Херц

С Википедије, слободне енциклопедије
Херц
СистемИзведена јединица СИ система
ЈединицаФреквенција
СимболHz 
Именован поХајнрих Херц
У СИ основним јединицамаs−1
Светла трепћу фреквенцијама од f = 0,5 Hz, 1,0 Hz и 2,0 Hz, где Hz значи трептаја у секунди. T је период и T = s (s = секунда) значи број секунди између сваког трептаја. T и ​1f су једно другом реципрочни: f = 1/T и T = 1/f.

Херц (нем. Hertz; симбол: Hz) је изведена СИ јединица за фреквенцију,[1] названа по немачком физичару Хајнриху Рудолфу Херцу, који је значајно допринео науци на пољу електромагнетизма. Да одређени догађај има фреквенцију од 10 херца, значи да се исти понавља по 10 пута у секунди, у равномерним временским размацима. Из овога можемо закључити да је херц изведен из секунде и износи тачно 1/s или s-1.

Име херц је усвојено на генералној конференцији тежина и мера 1960, замењујући тако претходно име, циклуси у секунди (cps), заједно са повезаним умношцима (килоциклуси, мегациклуси...). У нормалној употреби, херц је заменио циклусе до 1970.

Неке од најчешћих употреба ове јединице су у опису синусних таласа и музичких тонова, посебно оних који се користе у радио и аудио апликацијама. Такође се користи за описивање брзина такта којима се покрећу рачунари и друга електроника. Јединице се понекад користе и као репрезентација енергије, преко једначине енергије фотона (E=hν), са једним херцем еквивалентним са h џула.

Дефиниција[уреди | уреди извор]

Херц је дефинисан као један циклус у секунди. Међународни комитет за тегове и мере је дефинисао секунду као „трајање од 9,192,631,770 периода зрачења који одговарају прелазу између два хиперфина нивоа основног стања атома цезијума-133“,[2][3] а затим је додато: „Из тога следи да је хиперфино цепање у основном стању атома цезијума 133 тачно 9,192,631,770 херца, ν(hfs Cs) = 9,192,631,770 Hz.“ Димензија јединице херца је 1/време (1/T). Изражено у основним СИ јединицама, то је 1/секунда (1/s). Проблеми могу настати јер су јединице угаоне мере (циклус или радијан) изостављене у СИ.[4][5][6][7]

У енглеском се „херц“ такође користи као облик множине.[8] Као јединица СИ, Hz може имати префикс. Често коришћени вишекратници су GHz (килохерц, 103 Hz), MHz (мегахерц, 106 Hz), GHz (гигахерц, 109 Hz) и THz (терахерц, 1012 Hz). Један херц једноставно значи „један циклус у секунди” (обично оно што се броји је потпуни циклус); 100 Hz значи „сто циклуса у секунди” и тако даље. Јединица се може применити на било који периодични догађај - на пример, за сат би се могло рећи да откуцава на 1 Hz, или да се за људско срце може рећи да куца на 1,2 Hz.

Стопа појављивања апериодичних или стохастичких догађаја изражава се у реципрочној секунди или инверзној секунди (1/s или s−1) уопштено или, у специфичном случају радиоактивног распада, у бекерелима.[9] Док је 1 Hz један циклус у секунди, 1 Bq је један апериодични радионуклидни догађај у секунди.

Иако угаона брзина, угаона фреквенција и јединични херц имају димензију 1/s, угаона брзина и угаона фреквенција се не изражавају у херцима,[10] већ у одговарајућој угаоној јединици као што су радијани по секунди. Тако се за диск који се ротира брзином од 60 обртаја у минути (rpm) каже да се ротира са 2π rad/s или 1 Hz, при чему први мери угаону брзину, а други одражава број комплетних обртаја у секунди. Конверзија између фреквенције f мерене у херцима и угаоне брзине ω мерене у радијанима у секунди је

and .

Историја[уреди | уреди извор]

Херц је добио име по немачком физичару Хајнриху Херцу (1857–1894), који је дао значајан научни допринос проучавању електромагнетизма. Назив је установила Међународна електротехничка комисија (IEC) 1935. године.[11] Усвојила га је Генерална конференција за тегове и мере (CGPM) (Conférence générale des poids et mesures) 1960. године, заменивши претходни назив за јединицу, циклуси у секунди (cps), заједно са сродним вишекратницима, првенствено килоциклусима у секунди (kc/s) и мегациклуси у секунди (Mc/s), а повремено и киломегацикли у секунди (kMc/s). Термин циклуси у секунди је у великој мери замењен херцима до 1970-их.[12]

Понекад је „по секунди“ изостављено, тако да је „мегациклуси“ (Mc) коришћено као скраћеница од „мегациклуса у секунди“ (тј. мегахерц (MHz)).[13]

Апликације[уреди | уреди извор]

Синусни талас са променљивом фреквенцијом
Откуцаји срца су пример несинусоидног периодичног феномена који се може анализирати у смислу фреквенције. Илустрована су два циклуса.

Вибрације[уреди | уреди извор]

Звук је путујући лонгитудални талас који је осцилација притиска. Људи перципирају фреквенцију звучних таласа као висину тона. Свака музичка нота одговара одређеној фреквенцији која се може мерити у херцима. Уво новорођенчета је у стању да перципира фреквенције у распону од 20 Hz до 20,000 Hz; просечан одрасли човек може чути звукове између 20 Hz и 16,000 Hz.[14] Опсег ултразвука, инфразвука и других физичких вибрација као што су молекуларне и атомске вибрације протеже се од неколико фемтохерца[15] до терахерца[16] и даље.[15]

Електромагнетно зрачење[уреди | уреди извор]

Електромагнетно зрачење се често описује његовом фреквенцијом — бројем осцилација нормалних електричних и магнетних поља у секунди — израженим у херцима.

Радиофреквентно зрачење се обично мери у килохерцима (kHz), мегахерцима (MHz) или гигахерцима (GHz). Светлост је електромагнетно зрачење које је чак и веће фреквенције и има фреквенције у опсегу од десетина (инфрацрвених) до хиљада (ултраљубичастих) терахерца. Електромагнетно зрачење са фреквенцијама у ниском терахерцном опсегу (прелазу између оних највиших нормално употребљивих радио фреквенција и дуготаласне инфрацрвене светлости) често се назива терахерцно зрачење. Постоје чак и више фреквенције, као што су гама зраци, који се могу мерити у егзахерцима (EHz). (Из историјских разлога, фреквенције светлости и електромагнетног зрачења више фреквенције се чешће одређују у смислу њихових таласних дужина или енергија фотона: за детаљнији третман овог и горњих опсега фреквенција, погледајте електромагнетни спектар.)

Рачунари[уреди | уреди извор]

Детаљније: Мегахерцни мит

У рачунарима, већина централних процесорских јединица (CPU) је означена у смислу њиховог такта израженог у мегахерцима (106 Hz) или гигахерцима (109 Hz). Ова спецификација се односи на фреквенцију главног такта CPU-а. Овај сигнал је квадратни талас, који је електрични напон који се у редовним интервалима пребацује између ниске и високе логичке вредности. Пошто је херц постао примарна мерна јединица прихваћена од стране опште популације за одређивање перформанси CPU-а, многи стручњаци су критиковали овај приступ, за који тврде да је мерило којим се лако манипулише. Неки процесори користе више периода такта за обављање једне операције, док други могу извршити више операција у једном циклусу.[17] За персоналне рачунаре, брзине процесора су се кретале од приближно 1 MHz у касним 1970-им (Атари, Kомодор, Eпл рачунари) до 6 GHz у IBM POWER микропроцесорима.

Разне рачунарске магистрале, као што је магистрала са предње стране која повезује CPU и северни мост, такође раде на различитим фреквенцијама у мегахерцном опсегу.

СИ Умношци[уреди | уреди извор]

1 килохерцkHz103 Hz1.000 Hz
1 мегахерцMHz106 Hz1.000.000 Hz
1 гигахерцGHz109 Hz1.000.000.000 Hz
1 терахерцTHz1012 Hz1.000.000.000.000 Hz
1 петахерцPHz1015 Hz1.000.000.000.000.000 Hz
1 ексахерцEHz1018 Hz1.000.000.000.000.000.000 Hz

Примери[уреди | уреди извор]

Фреквенција Опис
10 Hz кружна стопа типичног мотора аутомобила док се не креће (600 обртаја у минути)
50 Hz или 60 Hz стандардне фреквенције наизменичне струје
20 Hz до ≈16 kHz нормални распон слуха одраслог човека (већина деце и неке животиње опажају звукове ван овог распона)
100 Hz кружна стопа типичног мотора аутомобила при максималној брзини (6.000 обртаја у минути)
≈261,626 Hz музички тон c1
440Hz камертон a1
740 kHz брзина првог светског комерционалног микропроцесора, Intel 4004 (1971)
1 MHz до 8 MHz брзине раних PC-јева (средина 1970их до средине 1980их)
30 MHz до 300 MHz
88 MHz до 108 MHz ФМ радио преноси
1.420 MHz фреквенција хиперфине транзиције водоника, најраспрострањенијег елемента у свемиру.
3,73 GHz брзина Пентијум 4 "Prescott“ микропроцесора
428 THz до 750 THz видљиво светло, од црвеног до љубичастог
30 PHz икс-зраци

Фреквенције мање од једног херца:

  • Једном у минуту: око 16,67 mHz
  • Часовно: око 277,8 µHz
  • Дневно: око 11,57 µHz
  • Недељно: око 1,653 µHz
  • Месечно (у просеку): око 380.5 nHz
  • Годишње: око 31,71 nHz
    • Једном у деценији: око 3,171 nHz, једном у веку: око 317,1 pHz, једном у миленијуму: око 31,71 pHz

Референце[уреди | уреди извор]

  1. ^ "hertz". (1992). American Heritage Dictionary of the English Language (3rd ed.), Boston: Houghton Mifflin.
  2. ^ „SI Brochure: The International System of Units (SI) § 2.3.1 Base units” (PDF) (на језику: енглески и француски) (9th изд.). BIPM. 2019. стр. 130. Приступљено 2. 2. 2021. 
  3. ^ „SI Brochure: The International System of Units (SI) § Appendix 1. Decisions of the CGPM and the CIPM” (PDF) (на језику: енглески и француски) (9th изд.). BIPM. 2019. стр. 169. Приступљено 2. 2. 2021. 
  4. ^ Mohr, J. C.; Phillips, W. D. (2015). „Dimensionless Units in the SI”. Metrologia. 52 (1): 40—47. Bibcode:2015Metro..52...40M. S2CID 3328342. arXiv:1409.2794Слободан приступ. doi:10.1088/0026-1394/52/1/40. 
  5. ^ Mills, I. M. (2016). „On the units radian and cycle for the quantity plane angle”. Metrologia. 53 (3): 991—997. Bibcode:2016Metro..53..991M. doi:10.1088/0026-1394/53/3/991. 
  6. ^ „SI units need reform to avoid confusion”. Editorial. Nature. 548 (7666): 135. 7. 8. 2011. PMID 28796224. doi:10.1038/548135bСлободан приступ. 
  7. ^ P. R. Bunker; I. M. Mills; Per Jensen (2019). „The Planck constant and its units”. J Quant Spectrosc Radiat Transfer. 237: 106594. Bibcode:2019JQSRT.23706594B. doi:10.1016/j.jqsrt.2019.106594. 
  8. ^ NIST Guide to SI Units – 9 Rules and Style Conventions for Spelling Unit Names, National Institute of Standards and Technology
  9. ^ "(d) The hertz is used only for periodic phenomena, and the becquerel (Bq) is used only for stochastic processes in activity referred to a radionuclide." „BIPM – Table 3”. BIPM. Приступљено 2012-10-24. 
  10. ^ „SI brochure, Section 2.2.2, paragraph 6”. Архивирано из оригинала на датум 01. 10. 2009. Приступљено 05. 12. 2021. 
  11. ^ „IEC History”. Iec.ch. Архивирано из оригинала на датум 02. 06. 2013. Приступљено 2021-01-06. 
  12. ^ Cartwright, Rufus (март 1967). Beason, Robert G., ур. „Will Success Spoil Heinrich Hertz?” (PDF). Electronics Illustrated. Fawcett Publications, Inc. стр. 98—99. 
  13. ^ Pellam, J. R.; Galt, J. K. (1946). „Ultrasonic Propagation in Liquids: I. Application of Pulse Technique to Velocity and Absorption Measurements at 15 Megacycles”. The Journal of Chemical Physics. 14 (10): 608—614. Bibcode:1946JChPh..14..608P. doi:10.1063/1.1724072. hdl:1721.1/5042Слободан приступ. 
  14. ^ Ernst Terhardt (2000-02-20). „Dominant spectral region”. Mmk.e-technik.tu-muenchen.de. Архивирано из оригинала на датум 26. 4. 2012. Приступљено 2012-04-28. 
  15. ^ а б „Black Hole Sound Waves – Science Mission Directorate”. science.nasa.go. 
  16. ^ Atomic vibrations are typically on the order of tens of terahertz
  17. ^ Asaravala, Amit (2004-03-30). „Good Riddance, Gigahertz”. Wired. Приступљено 2012-04-28. 

Литература[уреди | уреди извор]

Спољашње везе[уреди | уреди извор]