Frequéncia

La frequéncia es una grandor fisica que representa lo nombre de repeticions d'un fenomèn periodic per unitat de temps. Es tradicionalament notada f o υ e es exprimida en hertz (Hz) dins lo Sistema Internacionau d'Unitats. Per una onda armonica, es definida coma l'inverse dau periòde T. Es una grandor centrala de la fisica moderna, particularament en electromagnetisme, en mecanica quantica e en acostica. Dins lo domeni artistic, es un element de basa de la musica perque las nòtas de musica representan de sons definits per de frequéncias precisas.

 Definicions e tipes de frequéncia 

 Lo periòde e la frequéncia temporala 

Un fenomèn periodic es un fenomèn que se repetís d'un biais identic au bot d'un certan intervalle de temps. Lo periòde es la durada necessària per que la grandor tòrna prendre la mesma valor en variant dins lo mesme sens. Es tradicionalament notada T e s'exprimís en segonda (s) dins lo Sistema Internacionau d'Unitats.


En fisica, la frequéncia temporala f es lo nombre de repeticions d'un fenomèn periodic per unitat de temps(fr) Richard Taillet, Loïc Villain e Pascal Febvre, Dictionnaire de physique, Brussèlas, De Boeck, 2013, p. 297.. Dins lo Sistema Internacionau, es normalament exprimida en hertz (Hz)(fr) Burèu Internacionau daus Pés e Mesuras, Le Système international d’unités (SI), 9 edicion, 2019, p. 29.. Pasmens, l'unitat SI de la frequéncia angulara es lo radian per segonda (rad.s-1)(fr) Burèu Internacionau daus Pés e Mesuras, Le Système international d’unités (SI), 9 edicion, 2019, p. 29.. Es liada au periòde T per la relacion :

Quand lo fenomèn periodic es una onda armonica, es possible de definir la longor d'onda coma la distància entre dos minimaus o maximaus consecutius(fr) Dic. Phys., Commission électrotechnique internationale, « Mathématiques. Fonctions : concepts mathématiques liés aux ondes », dins IEC 60050 Vocabulaire électrotechnique international, 1987/2009, p. 103-10-10.. Es tradicionalament notada λ e es exprimida en metre (m) dins lo Sistema Internacionau. Es adonc possible de liar la frequéncia temporala f (en Hz), la longor d'onda λ (en m) e la celeritat de l'onda c (en m.s-1) emb la relacion :

 La frequéncia espaciala 

La frequéncia espaciala es una grandor mens utilizada que la frequéncia temporala. Exprimís la repeticion d'una estructura per unitat de longor. A d'aplicacions en fotografia, en video e en astronomia. Son unitat SI es lo nombre de cicles per metre, mas en realitat, lo nombre de cicles per millimetre es mai emplejat(en) Glenn Boreman, Modulation Transfer Function in Optical and Electro-Optical Systems, SPIE Press, 2001, pp. 4-7.. Dins lo cas d'una estructura se repetissent en foncion d'un angle, l'unitat SI ven lo nombre de cicles per radian(fr) Jean-Louis Meyzonette, Conception de systèmes optroniques, Techniques de l'ingénieur, n° E4075,‎ 1998, p. 11..

 Mesura de la frequéncia 

 Compte d'un fenomèn 

Quand es possible, lo metòde mai simple de mesura d'una frequéncia consistís a comptar lo nombre d'ocurréncias d'un fenomèn durant un periòde de temps donat. La frequéncia es adonc lo rapòrt entre las doas dimensions. Per exemple, si un fenomèn es observat 71 còps pendent una durada de 15 s, la frequéncia es egala a :

Si lo nombre de fenomèns observats es feble, es mai simple de mesurar la durada d'un nombre predeterminat de cicles.

 Estroboscòpi 

Un vielh metòde de mesura de la frequéncia consistissiá a utilizar un estroboscòpi, particularament per estudiar los objectes vibrants o los objectes en rotacion. L'objectiu era de reglar la frequéncia d'esclairatge per obtenir un « imatge fixe » de l'objecte observat. A partir de la calibracion de l'estroboscòpi, era possible de determinar la frequéncia recerchada.

 Frequénciametre 


Un frequénciametre es un instrument de laboratòri destinat a mesurar la frequéncia de senhaus electrics periodics simples. Per aquò, l'aparelh detecta las occuréncias d'una transicion caracteristica de quilhs senhaus e compara la lor frequéncia a quela d'un oscillator de referéncia. Queu sistema permet de mesurar de senhaus de mens de 100 GHz.

 Metòde eterodin 

Per los senhaus de mai de 100 GHz, la frequéncia d'un senhau electromagnetic es mesurada d'un biais indirecte per un metòde eterodin (conversion de frequéncia). Per aquò, un senhau de frequéncia coneiguda es mesclat emb lo senhau de frequéncia inconeguda dins un dispositiu de mescladís non linear coma un diòde. Quò permet de crear un senhau eterodin a partir de la diferéncia entre los dos senhaus. Si los dos senhaus son pròches en frequéncia, lo senhau eterodin es pro feble per èsser mesurat emb un frequénciametre. Es possible de multiplicar los mescladís eterodins per mesurar las frequéncias mai nautas(en) Carlos Daher, Jeremie Torres, Ignacio Iniguez-de-la-Torre, Philippe Nouvel, Luca Varani, Paul Sangare, Guillaume Ducournau, Christophe Gaquiere, Javier Mateos e Tomas Gonzalez, « Room Temperature Direct and Heterodyne Detection of 0.28–0.69-THz Waves Based on GaN 2-DEG Unipolar Nanochannels », IEEE Transactions on Electron Devices, vol. 63, n° 1, 2016, pp. 353-359.(fr) André Pacaud, Mesures en radiofréquences, Méthodes de mesure et appareillage, Éditions Techniques de l'ingénieur, R1135, 1987, pp. 12-16..

 Exemples 

 Ondas sonòras 

Lo son se propaja jos la forma d'ondas de vibracion mecanica se desplaçant dins l'èr (o dins d'autras substàncias). Las compausantas frequencialas d'un son determinan sas caracteristicas principalas (timbre, nautor, etc.)(en) Michael Pilhofer, Music Theory for Dummies, Wiley, 2007, p. 97.. Las frequéncias perceptiblas per l'aurelha umana son limitadas a una gamma especifica que se situa generalament entre 20 Hz e  Hz. Pasmens, lo limit superior de l'audicion demenís emb lo temps. Quelas gammas d'audicion varian segon las espècias. Per exemple, lo chin pòt normalament auvir las vibracions sonòras entre 40 Hz e  Hz(fr) Joël Dehasse, Tout sur la psychologie du chien, Odile Jacob, 2019..

 Espectre electromagnetic 

Las ondas electromagneticas son compausadas de champs electric e magnetic oscillant e se desplaçant dins l'espaci. L'espectre electromagnetic es una classificacion que presenta l'ensemble de las ondas electromagneticas en foncion de la lor frequéncia (o de la lor longor d'onda a partir de la relacion c = λf). Quela representacion permet de distinguir diferents domenis electromagnetics coma los ultraviolets, los infraroges, la lutz visibla o los rais X.

 Corrent electric 


Las frequéncias daus corrents electrics industriaus alternatius varian segon las regions dau monde. En simplificant, la frequéncia es de 50 Hz en Euròpa, en Asia e en Africa e de 60 Hz en America dau Nòrd. Quelas valors fugueren chausidas perque lo foncionament daus motors electrics i es mai eficace. Los motors concebuts per un corrent de 50 Hz pòden pas foncionar emb un corrent de 60 Hz e inversament. En revenja, los equipaments resistius son pas afectats per un chamjament de frequéncia.

 Musica 

La musica se caracteriza per un ritme relativament regular dins lo temps e las nòtas de musica tòrnan venir a de moments particulars. La frequéncia de quilhs instants es determinada per una grandor sonada tempo qu'es una frequéncia exprimida en batements per minuta. Quilhs sons son caracterizats per la nautor, una percepcion de l'aurelha umana a l'origina de l'acostica e dau solfegi. Lo prumier domeni es la sciéncia dau son. Lo segond es un sistema de transcripcion escricha de la musica a partir de nòtas de musica definidas per una frequéncia precisa. Per exemple, lo la2 a una frequéncia de 220 Hz e lo la3  de 440 Hz.

 Annexas 

 Liams internes 

 Celeritat.
 Espectre electromagnetic.
 Frequéncia espaciala.
 Frequénciametre.
 Hertz.
 Longor d'onda.
 Musica.
 Onda.
 Onda electromagnetica.
 Periòde.
 Solfegi.
 Tempo.

 Bibliografia 

 (en) D. C. Giancoli, Physics for Scientists and Engineers, Prentice Hall, 2 edicion, 1988.
 (fr) André Pacaud, Mesures en radiofréquences, Méthodes de mesure et appareillage, Éditions Techniques de l'ingénieur, R1135, 1987.

 Nòtas e referéncias 

Categoria:Fisica
Categoria:Musica