Jako jednostka częstotliwości fali herc jest równy jednemu cyklowi na sekundę. Herc jest szeroko stosowany w badaniu fal elektromagnetycznych, a co za tym idzie, w badaniu samej materii, ponieważ wszystko we wszechświecie składa się z wibrujących atomów. Jest to również powszechne w technologii elektrycznej, ponieważ energia elektryczna jest wytwarzana przez obracające się turbiny, które wytwarzają prąd o stałej częstotliwości.
Jeśli znasz częstotliwość (fa) i długość fali (λ) przebiegu, możesz je pomnożyć przez siebie, aby uzyskać prędkość fali:
v=\lambda f
W związku z tym możesz wyprowadzić częstotliwość, jeśli znasz prędkość i długość fali:
f=\frac{v}{λ}
Aby uzyskać częstotliwość w hercach, prędkość musi być w „jednostkach długości” na sekundę, a długość fali musi być zmierzona w tych samych „jednostkach długości”. Na przykład, jeśli prędkość jest mierzona w m/s, długość fali musi być mierzona w metrów.
Skąd pochodzi słowo „herc”?
Heinrich Hertz (1857-1894) był jednym z najważniejszych naukowców XIX wieku. Słynny z siebie zanikający fizyk był odpowiedzialny m.in. za odkrycie efektu fotoelektrycznego, który położył podwaliny pod nowoczesną teorię kwantową. Hertz odkrył również fale radiowe, które mają wiele nowoczesnych zastosowań w technologii bezprzewodowej, astrofizyce i nie tylko. Aby uhonorować Hertza, konsorcjum naukowców zebrało się w 1930 roku i nazwało jego imieniem jednostkę częstotliwości.
Użyj tabeli przeliczeniowej herców do przeliczenia prędkości kątowej
Jednym z zastosowań jednostek hercowych jest rozważanie rotacji ciała wokół bieguna centralnego. W tym kontekście, gdy prędkość kątowa jest mierzona w radianach na sekundę, można ją przeliczyć bezpośrednio na herce, mnożąc przez współczynnik 2π, który jest liczbą radianów w kole.
Innymi słowy, ponieważ w okręgu jest 2π radianów, jeden radian na sekundę jest równy 1/2π Hz = 0,1592 Hz. I odwrotnie, 1 pełny cykl jest równy 2π radianom, wynika z tego, że 1 herc = 2π radianów na sekundę = 6,283 rad/s.
Jeśli nie chcesz ręcznie przeliczać radianów na sekundę (lub stopni na sekundę) na herce, zawsze możesz skorzystać z tabeli konwersji herców online. Pomagają również w konwersji z częstotliwości w mikrosekundach na herce lub częstotliwości w dowolnej innej jednostce na herc.
Obliczanie herców na podstawie długości fali i prędkości fali
Załóżmy, że mierzysz odległość między parą fal oceanu na 25 stóp. Mierzysz, ile czasu zajmuje fali przepłynięcie pary punktów odniesienia i obliczasz, że porusza się około 15 mil na godzinę. Czy potrafisz obliczyć częstotliwość fali w hercach? Odpowiedź brzmi tak, ale najpierw musisz przeliczyć wszystkie przedziały czasowe na sekundy i wyrazić wszystkie odległości w tych samych jednostkach. W takim przypadku najłatwiej to zrobić, przekonwertować prędkość fali na stopy/sekundę:
\begin{wyrównane} 15 \;\text{mph} &= \frac{15 \;\text{mile/godzinę} × 5280 \;\text{stopy/milę}} {60 × 60 \;\text{sekundy/godzinę}} \\ &= \frac{79200 \;\text{stopy/godzinę}} {3600\;\text{sekundy/godzinę}} \\ &= 22 \;\text{ stopy/s} \end{wyrównany}
Częstotliwość w hercach wynosi wtedy:
\frac{22 \;\text{ft/s}} {25 \;\text{ft}} = 0,88 \;\text{Hz} = 880\;\text{mHz}
Jest to zasadniczo ta sama procedura, której używają naukowcy przy obliczaniu częstotliwości fal elektromagnetycznych i impulsów elektrycznych. W przypadku zjawisk elektromagnetycznych lub elektrycznych długości fal są znacznie krótsze, a prędkości znacznie większe, więc częstotliwości są odpowiednio wyższe. Aby ułatwić obliczenia, naukowcy przypisują przedrostki powszechnie używane w systemie pomiarowym SI:
- 1 nanoherc = 10-9 Hz
- 1 mikroherc = 10-6 Hz
- 1 miliherc = 10-3 Hz
- 1 kiloherc = 103 Hz
- 1 megaherc = 106 Hz
- 1 gigaherc = 109 Hz
- 1 teraherc = 1012 Hz.