Hertz

Hertz (disimbolkan dengan Hz) adalah satuan turunan dalam Sistem Satuan Internasional (SI) yang digunakan untuk mengukur frekuensi. Satu hertz didefinisikan sebagai satu siklus per detik dan digunakan dalam berbagai bidang ilmu seperti fisika, teknik, musik, dan telekomunikasi. Istilah ini diambil dari nama Heinrich Hertz, seorang fisikawan Jerman yang berjasa besar dalam studi gelombang elektromagnetik. Hertz menjadi satuan standar internasional untuk mengukur kecepatan repetisi dari suatu fenomena periodik.

Sejarah

Satuan hertz dinamai untuk menghormati Heinrich Rudolf Hertz (1857–1894), yang pertama kali membuktikan keberadaan gelombang elektromagnetik secara eksperimental. Sebelum diberi nama "hertz", satuan ini dikenal sebagai "cycles per second" (cps) atau siklus per detik. Pada tahun 1960, Konferensi Umum untuk Ukuran dan Timbangan (CGPM) secara resmi mengadopsi istilah hertz sebagai pengganti cps untuk menyelaraskan penamaan satuan dalam SI.

Definisi

Secara formal, 1 Hz = 1 siklus per detik. Dalam konteks matematika, frekuensi dapat didefinisikan sebagai:

$f=\frac{1}{T}$

di mana f adalah frekuensi dalam hertz, dan T adalah periode dalam detik. Definisi ini berlaku untuk fenomena periodik seperti gelombang sinus, gelombang suara, maupun getaran mekanik.

Penggunaan dalam Ilmu Pengetahuan

Hertz digunakan secara luas di berbagai cabang ilmu:

1. Dalam fisika, untuk mengukur frekuensi gelombang elektromagnetik, getaran atom, atau osilasi mekanis.
2. Dalam kimia, untuk mengukur frekuensi resonansi molekul dan atom dalam spektroskopi.
3. Dalam astronomi, untuk mengukur frekuensi sinyal dari pulsar atau radiasi kosmik.
4. Dalam teknik, untuk mengukur putaran mesin atau sinyal listrik.
5. Dalam biologi, untuk mengukur ritme aktivitas otak seperti gelombang alfa dan beta.

Aplikasi dalam Teknologi

Di dunia teknologi, hertz menjadi satuan penting untuk berbagai perangkat:

1. Prosesor komputer diukur kecepatannya dalam gigahertz (GHz).
2. Monitor dan televisi memiliki refresh rate yang dinyatakan dalam hertz.
3. Perangkat audio menggunakan hertz untuk menggambarkan rentang frekuensi yang dapat dihasilkan atau direkam.
4. Sistem komunikasi radio menggunakan hertz untuk menentukan panjang gelombang dan kanal transmisi.

Skala Hertz

Rentang hertz sangat luas, mulai dari frekuensi yang sangat rendah hingga sangat tinggi:

1. Milihertz (mHz) = 0,001 Hz, digunakan untuk fenomena yang sangat lambat.
2. Kilohertz (kHz) = 1.000 Hz, digunakan dalam siaran radio AM.
3. Megahertz (MHz) = 1.000.000 Hz, digunakan dalam radio FM dan komunikasi nirkabel.
4. Gigahertz (GHz) = 1.000.000.000 Hz, digunakan dalam radar, satelit, dan prosesor komputer.
5. Terahertz (THz) = 1.000.000.000.000 Hz, digunakan dalam penelitian ilmiah dan pencitraan.

Perbandingan dengan Satuan Lain

Satuan hertz berbeda dengan satuan rad/s (radian per detik) meskipun keduanya mengukur frekuensi. Hubungannya adalah:

$\omega =2\pi f$

di mana ω adalah kecepatan sudut dalam rad/s, dan f adalah frekuensi dalam Hz. Satuan hertz mengukur jumlah siklus penuh, sedangkan rad/s mengukur sudut rotasi per unit waktu.

Hertz dalam Musik

Dalam musik, hertz digunakan untuk menentukan pitch atau tinggi nada. Misalnya, nada A4 pada standar konser memiliki frekuensi 440 Hz. Pemahaman tentang frekuensi nada membantu dalam proses tuning instrumen musik dan dalam teknologi audio seperti sintesis suara.

Pengaruh terhadap Persepsi Manusia

Manusia hanya dapat mendengar frekuensi suara dalam rentang sekitar 20 Hz hingga 20 kHz. Frekuensi di bawah 20 Hz disebut infrasonik, sedangkan frekuensi di atas 20 kHz disebut ultrasonik. Pengetahuan ini digunakan dalam berbagai aplikasi seperti sonar, USG medis, dan penelitian perilaku hewan.

Penemuan dan Pengaruh Heinrich Hertz

Heinrich Hertz adalah ilmuwan yang membuktikan teori gelombang elektromagnetik yang dirumuskan oleh James Clerk Maxwell. Eksperimen Hertz pada akhir abad ke-19 membuka jalan bagi perkembangan radio, televisi, dan komunikasi nirkabel. Kontribusinya membuat namanya diabadikan sebagai satuan frekuensi.

Standarisasi

Satuan hertz diatur oleh Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) untuk memastikan konsistensi internasional. Standarisasi ini penting dalam perdagangan, penelitian, dan industri, sehingga tidak terjadi perbedaan interpretasi antarnegara.

Satuan Turunan dan Kelipatannya

Selain kelipatan metrik seperti kHz, MHz, dan GHz, terdapat juga subkelipatan seperti mHz (milihertz) dan µHz (mikrohertz). Penggunaan kelipatan ini memudahkan penyesuaian skala pengukuran untuk berbagai fenomena, mulai dari getaran lambat lempeng tektonik hingga osilasi cepat gelombang cahaya.

Catatan Penting

Walaupun hertz adalah satuan SI, dalam beberapa konteks non-teknis istilah "cps" masih ditemukan, terutama dalam literatur lama. Namun, penggunaan istilah tersebut semakin jarang karena standarisasi internasional menekankan penggunaan "Hz" untuk menghindari kebingungan.