Hertz (Hz)

Hertz (Hz) é a unidade SI de frequência — um ciclo por segundo. Nomeado em homenagem ao físico alemão Heinrich Hertz, que provou a existência de ondas eletromagnéticas em 1887.

Múltiplos comuns e onde você os encontra:

• Hz — sísmico e infrassom (abaixo de 20 Hz, abaixo da audição humana)
• kHz (10³ Hz) — faixa de áudio (20 Hz a 20 kHz); rádio AM
• MHz (10⁶ Hz) — rádio FM (88-108 MHz); clocks de CPU antes de 2000
• GHz (10⁹ Hz) — Wi-Fi, CPUs modernos, fornos de micro-ondas (2,45 GHz)
• THz (10¹² Hz) — infravermelho, imagens em terahertz
• PHz (10¹⁵ Hz) — luz visível

As taxas de atualização de monitores são expressas em Hz: LCD padrão 60 Hz, monitores para jogos 120/144/240 Hz. Taxas de atualização mais altas reduzem o borrão de movimento e o lag de entrada. O limite em que os humanos param de perceber melhorias varia, mas geralmente fica entre 90 e 120 Hz para a maioria dos espectadores.

Exemplo prático

Uma nota tocada em Lá acima do dó médio é 440 Hz — a referência de afinação orquestral. A próxima oitava acima dobra a frequência: Lá5 = 880 Hz. A oitava abaixo divide pela metade: Lá3 = 220 Hz. Entre Lá4 e Lá5 há 12 semitons iguais; cada passo multiplica a frequência por 2^(1/12) ≈ 1,0595. Portanto Si4 (um semitom acima do Lá) é 440 × 1,0595 ≈ 466,16 Hz; Dó5 (dois semitons acima): 440 × 1,0595² ≈ 493,88 Hz. Compare a um roteador Wi-Fi a 5 GHz = 5.000.000.000 Hz, dez milhões de vezes mais frequência. Compare à luz verde visível em ~5,4 × 10¹⁴ Hz, mais cem mil vezes mais alta. O intervalo dinâmico de “coisas medidas em Hz” abrange mais de 15 ordens de magnitude — de ondas sísmicas sub-Hz à luz visível em PHz — o que explica o uso pesado de prefixos (quilo-, mega-, giga-, tera-, peta-).

Período e frequência são recíprocos: um sinal de 60 Hz tem um período de 1/60 = 16,67 ms; um sinal de 1 GHz tem um período de 1 nanossegundo; uma onda de luz de 5 PHz tem um período de 0,2 femtossegundos. Engenheiros transitam entre “frequência” (Hz) e “período” (segundos) dependendo do contexto — designers de áudio pensam em Hz, usuários de osciloscópio pensam em período, arquitetos de CPU usam ambos intercambiavelmente.

Quando e por que isso importa

O Hz importa sempre que um sinal tem uma estrutura periódica: frequências de áudio em música e gravação, alocações de RF em padrões de rádio e Wi-Fi, taxas de atualização em monitores, taxas de amostragem em áudio digital e velocidades de clock em eletrônica. O erro a evitar nas compras de monitores é tratar o Hz de taxa de atualização como o único fator — um monitor de 240 Hz com tempo de resposta de 5 ms tem clareza de movimento pior do que um monitor de 144 Hz com tempo de resposta de 1 ms, porque a transição de pixel limita a distinguibilidade real dos quadros. O erro no áudio é confundir taxa de amostragem (44,1 kHz, 48 kHz, 96 kHz — a taxa em que o sinal é medido) com as frequências de áudio presentes (tipicamente de 20 Hz a 20 kHz na faixa auditiva humana). A taxa de amostragem deve ser pelo menos o dobro da frequência de áudio mais alta (teorema de Nyquist) para evitar aliasing — 44,1 kHz pode representar fielmente áudio até ~22 kHz, o que excede os limites da audição humana e é por isso que a qualidade de CD é o padrão do consumidor. Referência: BIPM — Unidades derivadas do SI.

Por que Hz substituiu “ciclos por segundo” em 1960: a unidade foi renomeada pela Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM) em homenagem a Heinrich Hertz, cujos experimentos de 1887 produziram as primeiras ondas eletromagnéticas artificiais e confirmaram as equações de Maxwell. Antes da renomeação, as frequências eram escritas como “cps” ou “c/s”. A mudança foi puramente terminológica — o valor permaneceu um ciclo por segundo — mas consolidou a frequência sob a convenção de nomenclatura SI compartilhada por newton, watt, joule e pascal. O Hz é definido dimensionalmente como s⁻¹ (segundos inversos) no SI moderno.

O equívoco sobre o clock da CPU: um CPU rodando a 3 GHz não realiza 3 bilhões de operações por segundo — realiza 3 bilhões de ticks de clock. Os pipelines superescalares modernos aposentam múltiplas instruções por clock quando as condições permitem, enquanto falhas de cache, predições incorretas de branch e bloqueios de memória reduzem o IPC (instruções por ciclo) efetivo abaixo de 1. O número de GHz em destaque tem sido uma métrica de marketing enganosa desde o início dos anos 2000; hoje, o desempenho é melhor descrito por benchmarks SPEC CPU ou pontuações específicas de carga de trabalho. A frequência da CPU também varia dinamicamente — Intel Turbo Boost e AMD Precision Boost empurram as frequências acima do clock nominal por curtos períodos quando a margem térmica permite. Relacionado: decibel, bps. Referência: BIPM SI Brochure — Unidades derivadas.