Herts (Hz) — sageduse SI-ühik: definitsioon, näited ja kuulamisvahemik
Hertz (tähis: Hz, määratlus: 1/s) on ajast tuletatud ühik, mis mõõdab sagedust rahvusvahelises mõõtühikute süsteemis (SI). Sagedus on see, kui sageli midagi juhtub. Sagedus 1 herts tähendab, et midagi toimub kord sekundis. Noodi Middle C (C klaveri keskel) sagedus on 261,65 (262) Hz. See tähendab, et iga sekundis toimub 262 võnget, mida kuuldub noodi Middle C, kui seda klaveriklahvi mängitakse.
Põhimõisted
Hz on SI-järgne tuletatud ühik, millel on ühikuvorm s-1 (1/sekund). Sagedus f ja periood T on üksteise pöördvõrded: f = 1/T ja T = 1/f. Sageli kasutatakse ka nurkvõnkesagedust ω, mis on seotud sagedusega valemiga ω = 2πf.
Näited ja arvutused
Praktilised näited aitavad sagedust paremini mõista:
- Middle C (≈261,65 Hz) periood T ≈ 1/261,65 ≈ 0,00382 s ehk ≈3,82 ms.
- Tavaline muusikaline standardnoot A4 on 440 Hz → T ≈ 2,27 ms.
- Elektrivõrgu sagedused: 50 Hz → T = 20 ms; 60 Hz → T ≈ 16,67 ms.
- Kuuldava kõrge piiri 20 000 Hz periood ≈ 0,00005 s ehk 50 µs.
Ühikud ja skalad
Sagedusi väljendatakse sageli ka mitmekordsetes ühikutes:
- kHz (kiloherts) = 10³ Hz — helisagedused ja raadioheli (nt 1–20 kHz).
- MHz (megaherts) = 10^6 Hz — AM/FM raadiosagedused, raadioside.
- GHz (gigaherts) = 10^9 Hz — mikrolaine- ja satelliitside, wifi jne.
Kuulamisvahemik ja muud sageduspiirid
Inimene suudab üldjuhul kuulda helisid vahemikus 20–20 000 Hz, kuid see vahemik varieerub vanuse ja kuulmise tervise järgi. Helisagedustest madalamad kui ~20 Hz nimetatakse infrasoundiks, kõrgemad kui ~20 kHz aga ultraheliks (ultrasound). Mõned loomad kuulavad või emiteerivad sagedusi, mis jäävad inimese kuulmisest väljapoole; teie tekstis mainitud öökullide kuulmisvahemik on tavaliselt umbes 200–12 000 Hz, kuid erinevatel liikidel on erinev tundlikkus.
Kasutusvaldkonnad
Sagedus on oluline mitmes valdkonnas:
- Heli- ja muusikatehnika (toonid, vibratsioonid).
- Raadio- ja telekommunikatsioon (kanalite määramine ja sagedusjaotus).
- Elektrienergia (vahelduvvoolu sagedus, nt 50/60 Hz).
- Mõõteseadmed ja sensorid (näiteks sagedusmõõturid, signaalitöötlus).
- Meditsiin (ultraheli diagnostika).
Ajalooline taust
Ühik on nimetatud saksa füüsiku Heinrich Rudolf Hertzi järgi, kes 19. sajandi lõpus demonstreeris elektromagnetlainete olemasolu. Tema töö aitas aluse panna raadioside ja elektromagnetlainete teooria edasisele arengule.
Kokkuvõtlikult on herts lihtne, kuid universaalne viis mõõta, kui tihti mingi perioodiline protsess toimub ühe sekundi jooksul — olgu selleks heli, elektrivõrgu võnkumine või raadioside laine.
Erineva sagedusega siinuslaine
Mitu ühikut
1000 hertsi on 1 kiloherts. 1000 kilohertzi on 1 megaherts, 1000 megahertsi on 1 gigaherts: (vt tabelit)
| Üksus | Võrdne: |
| Kilohertz (KHz) | 1000 Hz |
| Megaherts (MHz) | 1000 kHz |
| Gigaherts (GHz) | 1000 MHz |
| Teraherts (THz) | 1000 GHz |
| Petaherts (PHz) | 1000 THz |
| Eksaherts (EHz) | 1000 Hz |
| Zettahertz (ZHz) | 1000 EHz |
| Yottahertz (YHz) | 1000 ZHz |
Näited
- Maa pöörlemissagedus (üks kord ~24 tunni jooksul) on umbes 12 mikrohertzi (palju väiksem kui 1 Hz).
- Hertzi kasutatakse mõnikord protsessori võimsuse mõõtmiseks arvutites ja elektroonikas.
- Ameerika Ühendriikide raadioamatöörid on erinevatel sagedustel vahemikus 1,8 kuni 1300 MHz.
- Lennujuhtimine kasutab sagedusi vahemikus 3-25 MHz ning sagedusi vahemikus 108-136 MHz.
- Muusikalise noodi G (G4) sagedus on 392 Hz.
Küsimused ja vastused
K: Mis on hertz?
V: Hertz on rahvusvahelises ühikute süsteemis (SI) ajast tuletatud sageduse ühik.
K: Kuidas mõõdetakse sagedust hertsi abil?
V: Sagedust mõõdetakse selle järgi, kui sageli midagi juhtub ajaühiku jooksul, kusjuures sagedus 1 herts tähendab, et midagi juhtub üks kord sekundis.
K: Kas sageduse ühiku väljendamiseks on peale hertsi ka teisi viise?
V: Jah, sageduse väljendamiseks võib lisaks hertsile kasutada ka muid väljendeid, nagu on näidatud tabelis.
K: Milline on klaveri keskmise C-sagedus?
V: Klaveril on keskmise C-sagedus 261,65 (262) Hz, mis tähendab, et iga sekundis toimub 262 võnget.
K: Millist helisageduste vahemikku saab inimene kuulda?
V: Inimene kuuleb helisid vahemikus 20 kuni 20 000 Hz.
K: Millist helisageduste vahemikku kuulevad öökullid?
V: Öökullid kuulevad helisid vahemikus 200 kuni 12 000 Hz.
K: Kelle järgi on sagedusühik herts nimetatud?
V: Sageduse ühik hertz on nime saanud saksa füüsiku Heinrich Rudolf Hertzi järgi.
