Come unità di frequenza d'onda, un hertz è uguale a un ciclo al secondo. L'hertz è ampiamente utilizzato nello studio delle onde elettromagnetiche e, per estensione, nello studio della materia stessa, perché tutto nell'universo è costituito da atomi vibranti. È comune anche nella tecnologia elettrica, perché l'elettricità è generata da turbine rotanti che creano corrente che si alterna con una frequenza fissa.
Se conosci la frequenza (f) e lunghezza d'onda (λ) di una forma d'onda, puoi moltiplicarli tra loro per ottenere la velocità dell'onda:
v=\lambda f
Di conseguenza, puoi ricavare la frequenza se conosci la velocità e la lunghezza d'onda:
f=\frac{v}{λ}
Per ottenere la frequenza in hertz, la velocità deve essere espressa in "unità di lunghezza" al secondo e la lunghezza d'onda deve essere misurata nelle stesse "unità di lunghezza". Ad esempio, se la velocità viene misurata in m/s, la lunghezza d'onda deve essere misurata in metri.
Da dove viene la parola "Hertz"?
Heinrich Hertz (1857-1894) è stato uno dei più importanti scienziati del diciannovesimo secolo. Il famoso fisico schivo è stato responsabile, tra le altre cose, della scoperta dell'effetto fotoelettrico, che ha contribuito a gettare le basi per la moderna teoria quantistica. Hertz ha anche scoperto le onde radio, che hanno numerose applicazioni moderne nella tecnologia wireless, nell'astrofisica e altrove. Per onorare Hertz, un consorzio di scienziati si riunì nel 1930 e gli diede il nome di unità di frequenza.
Usa una tabella di conversione Hertz per convertire la velocità angolare
Un'applicazione per le unità hertz è quando si considera la rotazione di un corpo attorno a un polo centrale. In questo contesto, quando la velocità angolare viene misurata in radianti al secondo, può essere convertita direttamente in hertz moltiplicando per un fattore 2π, che è il numero di radianti in un cerchio.
In altre parole, poiché ci sono 2π radianti in un cerchio, un radiante al secondo è uguale a 1/2π Hz = 0,1592 Hz. Viceversa, essendo 1 ciclo completo uguale a 2π radianti, ne consegue che 1 hertz = 2π radianti al secondo = 6.283 rad/s.
Se non vuoi convertire manualmente tra radianti al secondo (o gradi al secondo) e hertz, puoi sempre consultare una tabella di conversione hertz online. Ti aiutano anche a convertire la frequenza in microsecondi in hertz o la frequenza in qualsiasi altra unità in hertz.
Calcolo di Hertz dalla lunghezza d'onda e dalla velocità d'onda
Supponiamo di misurare la distanza tra una coppia di onde oceaniche di 25 piedi. Calcola quanto tempo impiega l'onda a passare un paio di punti di riferimento e calcola che si sta muovendo di circa 15 miglia all'ora. Riesci a calcolare la frequenza dell'onda in hertz? La risposta è sì, ma prima devi convertire tutti gli intervalli di tempo in secondi ed esprimere tutte le distanze nelle stesse unità. In questo caso, il modo più semplice per farlo è convertire la velocità dell'onda in piedi/secondo:
\begin{allineato} 15 \;\text{mph} &= \frac{15 \;\text{miglia/ora} × 5.280 \;\text{piedi/miglio}} {60 × 60 \;\text{secondi/ora}} \\ &= \frac{79.200 \;\text{piedi/ora}} {3.600\;\text{secondi/ora}} \\ &= 22 \;\text{ piedi/i} \end{allineato}
La frequenza in hertz è quindi:
\frac{22 \;\text{ft/s}} {25 \;\text{ft}} = 0,88 \;\text{Hz} = 880\;\text{mHz}
Si tratta essenzialmente della stessa procedura utilizzata dagli scienziati per calcolare le frequenze delle onde elettromagnetiche e degli impulsi elettrici. Quando si tratta di fenomeni elettromagnetici o elettrici, le lunghezze d'onda sono molto più corte e le velocità molto maggiori, quindi le frequenze sono corrispondentemente più alte. Per semplificare i calcoli, gli scienziati assegnano i prefissi comunemente usati nel sistema di misurazione SI:
- 1 nanohertz = 10-9 Hz
- 1 microhertz = 10-6 Hz
- 1 millihertz = 103 Hz
- 1 kilohertz = 103 Hz
- 1 megahertz = 106 Hz
- 1 gigahertz = 109 Hz
- 1 terahertz = 1012 Hz.