De cima para baixo, luzes piscando nas frequênciasf = 0,5Hz, 1,0Hz e 2,0Hz, ou seja, 0,5, 1,0 e 2,0 vezes por segundo, respectivamente. O intervalo entre dois lampejos, o período T, é dado por 1/f, o inverso de f. Os períodos são, respectivamente, 2, 1 e 0,5 segundos.
O hertz, de símbolo Hz, é a unidade de frequência do Sistema Internacional de Unidades, o SI. Equivale a um evento ou ciclo por segundo. É uma unidade derivada do SI, expressa formalmente em unidades básicas como 1/s ou s−1. Um hertz equivale, assim, a um por segundo, ou ao inverso de um segundo. Seu uso se restringe a eventos periódicos. O nome homenageia Heinrich Rudolf Hertz, que viveu de 1857 a 1894 e foi o primeiro a comprovar de forma conclusiva a existência de ondas eletromagnéticas. Para frequências altas, são comuns os múltiplosquilohertz, de símbolo kHz, megahertz, de símbolo MHz, gigahertz, de símbolo GHz, e terahertz, de símbolo THz.
O hertz é definido como um por segundo para eventos periódicos. O segundo é definido fixando-se em 9.192.631.770Hz o valor da frequência da transição hiperfina do estado fundamental não perturbado do átomo de césio-133, ΔνCs. Isso equivale à duração de 9.192.631.770 períodos da radiação correspondente à transição. A relação ΔνCs = 9.192.631.770Hz é exata. A dimensão do hertz é o inverso do tempo, T−1. Em unidades básicas do SI, é expresso como o inverso do segundo, 1/s.
Em inglês, "hertz" também é a forma plural. Como unidade do SI, o hertz admite prefixos. Os múltiplos mais usados são o quilohertz, kHz, equivalente a 103Hz, o megahertz, MHz, equivalente a 106Hz, o gigahertz, GHz, equivalente a 109Hz, e o terahertz, THz, equivalente a 1012Hz. Um hertz significa que um evento periódico ocorre a cada segundo. Esse evento pode ser um ciclo completo. Uma frequência de 100Hz significa que cem eventos periódicos ocorrem por segundo, e assim por diante. A unidade pode ser aplicada a qualquer evento periódico. Um relógio, por exemplo, pode dar um tique por segundo, a 1Hz, e um coração humano pode bater a 1,2Hz.
A taxa de ocorrência de eventos aperiódicos ou estocásticos é expressa, em geral, em segundo inverso, 1/s ou s−1. No caso específico da radioatividade, usa-se o becquerel. Um hertz, ou um por segundo, corresponde especificamente a um ciclo ou evento periódico por segundo. Um becquerel, que também equivale a um por segundo, corresponde à média de um evento de decaimento de um radionuclídeo por segundo.
A frequência, a velocidade angular, a frequência angular e a radioatividade têm a mesma dimensão, T−1, mas apenas a frequência é expressa em hertz. Um disco que gira a 60 rotações por minuto, abreviadas como rpm, tem velocidade angular de 2πrad/s e frequência de rotação de 1Hz. A relação entre uma frequência f, em hertz, e uma velocidade angular ω, em radianos por segundo, é
e
Como ocorre com as unidades do SI cujo nome homenageia uma pessoa, o símbolo Hz começa com letra maiúscula. O nome por extenso, hertz, segue as regras de uso de maiúsculas dos substantivos comuns. É escrito com inicial minúscula, exceto no início de uma frase ou quando as convenções de um título exigem maiúsculas.
Em português, "hertz" também permanece inalterado no plural. Na nomenclatura metrológica adotada no Brasil, o prefixo é unido ao nome da unidade sem espaço nem hífen, como em "quilohertz". Essa regra difere da regra geral do Acordo Ortográfico para palavras formadas por prefixação cujo segundo elemento começa com h.
O nome da unidade homenageia o físico alemão Heinrich Hertz, que viveu de 1857 a 1894 e realizou trabalhos científicos sobre eletromagnetismo. A Comissão Eletrotécnica Internacional, IEC, estabeleceu o nome em 1935. Em 1948, o hertz e seu símbolo Hz já constavam da resolução sobre a escrita de unidades da 9.ª Conferência Geral de Pesos e Medidas, CGPM, do francês Conférence générale des poids et mesures. Em 1960, a 11.ª CGPM adotou o hertz como unidade de frequência do recém-criado SI. Ele substituiu a denominação "ciclos por segundo", cps, e seus múltiplos, sobretudo "quilociclos por segundo", kc/s, e "megaciclos por segundo", Mc/s. Em algumas ocasiões, também se usava "quilomegaciclos por segundo", kMc/s. A forma "megaciclos" às vezes era uma contração de "megaciclos por segundo".
Na década de 1960, a substituição de "ciclos por segundo" por "hertz" ainda era discutida em revistas de eletrônica.
Aplicações
Uma senoide cuja frequência varia.O batimento cardíaco é um exemplo de fenômeno periódico não senoidal que pode ser analisado pela frequência. A figura mostra dois ciclos.
Som e vibração
No ar, o som se propaga como uma onda longitudinal, por meio de oscilações de pressão. O ouvido humano percebe a frequência de um som como sua altura. Em um sistema de afinação, cada nota musical tem uma frequência de referência. A norma ISO 16:1975 fixa em 440Hz a frequência do lá de referência usado na afinação de instrumentos musicais. A faixa de audição humana é de aproximadamente 20Hz a 20.000Hz. A sensibilidade às frequências mais altas tende a diminuir com a idade. As frequências do ultrassom, do infrassom e de outras vibrações físicas, como as moleculares e atômicas, vão de poucos femtohertz à faixa dos terahertz e além dela.
Radiação eletromagnética
A radiação eletromagnética pode ser caracterizada por sua frequência em hertz, ou seja, pelo número de oscilações por segundo dos campos elétrico e magnético, perpendiculares entre si.
As frequências da radiação de rádio são geralmente medidas em quilohertz, kHz, megahertz, MHz, ou gigahertz, GHz. Nesta última faixa estão as micro-ondas. A luz é uma radiação eletromagnética de frequência ainda mais alta, com frequências da ordem dos terahertz, THz, no infravermelho, e dos petahertz, PHz, no ultravioleta. O espectro visível fica aproximadamente entre 400 e 790THz. A radiação eletromagnética na parte inferior da faixa dos terahertz, entre as frequências de rádio mais altas normalmente utilizáveis e o infravermelho de ondas longas, costuma receber o nome de radiação terahertz. Frequências mais altas, como as dos raios X e dos raios gama, podem ser expressas em exahertz, EHz.
Por razões históricas e práticas, a radiação infravermelha costuma ser especificada por seu comprimento de onda, em micrômetros, μm. Para a luz visível e a radiação ultravioleta, são comuns os nanômetros, nm. Para os raios X e frequências superiores, costuma-se usar a energia dos fótons em elétron-volts, eV, com valores de keV a GeV e acima. O artigo sobre o espectro eletromagnético apresenta essas faixas de frequência em mais detalhe.
Ondas gravitacionais
As ondas gravitacionais são observadas por interferômetros a laser, como o LIGO, sensível a frequências de aproximadamente 10 a 5.000Hz, e por redes de temporização de pulsares, que investigam frequências da ordem dos nanohertz. Detectores espaciais estão sendo desenvolvidos para observar outras faixas. O LISA foi projetado para operar de 0,1mHz a 0,1Hz, e o projeto DECIGO prevê a faixa de 0,1 a 10Hz.
Nos computadores, a maioria das unidades centrais de processamento, ou CPUs, tem sua frequência de clock indicada em megahertz, MHz, ou gigahertz, GHz. Esse valor corresponde à frequência do sinal de clock principal da CPU. Em princípio, esse sinal é uma onda quadrada, uma tensão elétrica que alterna entre níveis lógicos baixo e alto em intervalos regulares. O uso da frequência em hertz como principal medida do desempenho de uma CPU entre o público em geral recebeu críticas de especialistas, por permitir comparações facilmente manipuláveis. Há processadores que usam mais de um ciclo de clock para executar uma única operação e outros que executam mais de uma operação em um só ciclo. No fim da década de 1970, computadores pessoais da Apple e da Commodore, como o Apple II e o PET, operavam a cerca de 1MHz. Os modelos 400 e 800 da Atari usavam 1,79MHz no sistema NTSC. Na faixa dos gigahertz, o projeto do POWER6, da família de microprocessadores IBM POWER, foi apresentado em 2007 com frequências superiores a 5GHz para aplicações de alto desempenho.
As unidades com prefixos de uso mais comum estão em negrito.
Unicode
O bloco CJK Compatibility do Unicode contém caracteres para unidades de frequência de uso comum no SI. Esses caracteres permitem a compatibilidade com codificações do leste asiático. Em documentos novos, usam-se letras latinas, como "MHz".
U+3339 ㌹, hertz em japonês, ヘルツ, transliterado como herutsu.
↑Embora "ciclos por segundo" e a abreviação cps tenham sido usados para expressar frequências, "ciclo" e "cps" não são unidades do SI.
↑No SI, o nome hertz se aplica aos fenômenos periódicos. O nome becquerel se restringe aos processos estocásticos que determinam a atividade de um radionuclídeo.
↑Vibrações atômicas podem atingir dezenas de terahertz. Um exemplo são os fônons ópticos do diamante, com frequência de cerca de 40THz.
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