¿Cuál es la unidad del Hercio?
Hertz es la unidad de frecuencia en el Sistema Internacional de Unidades y es una unidad que mide el número de repeticiones de cambios cíclicos por segundo.
Hertz lleva el nombre del físico alemán Heinrich Rudolf Hertz. Su símbolo es Hz. 1Hz=1/s, es decir, el número de vibraciones completadas por unidad de tiempo. La unidad es Hertz (1 Hz = 1 vez por segundo).
Frecuencia del sonido
El sonido son en realidad cambios rápidos de presión que se propagan a través de un medio. A medida que el sonido viaja por el aire, la presión atmosférica cambia periódicamente. El número de cambios de presión por segundo se llama frecuencia, se mide en Hercios (Hz) y se define como el número de ciclos por segundo. Cuanto mayor sea la frecuencia, mayor será el tono del sonido.
El rango de audición del oído humano ante sonidos de diferentes intensidades y frecuencias se denomina rango de audición. Dentro del rango acústico del oído humano, la percepción psicológica subjetiva del sonido incluye principalmente el volumen, el tono, el timbre y otras características, el efecto de enmascaramiento, el posicionamiento de alta frecuencia, etc. El volumen, el tono y el timbre se pueden utilizar subjetivamente para describir cualquier sonido complejo con tres cantidades físicas: amplitud, frecuencia y fase, por lo que también se les llama los "tres elementos" del sonido.
El oído humano normal puede oír sonidos con frecuencias de 20 Hz a 20.000 Hz. El rango de 20 Hz a 20000 Hz se denomina "rango de frecuencia de audición". Escuchamos sonidos en diferentes frecuencias. Todo el "rango de frecuencia de audición" se puede dividir en 8 o 24 "bandas", llamadas octavas o 1/3 de octava respectivamente. El sonido o el ruido pueden tener diferentes intensidades o niveles de presión sonora en diferentes bandas de frecuencia.
El sonido suele describirse mediante valores de nivel de presión sonora. El método consiste en sumar todas las octavas o 1/3 de octava para obtener un nivel de presión sonora.
La sensibilidad del oído humano al sonido depende de la frecuencia del mismo. El oído humano es más sensible a los sonidos entre 2500 Hz y 3000 Hz, pero es menos sensible a los sonidos de baja frecuencia. Por lo tanto, sumar todas las octavas o 1/3 de octava no refleja eficazmente la respuesta no lineal del oído humano a las frecuencias del sonido.
Lectura ampliada: La historia de Hertz
El físico alemán H. Hertz (1857 ~ 1894), aunque sólo vivió 37 años, hizo dos descubrimientos importantes: Primero, en experimentos El el primero confirmó las ondas electromagnéticas predichas por Maxwell; el segundo fue el descubrimiento del efecto fotoeléctrico.
En la década de 1970, cuando Hertz inició sus actividades científicas, la comprensión de los fenómenos electromagnéticos por parte de la gente aún era inconsistente. Se acababa de proponer la teoría electromagnética de Maxwell. Debido a que esta teoría utiliza herramientas matemáticas relativamente avanzadas y novedosas, y debido a que los conceptos de la mecánica newtoniana están profundamente arraigados en los corazones de la gente y los fenómenos de la mecánica macroscópica son intuitivos, no ha sido generalmente aceptada. Muchos físicos todavía se limitan al marco de la teoría mecánica y tratan de establecer una teoría electromagnética basada en el marco de la teoría mecánica. La clave de la teoría de Maxwell es la corriente de desplazamiento y las ondas electromagnéticas. Predijo teóricamente la existencia de ondas electromagnéticas y propuso que la luz es un tipo de ondas electromagnéticas. Las ondas electromagnéticas deben tener un amplio rango de frecuencia, y el rango de frecuencia de las ondas luminosas sólo ocupa una pequeña parte. Para demostrar la exactitud de la teoría de Maxwell, es necesario realizar experimentos para demostrar la existencia de ondas electromagnéticas de otras frecuencias. También viaja a la velocidad de la luz y tiene las propiedades de reflexión, refracción, difracción, interferencia y polarización como las ondas de luz. Así, en 1879, la Academia Prusiana de Ciencias de Berlín ofreció una recompensa por la verificación experimental de las ondas electromagnéticas.
Hertz fue alumno de Helmholtz, y Helmholtz lo admiraba mucho. Profesores y estudiantes mantuvieron estrechas amistades durante toda su vida. Helmholtz llamó a los campos electromagnéticos de su época "un páramo sin caminos" y se propuso realizar una investigación exhaustiva en este campo para intentar solucionar este caos. De hecho, fue Helmholtz quien formuló los premios de la Academia de Ciencias de Berlín. Influenciado por esto, Hertz profundizó en la teoría electromagnética. Estaba decidido a realizar un experimento en el que la Academia de Ciencias recompensaría las respuestas a las preguntas. Pero debido a otros compromisos laborales, el asunto quedó en suspenso durante varios años.
El experimento de Hertz que confirmó la existencia de ondas electromagnéticas se completó entre 1887 y 1888.
Utiliza generadores y detectores de ondas electromagnéticas. A la izquierda hay un generador, que consta de dos pequeñas bolas de cobre que están muy cerca una de la otra y conectadas a una bola de cobre grande a través de una varilla de cobre de 30 cm de largo. Las dos grandes bolas de cobre equivalen a las dos placas del condensador. Hay un condensador en el medio y la varilla de cobre tiene una inductancia. Conecte la salida de la bobina de inducción a dos pequeñas bolas de cobre para cargar el condensador. Cuando se alcanza un cierto voltaje, se produce un cortocircuito de chispa entre las dos pequeñas bolas de cobre y el generador se convierte en un bucle LC. La chispa descarga la carga del condensador, lo que produce una oscilación de alta frecuencia (debido a la inductancia y la capacitancia de). el bucle son ambos pequeños). Debido a la forma del condensador, el campo eléctrico impregna todo el espacio, creando ondas electromagnéticas que se propagan hacia el exterior. A la derecha está el detector, que está hecho de un alambre de cobre doblado en forma de círculo (el radio utilizado por Hertz es de 35 cm) y dos bolas de cobre soldadas en ambos extremos. La distancia entre las dos bolas se puede ajustar. También es un circuito oscilador. La capacitancia entre las dos bolas es la capacitancia del circuito y la frecuencia natural del circuito está determinada por su inductancia y capacitancia. Para lograr una detección significativa, el detector está sintonizado para resonar con el generador. De esta forma, cuando llega la onda electromagnética, se induce una fuerza electromotriz en el hilo circular de cobre del detector, provocando una oscilación forzada en el bucle. Debido a la resonancia, los bucles del detector generan fuertes oscilaciones. En este momento, aparecerán chispas en el explosor, por lo que se puede probar la presencia de ondas electromagnéticas. Hertz también movió el detector a diferentes posiciones y midió la longitud de onda de las ondas electromagnéticas en 66 cm, que es 106 veces la longitud de onda de las ondas de luz. Según la longitud de onda y la frecuencia de oscilación calculada, se puede calcular que la velocidad de la onda es igual a la velocidad de la luz.
Más tarde Hertz también se dio cuenta de la reflexión de las ondas y comprobó la ley de la reflexión. La superposición de las ondas original y reflejada produjo una onda estacionaria, lo que confirma la interferencia. Hertz también refractó ondas electromagnéticas a través de prismas de tono; la difracción se observó a través de escudos perforados; rejillas de alambre paralelas produjeron polarización y también se utilizaron pantallas metálicas cilíndricas para enfocar las ondas electromagnéticas. Estos resultados experimentales muestran que las propiedades de las ondas electromagnéticas son las mismas que las de las ondas luminosas. De esta manera, Hertz demostró experimentalmente la exactitud de la teoría de Maxwell y muchos científicos comenzaron a aceptar la teoría electromagnética. A finales del siglo XIX, la teoría de Maxwell se había vuelto dominante en el campo del electromagnetismo.
Hertz también descubrió el efecto fotoeléctrico en sus experimentos con ondas electromagnéticas. En 1887, descubrió que la chispa del detector se intensificaba cuando los polos del oscilador del detector eran iluminados por la luz de chispa del oscilador del transmisor. Investigaciones posteriores demostraron que esto se debe a la irradiación ultravioleta, que expulsa las partículas cargadas negativamente del electrodo negativo. Publicó el asunto como un artículo, pero no siguió adelante.
En 1894, Hertz murió de toxemia provocada por una enfermedad dental cuando tenía menos de 37 años. En honor a Hertz, su nombre se utiliza como nombre de la unidad de frecuencia.