frequência

Tamanho físico
Sobrenome frequência
Símbolo de fórmula
Tamanho e
sistema de unidade
unidade dimensão
SI Hz

A frequência (do latim frequentia 'frequência' ; também chamada de número de vibrações ) é uma medida em física e tecnologia de quão rapidamente as repetições se sucedem em um processo periódico , por ex. B. com uma oscilação contínua . A frequência é o recíproco da duração do período .

A unidade de frequência é a unidade SI derivada com o nome especial Hertz ( símbolo de unidade Hz); 1 Hz = 1 s −1 ("um por segundo"). Ocasionalmente, no entanto, outras unidades também são usadas, como, por exemplo, B. min −1 ou h −1 . Ao especificar a frequência de valor numérico e unidade, o valor numérico indica quantos períodos ocorrem dentro da unidade de tempo selecionada.

Os termos frequência de repetição , frequência de repetição de pulso ou frequência de golpe também são usados ​​para alguns processos e velocidade para movimentos rotativos .

Definição e natureza da frequência

A frequência de um processo de repetição regular é definida como o recíproco da duração do período  :

Uma vez que vários processos que se repetem periodicamente requerem o intervalo de tempo , o seguinte também se aplica:

Isso às vezes é dado como a definição de frequência. A frequência é por natureza uma variável contínua e finamente variável.

Frequência das ondas

No caso das ondas , a frequência está ligada ao seu comprimento de onda por meio da velocidade de fase :

No caso de ondas eletromagnéticas, e . A constante natural é a velocidade da luz , o comprimento de onda no vácuo e o índice de refração do meio. No caso de uma onda que muda de meio durante sua propagação, a velocidade de propagação e o comprimento de onda mudam. Sua frequência, entretanto, permanece a mesma.

Freqüência na vida cotidiana

Uma frequência pode ser especificada para cada processo periódico na natureza e na vida cotidiana.

  • A mudança dia-noite é repetida, por exemplo, com uma frequência de .
  • Quando o corpo está em repouso, o coração humano tem uma frequência de pulso de aproximadamente 50–90 min -1 (isso corresponde a 0,83–1,5 Hz).
  • A frequência respiratória é de 12 a 50 respirações por minuto, dependendo da idade dos humanos.
  • O tom de concerto padrão com uma frequência de 440 Hz é conhecido na música. O tom percebido de um tom é determinado principalmente pela frequência de sua vibração fundamental . O ouvido humano percebe ondas sonoras com frequências entre 20 Hz e no máximo 20.000 Hz; com o aumento da idade, o limite superior geralmente cai para 10.000 Hz e menos.
  • Ondas eletromagnéticas na faixa entre aproximadamente 100 kHz e alguns GHz são produzidas eletronicamente e divididas em bandas de frequência para fins de radiodifusão e comunicações de rádio (por exemplo , onda longa , onda curta , onda média , VHF , UHF ). A luz que pode ser percebida pelos humanos está na faixa entre 400 THz e 750 THz.

Medição

Vários dispositivos de medição diferentes estão listados em Medidores de frequência . Na tecnologia de medição digital, a frequência é muito fácil de medir, já que apenas suas oscilações ou pulsos devem ser contados durante um tempo adequado, de modo que esses dispositivos de medição são então chamados de contadores de frequência .

O limite de erro relativo da medição de frequência resulta diretamente do limite de erro relativo do limite de tempo. Para este efeito, os períodos de tempo são formados a partir de vários períodos de um gerador de frequência tão preciso quanto possível, por exemplo um cristal oscilante . Mesmo como um item de consumo, os cristais de quartzo têm limites de erro relativo na ordem de magnitude de 0,001%.

Caso contrário, esses pequenos limites de erro só podem ser alcançados com extremo esforço ou nunca na tecnologia de medição .

Nota: 0,001% = 1 em 100.000 ≈ 1 s por dia = ½ min por mês; este valor é freqüentemente reduzido pelo desvio de medição em relógios.

Espectro de frequencia

As oscilações reais não discretas consistem sempre em várias oscilações sobrepostas com frequências diferentes, uma vez que não existem oscilações perfeitamente senoidais na natureza . Uma das razões para isso é que as oscilações reais têm um comprimento finito e, portanto, são limitadas por um processo de decaimento e sedimentação. Os sistemas vibratórios também podem ser perturbados externamente, o que está associado à introdução de outras frequências na vibração. Uma oscilação sinusoidal matematicamente exata, por outro lado, é ilimitada no tempo e sem perturbações. A totalidade das frequências representadas em uma oscilação com suas respectivas amplitudes é chamada de espectro de frequência . A determinação do espectro de frequência de uma determinada vibração é chamada de análise de Fourier .

Frequências especiais

Tamanho unidade Descrição Exemplos
Frequência natural Hz Uma frequência de oscilação com a qual um sistema pode oscilar como um modo próprio após uma única excitação circuito oscilante ideal
Frequência de ressonância Hz Uma frequência quando um sistema é excitado em que a amplitude aumenta mais do que quando excitado com frequências vizinhas circuito oscilante real, periodicamente excitado
Velocidade ou frequência de rotação min -1 , s -1 Ao girar, o número de revoluções z. B. uma onda em um período de tempo, com base neste período com movimentos rotativos, motor elétrico
Freqüência de AVC min -1 Na tecnologia de acionamento, o número de golpes com base na duração da contagem com movimentos lineares, motor de pistão alternativo
Taxa de repetição de pulso Hz Número de pulsos enviados em relação ao período de observação Tecnologia de radar

Tamanhos relacionados

Tamanho unidade Descrição Exemplos
Frequência angular s -1 Freqüentemente usado em vez de frequência em cálculos com funções trigonométricas Conta AC complexa
Freqüência espacial m -1 Valor recíproco do espacial duração do período em um processo localmente periódica ondas

Mesmo no caso de outras quantidades que, embora tenham a dimensão de uma taxa, i. H. têm a unidade SI s -1 , mas não representam uma frequência, por exemplo, a taxa de decaimento radioativo , a unidade hertz não deve ser usada.

Veja também

literatura

  • Horst Stöcker: Livro de bolso de física . 6ª edição. Verlag Harri Deutsch, Frankfurt am Main 2010, ISBN 978-3-8171-1860-1 .
  • Michael Dickreiter: Manual da tecnologia de estúdio de gravação . 7ª edição. KG Saur, Munich 2008, ISBN 978-3-598-11765-7 .

Links da web

Commons : Frequência  - coleção de imagens, vídeos e arquivos de áudio
Wikcionário: Frequência  - explicações de significados, origens das palavras, sinônimos, traduções

anotação

  1. A frequência é ocasionalmente referida como uma variável discreta ou digital devido à sua fácil mensurabilidade por meio de contagem ( temporária) (por exemplo, Rainer Felderhoff: Elektrical Messtechnik. 2ª edição. Hanser 1979, p. 133). No entanto, esta declaração refere-se apenas ao valor medido obtido usando um método de medição digital e não se aplica em geral.

Evidência individual

  1. Lexicon of Physics: Schwingungszahl - Spektrum.de (acessado em 16 de junho de 2020); lá com referência à frequência e lá também com "número de vibração"
  2. ^ A b Robert Wichard Pohl: A introdução de Pohl à física . 20ª edição. fita 1 . Springer, 2008, ISBN 3-540-76337-6 , pp. 8 .
  3. Dieter Meschede: Gerthsen Physics. 24., revisado. Edição. Springer, 2010, ISBN 978-3-642-12894-3 , p. 25.
  4. DIN 1311-1 "Vibrações e sistemas vibratórios"
  5. DIN 1304-1 "Símbolos de fórmula"
  6. a b DIN 1301-1, -2 "Unidades"
  7. Heinz Gascha, Stefan Pflanz: Grande manual de física . Compact, 2004, ISBN 3-8174-7429-6 , pp. 92 .
  8. Reinhard Lerch: Tecnologia de medição elétrica: métodos analógicos, digitais e baseados em computador. Springer Vieweg, 6ª edição, 2012, p. 395.
  9. Wolfgang Böge, Wilfried Plaßmann: Vieweg manual de engenharia elétrica: Noções básicas e aplicações para engenheiros elétricos. Vieweg, 3ª edição 2004, p. 426.