Als Einheit der Wellenfrequenz entspricht ein Hertz einem Zyklus pro Sekunde. Hertz wird häufig beim Studium elektromagnetischer Wellen und im weiteren Sinne beim Studium der Materie selbst verwendet, da alles im Universum aus schwingenden Atomen besteht. Es ist auch in der Elektrotechnik üblich, da Strom durch rotierende Turbinen erzeugt wird, die Strom erzeugen, der sich mit einer festen Frequenz abwechselt.
Wenn Sie die Frequenz kennen (f) und Wellenlänge (λ) einer Wellenform können Sie diese miteinander multiplizieren, um die Geschwindigkeit der Welle zu erhalten:
v=\lambda f
Folglich können Sie die Frequenz ableiten, wenn Sie die Geschwindigkeit und die Wellenlänge kennen:
f=\frac{v}{λ}
Um die Frequenz in Hertz zu erhalten, muss die Geschwindigkeit in "Längeneinheiten" pro Sekunde angegeben und die Wellenlänge gemessen werden in den gleichen "Längeneinheiten". Wenn beispielsweise die Geschwindigkeit in m/s gemessen wird, muss die Wellenlänge in. gemessen werden Meter.
Woher kommt das Wort "Hertz"?
Heinrich Hertz (1857–1894) war einer der bedeutendsten Wissenschaftler des 19. Jahrhunderts. Der berühmt-berüchtigte Physiker war unter anderem für die Entdeckung des photoelektrischen Effekts verantwortlich, der die Grundlage für die moderne Quantentheorie bildete. Hertz entdeckte auch Radiowellen, die zahlreiche moderne Anwendungen in der drahtlosen Technologie, der Astrophysik und anderswo haben. Zu Ehren von Hertz versammelte sich 1930 ein Konsortium von Wissenschaftlern und benannte die Frequenzeinheit nach ihm.
Verwenden Sie eine Hertz-Umrechnungstabelle, um die Winkelgeschwindigkeit umzurechnen
Eine Anwendung für Hertz-Einheiten ist die Betrachtung der Rotation eines Körpers um einen zentralen Pol. Wenn die Winkelgeschwindigkeit in diesem Zusammenhang in Radiant pro Sekunde gemessen wird, kann sie direkt in Hertz umgewandelt werden, indem man mit dem Faktor 2 by multipliziert, was die Anzahl der Radiant in einem Kreis ist.
Mit anderen Worten, da ein Kreis 2π Radiant enthält, entspricht ein Radiant pro Sekunde 1/2π Hz = 0,1592 Hz. Umgekehrt, 1 vollständiger Zyklus gleich 2π Radiant, folgt, dass 1 Hertz = 2π Radiant pro Sekunde = 6.283 rad/s.
Wenn Sie nicht manuell zwischen Radiant pro Sekunde (oder Grad pro Sekunde) und Hertz umrechnen möchten, können Sie jederzeit online eine Hertz-Umrechnungstabelle konsultieren. Sie helfen Ihnen auch bei der Umrechnung von Frequenzen in Mikrosekunden in Hertz oder Frequenzen in einer anderen Einheit in Hertz.
Berechnung von Hertz aus Wellenlänge und Wellengeschwindigkeit
Angenommen, Sie messen den Abstand zwischen zwei Meereswellen mit 25 Fuß. Sie messen, wie lange es dauert, bis die Welle zwei Referenzpunkte passiert, und berechnen, dass sie sich ungefähr 24 km/h bewegt. Kannst du die Wellenfrequenz in Hertz berechnen? Die Antwort ist ja, aber zuerst müssen Sie alle Zeitintervalle in Sekunden umrechnen und alle Entfernungen in den gleichen Einheiten ausdrücken. In diesem Fall ist es am einfachsten, die Wellengeschwindigkeit in Fuß/Sekunde umzurechnen:
\begin{aligned} 15 \;\text{mph} &= \frac{15 \;\text{Meilen/Stunde} × 5.280 \;\text{Fuß/Meile}} {60 × 60 \;\text{Sekunden/Stunde}} \\ &= \frac{79.200 \;\text{Fuß/Stunde}} {3.600\;\text{Sekunden/Stunde}} \\ &= 22 \;\text{ ft/s} \end{ausgerichtet}
Die Frequenz in Hertz ist dann:
\frac{22\;\text{ft/s}} {25\;\text{ft}} = 0,88 \;\text{Hz} = 880\;\text{mHz}
Dies ist im Wesentlichen das gleiche Verfahren, das Wissenschaftler bei der Berechnung der Frequenzen von elektromagnetischen Wellen und elektrischen Impulsen verwenden. Bei elektromagnetischen oder elektrischen Phänomenen sind die Wellenlängen viel kürzer und die Geschwindigkeiten viel größer, also die Frequenzen entsprechend höher. Um die Berechnungen zu erleichtern, vergeben Wissenschaftler die im SI-Messsystem gebräuchlichen Präfixe:
- 1 Nanohertz = 10-9 Hz
- 1 Mikrohertz = 10-6 Hz
- 1 Millihertz = 10-3 Hz
- 1 Kilohertz = 103 Hz
- 1 Megahertz = 106 Hz
- 1 Gigahertz = 109 Hz
- 1 Terahertz = 1012 Hz.