Hercs (Hz) — frekvence: SI mērvienība, definīcija un piemēri
Hercs (Hz) — frekvence, SI mērvienība: definīcija, 1 Hz piemēri, skaņu diapazoni, mūzikas (Middle C) un dzīvnieku dzirdes piemēri. Saprotami un praktiski skaidrojumi.
Hercs (simbols: Hz, definīcija: 1/s) ir laika atvasināta mērvienība, ar kuru mēra frekvenci Starptautiskajā mērvienību sistēmā (SI). Frekvence norāda, cik reižu notikums atkārtojas vienā laika vienībā; frekvence 1 hercs nozīmē, ka kaut kas notiek reizi sekundē (1 Hz = 1 s⁻¹).
Definīcija un pamatformulas
Frekvenci apzīmē ar f. Tā saistīta ar periodu T šādi: f = 1/T. Piemēram, ja vibrācija atkārtojas 262 reizes sekundē, tad T ≈ 1/262 ≈ 0,00382 s (3,82 ms). Arī leņķisko frekvenci izmanto oscillējošu sistēmu aprakstam: ω = 2πf (rad/s). Kvantu fizikā fotona enerģija ir E = h·f, kur h ir Planka konstante.
Piemēri un izmantojumi
Vidējā C nots (C, kas atrodas klavieru vidū) ir 261,65 (262) Hz. Tas nozīmē, ka, nospēlējot šo klavieru taustiņu, katru sekundi notiek 262 vibrācijas, kas tiek uztvertas kā nots Middle C. Standarta noskaņojums muzikālam skaņojumam parasti izmanto A4 = 440 Hz.
Daži ikdienas piemēri:
- Elektriskās tīkla frekvence: parasti 50 Hz vai 60 Hz atkarībā no apgabala.
- Radio frekvences: kilohertzi (kHz), megahertzi (MHz), gigahertzi (GHz) — piemēram, FM radio ap 88–108 MHz.
- Ultraskaņa medicīnā: parasti vairāki megahertzi (MHz).
Vienību paplašinājumi
SI prefiksi tiek lietoti, lai atvieglotu lielu vai mazu frekvenču apzīmēšanu: kHz (10³ Hz), MHz (10⁶ Hz), GHz (10⁹ Hz), THz (10¹² Hz) u.tml. Simbols frekvencei parasti raksta kā Hz (lielais H un mazais z).
Uztvere un bioloģija
Cilvēki spēj sadzirdēt skaņas aptuveni 20–20 000 Hz diapazonā; ar vecumu augstākās frekvences parasti kļūst grūtāk sadzirdamas. Dažas sugas uztver citus diapazonus — piemēram, dažas pūces spēj dzirdēt skaņas aptuveni 200–12 000 Hz, suņi un kaķi bieži dzird augstākas frekvences nekā cilvēki, savukārt sikspārņi izmanto ultraskaņu daudz virs 20 kHz orientācijai un medībām.
Vēsture
Vienība ir nosaukta vācu fiziķa Heinriha Rūdolfa Herca vārdā, kurš 19. gadsimta beigās veica pētījumus par elektromagnētiskajiem viļņiem.
Piezīme: frekvence var attiekties uz dažādiem periodiskiem procesiem — mehāniskām vibrācijām, elektromagnētiskiem viļņiem, rotāciju (apgriezieni sekundē) u.c. Vienmēr norāda arī atbilstošās vienības un, ja nepieciešams, SI prefiksu.
Sinusoidāls vilnis ar mainīgu frekvenci
Vairākas vienības
1000 hercu ir 1 kilohercs. 1000 kilohercu ir 1 megahercs, 1000 megahercu ir 1 gigahercs: (skatīt tabulu).
| Vienība | Vienāds ar: |
| Kilohercs (KHz) | 1000 Hz |
| Megaherci (MHz) | 1000 kHz |
| Gigaherci (GHz) | 1000 MHz |
| Teraherci (THz) | 1000 GHz |
| Petahercs (PHz) | 1000 THz |
| Eksahercs (EHz) | 1000 PHz |
| Zettahercs (ZHz) | 1000 EHz |
| Jotahercs (YHz) | 1000 ZHz |
Piemēri
- Zemes griešanās frekvence (reizi ~24 stundās) ir aptuveni 12 mikrohercu (daudz mazāka par 1 Hz).
- Hercu skaitli dažkārt izmanto, lai izmērītu procesora jaudu skaitļošanas tehnikā un elektronikā.
- Amatieru radio Amerikas Savienotajās Valstīs ir dažādās frekvencēs no 1,8 līdz 1300 MHz.
- Gaisa satiksmes kontrole izmanto frekvences no 3 līdz 25 MHz, kā arī frekvences no 108 līdz 136 MHz.
- Mūzikas vidējā nots G (G4) ir ar frekvenci 392 Hz.
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir hercs?
A: Hercs ir frekvences mērvienība, kas atvasināta no laika Starptautiskajā mērvienību sistēmā (SI).
J: Kā mēra frekvenci, izmantojot hercus?
A: Biežumu mēra pēc tā, cik bieži kaut kas notiek laika vienībā, un 1 hercs nozīmē, ka kaut kas notiek vienu reizi sekundē.
J: Vai bez herca ir vēl citi veidi, kā izteikt frekvences vienību?
A: Jā, frekvences izteikšanai bez herca var izmantot arī citus izteicienus, kā parādīts tabulā.
J: Kāda ir vidējā C frekvence uz klavierēm?
A: Vidējā C frekvence klavierēm ir 261,65 (262) Hz, kas nozīmē, ka katru sekundi notiek 262 vibrācijas.
J: Kādu skaņas frekvenču diapazonu var dzirdēt cilvēks?
A: Cilvēks var dzirdēt skaņas 20 līdz 20 000 Hz diapazonā.
J: Kādu skaņas frekvenču diapazonu var dzirdēt pūces?
A: Pūces dzird skaņas diapazonā no 200 līdz 12 000 Hz.
J: Pēc kā nosaukta frekvences mērvienība hercs?
A: Frekvences mērvienība hercs ir nosaukta vācu fiziķa Heinriha Rūdolfa Herca vārdā.
Meklēt