [12]

Aplicações [ editar ]

Uma onda senoidal com frequência variável
O batimento cardíaco é um exemplo de fenômeno periódico não sinusoidal que pode ser analisado em termos de frequência. Dois ciclos são ilustrados.

Vibração [ editar ]

O som é uma onda longitudinal progressiva que é uma oscilação de pressão . Os humanos percebem a frequência das ondas sonoras como tom . Cada nota musical corresponde a uma determinada frequência que pode ser medida em hertz. O ouvido de uma criança é capaz de perceber frequências que variam de20 Hz para20 000  Hz ; o humano adulto médio pode ouvir sons entre20 Hz e16 000  Hz . [13] A faixa de ultrassom , infra- som e outras vibrações físicas, como vibrações moleculares e atômicas, se estende de alguns femtohertz [14] até a faixa de terahertz [15] e além. [16]

A radiação eletromagnética [ editar ]

A radiação eletromagnética é frequentemente descrita por sua frequência - o número de oscilações dos campos elétricos e magnéticos perpendiculares por segundo - expressa em hertz.

A radiação de radiofrequência é geralmente medida em kilohertz (kHz), megahertz (MHz) ou gigahertz (GHz). A luz é uma radiação eletromagnética de frequência ainda mais alta, com frequências na faixa de dezenas ( infravermelho ) a milhares ( ultravioleta ) de terahertz. A radiação eletromagnética com frequências na faixa de terahertz baixa (intermediária entre aquelas das frequências de rádio mais altas normalmente utilizáveis ​​e luz infravermelha de onda longa) é freqüentemente chamada de radiação terahertz . Existem frequências ainda mais altas, como a dos raios gama, que pode ser medido em exahertz (EHz). (Por razões históricas, as frequências de luz e radiação eletromagnética de frequência mais alta são mais comumente especificadas em termos de seus comprimentos de onda ou energias de fótons : para um tratamento mais detalhado disso e das faixas de frequência acima, consulte espectro eletromagnético .)

Computadores [ editar ]

Mais informações sobre por que a frequência, incluindo para gigahertz (GHz) etc., é um indicador de velocidade defeituoso para computadores: mito do Megahertz

Em computadores, a maioria das unidades de processamento central (CPU) são rotuladas em termos de sua taxa de clock expressa em megahertz (10 6  Hz ) ou gigahertz (10 9  Hz ). Esta especificação se refere à frequência do sinal de clock mestre da CPU . Este sinal é uma onda quadrada , que é uma tensão elétrica que alterna entre valores lógicos altos e baixos em intervalos regulares. Como o hertz se tornou a principal unidade de medida aceita pela população em geral para determinar o desempenho de uma CPU, muitos especialistas criticaram essa abordagem, que afirmam ser um benchmark facilmente manipulável . Alguns processadores usam vários períodos de clock para executar uma única operação, enquanto outros podem executar várias operações em um único ciclo. [17] Para computadores pessoais, as velocidades de clock da CPU variaram de aproximadamente1 MHz no final da década de 1970 ( Atari , Commodore , computadores Apple ) até6 GHz em microprocessadores IBM POWER .

Vários barramentos de computador , como o barramento frontal que conecta a CPU e a ponte norte , também operam em várias frequências na faixa de megahertz.

Múltiplos SI [ editar ]

Múltiplos SI de hertz (Hz)
SubmúltiplosMúltiplos
ValorSímbolo SINomeValorSímbolo SINome
10 -1 HzdHzdecihertz10 1 HzdaHzdecahertz
10 −2 HzcHzcentihertz10 2 HzhHzhectohertz
10 −3 HzMHzmillihertz10 3 HzkHzquilohertz
10 −6 HzµHzmicrohertz10 6 HzMHzMegahertz
10 −9 HznHznanohertz10 9 HzGHzgigahertz
10 -12 HzpHzpicohertz10 12 HzTHzterahertz
10 -15 HzfHzfemtohertz10 15 HzPHzpetahertz
10 −18 HzaHzAttohertz10 18 HzEHzexahertz
10 −21 HzzHzzeptohertz10 21 HzZHzzettahertz
10 −24 HzyHzYoctohertz10 24 HzYHzyottahertz
As unidades prefixadas comuns estão em negrito.

Freqüências mais altas do que o Sistema Internacional de Unidades fornece prefixos para se acredita que ocorram naturalmente nas frequências das vibrações quânticas-mecânicas de alta energia, ou, equivalentemente, partículas massivas, embora estas não sejam diretamente observáveis ​​e devam ser inferidas de suas interações com outros fenômenos. Por convenção, eles normalmente não são expressos em hertz, mas em termos da energia quântica equivalente, que é proporcional à frequência pelo fator da constante de Planck .

Hertz: caracteres Unicode. [18]
SímboloNomeNúmero Unicode
㎐Hertz (quadrado HZ)U + 3390
㎑Quilohertz (quadrado KHZ)U + 3391
㎒Megahertz (Square MHZ)U + 3392
㎓Gigahertz (Square GHZ)U + 3393
㎔Terahertz (Square THZ)U + 3394

Veja também [ editar ]

  • Corrente alternada
  • Largura de banda (processamento de sinal)
  • Sintonizador eletronico
  • FLOPS
  • Trocador de frequência
  • Frequência normalizada (unidade)
  • Ordens de magnitude (frequência)
  • Função periódica
  • Radianos por segundo
  • Avaliar
  • Bloco de compatibilidade Unicode CJK que inclui unidades SI comuns para frequência

Notas e referências [ editar ]

  1. ^ "hertz". (1992). American Heritage Dictionary of English Language (3rd ed.), Boston: Houghton Mifflin.
  2. ^ "Folheto SI: O Sistema Internacional de Unidades (SI) § 2.3.1 Unidades básicas" (PDF) (em inglês e francês) (9ª ed.). BIPM . 2019. p. 130 . Página visitada em 2 de fevereiro de 2021 .
  3. ^ "Folheto SI: O Sistema Internacional de Unidades (SI) § Apêndice 1. Decisões da CGPM e do CIPM" (PDF) (em inglês e francês) (9ª ed.). BIPM . 2019. p. 169 . Página visitada em 2 de fevereiro de 2021 .
  4. ^ Mohr, JC; Phillips, WD (2015). "Unidades adimensionais no SI". Metrologia . 52 (1): 40–47. arXiv : 1409.2794 . Bibcode : 2015Metro..52 ... 40M . doi : 10.1088 / 0026-1394 / 52/1/40 . S2CID 3328342 . 
  5. ^ Mills, IM (2016). "Nas unidades radianos e ciclo para o ângulo do plano de grandeza". Metrologia . 53 (3): 991–997. Bibcode : 2016Metro..53..991M . doi : 10.1088 / 0026-1394 / 53/3/991 .
  6. ^ "Unidades SI precisam de reforma para evitar confusão" . Editorial. Nature . 548 (7666): 135. 7 de agosto de 2011. doi : 10.1038 / 548135b . PMID 28796224 . 
  7. ^ PR Bunker; IM Mills; Per Jensen (2019). "A constante de Planck e suas unidades". J Quant Spectrosc Radiat Transfer . 237 : 106594. bibcode : 2019JQSRT.23706594B . doi : 10.1016 / j.jqsrt.2019.106594 .
  8. ^ Guia NIST para unidades SI - 9 regras e convenções de estilo para nomes de unidades ortográficas , Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia
  9. ^ "(d) O hertz é usado apenas para fenômenos periódicos, e o becquerel (Bq) é usado apenas para processos estocásticos em atividade referida a um radionuclídeo." “BIPM - Tabela 3” . BIPM . Página visitada em 24 de outubro de 2012 .
  10. ^ "Brochura SI, Seção 2.2.2, parágrafo 6" . Arquivado do original em 1º de outubro de 2009.
  11. ^ "História IEC" . Iec.ch . Página visitada em 6 de janeiro de 2021 .
  12. ^ Cartwright, Rufus (março de 1967). Beason, Robert G. (ed.). "O sucesso estragará Heinrich Hertz?" (PDF) . Eletrônica ilustrada . Fawcett Publications, Inc. pp. 98–99.
  13. ^ Ernst Terhardt (20 de fevereiro de 2000). "Região espectral dominante" . Mmk.e-technik.tu-muenchen.de. Arquivado do original em 26 de abril de 2012 . Retirado em 28 de abril de 2012 .
  14. ^ "Ondas Sonoras do Buraco Negro - Diretoria de Missão Científica" . science.nasa.go.
  15. ^ As vibrações atômicas são normalmente da ordem de dezenas de terahertz
  16. ^ "Ondas Sonoras do Buraco Negro - Diretoria de Missão Científica" . science.nasa.go.
  17. ^ Asaravala, Amit (30 de março de 2004). "Boa viagem, Gigahertz" . Com fio . Retirado em 28 de abril de 2012 .
  18. ^ Unicode Consortium (2019). "The Unicode Standard 12.0 - CJK Compatibility ❰ Range: 3300—33FF ❱" (PDF) . Unicode.org . Recuperado em 24 de maio de 2019 .

Ligações externas [ editar ]

  • Brochura SI: Unidade de tempo (segundo)
  • Conselho Nacional de Pesquisa do Canadá: relógio-fonte de césio
  • National Research Council of Canada: Padrão de frequência óptica com base em um único íon aprisionado
  • Conselho Nacional de Pesquisa do Canadá: Pente de frequência óptica
  • Laboratório Físico Nacional: Relógios atômicos ópticos de tempo e frequência
  • Gerador de tons online