Fréquence

En physique, la fréquence sert à désigner généralement la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de temps.


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  • ... son unité est le hertz (Hz). La fréquence est l'inverse de la période :... L'onde présente par conséquent un double périodicité : une périodicité temporelle de période T... des ondes qui se propagent dans ce milieu dépend de leur fréquence.... (source : web-sciences)
  • Fréquence est a mesure du nombre d'occurrences d'un événement de répétition... ou a générateur de forme d'onde) d'une fréquence connue de référence f0, ... Fréquence spatiale est analogue à la fréquence temporelle, mais l'axe de temps... (source : worldlingo)
Ondes sinusoïdales de fréquences différentes : celle du bas a la plus haute fréquence et celle du haut, la plus basse.

En physique, la fréquence sert à désigner généralement la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de temps. Ainsi quand on emploie le mot fréquence sans précision, on sous-entend la majorité du temps une fréquence temporelle. Par extension le terme est aussi utilisé quand un phénomène est périodique dans l'espace : on parle alors de fréquence spatiale.

Fréquence temporelle

Définition

La fréquence temporelle, ou momentanée, est notée le plus souvent f ou ν et se définit comme l'inverse de la période temporelle notée T, soit f=\frac{{1}}{{T}}. La période temporelle étant le temps indispensable pour que le phénomène se reproduise semblable à lui-même, la fréquence temporelle est par conséquent pour une unité de temps donnée le nombre de fois que le phénomène se reproduit semblable à lui-même.

Si l'unité de temps choisie est la seconde (unité de temps dans le système international d'unités dit SI), la fréquence est alors mesurée en hertz dont le symbole est Hz (unité SI). Plus la valeur en hertz est élevée et plus la durée en seconde est courte.

A titre d'exemple, pour une ondulation sur l'eau (des vagues), on peut mesurer la période temporelle T en se plaçant en un point (à la surface de l'eau) et en mesurant le temps que mettent deux hauteurs ou deux creux de vagues successifs pour se succéder en ce point. Ce temps donne la période et en prenant son inverse on obtient la fréquence de l'ondulation.

Il est envisageable d'utiliser d'autres relations pour définir la fréquence temporelle : ainsi pour un phénomène se propageant dans l'espace (par exemple l'amplitude d'une onde propagative), sa fréquence associée peut être aussi calculée par la relation f=\frac{c}{\lambda}f\, est la fréquence de l'onde (en hertz), c\, la célérité de l'onde (en mètres par seconde) et \lambda\,, la longueur d'onde (en mètres). Ainsi la fréquence représente le nombre de fois qu'une grandeur associée à un phénomène physique revient semblable à elle-même après que le phénomène a parcouru une certaine distance λ. Cette relation est valide, et équivalente à la première relation, uniquement dans le cas d'un phénomène qui se propage spatialement (exclu le cas de l'onde stationnaire).

A titre d'exemple, quand une onde progresse (comme des vagues sur l'eau), on peut identifier la longueur d'onde des vagues comme la distance entre deux hauteurs ou deux creux de vagues. La fréquence de l'ondulation est alors cette distance que multiplie la vitesse des vagues. Cela donne précisément le même résultat que pour l'exemple précédent où on mesure la période temporelle. À ce titre, la longueur d'onde λ est quelquefois nommée période spatiale par similitude avec la période temporelle T.

La fréquence f est reliée à la notion de pulsation, le plus souvent notée ω, par la relation ω = 2πf. Dans le cas d'une rotation, est la valeur en radian pour faire un tour complet : la pulsation est par conséquent, dans ce cas, l'angle total en radian qu'effectue le dispositif sur lui-même par unité de temps.

En physique

Dans le domaine de la physique ondulatoire on parlera d'une fréquence :

La fréquence est aussi utilisée pour quantifier la vitesse de fonctionnement d'un microprocesseur (voir Fréquence du processeur). Dans ce cas, la fréquence sert à connaître le nombre d'opérations par seconde que peut effectuer le composant (exemple : un processeur d'horloge 2Ghz peut traiter 2 000 000 000 d'opérations élémentaires par seconde).

En musique

Articles connexes : Hauteur (musique) et Gamme naturelle.

En musique, la fréquence est reliée à la hauteur des sons entendus. La fréquence est exprimée en Hz, comme ci-dessus. Le spectre de fréquence entendu par l'oreille humaine couvre à peu près de 20 à 20 000 Hz. La fréquence du «la» 440 a été établie comme fréquence de référence.

Mathématiquement, il est envisageable de faire plusieurs calculs entre les notes musicales et leurs fréquences. Une fréquence doublée donne une octave, tandis qu'une fréquence additionnée de son octave inférieure donne une quinte. Par la suite, l'addition d'une fréquence de 2 octaves inférieures donne une tierce. Par exemple :

Fréquence Note Intervalle Calcul
110 La1 Octave 440/4
220 La2 Octave 440/2
440 La3 Octave (référence)
550 Do# Tierce Majeure 440 + 110
660 Mi Quinte juste 440 + 220
990 Si Quinte juste (Mi-Si) 660 + 330

En revanche, ces intervalles sont purs et non-tempérés; donc, ils sonnent un peu faux à une oreille conditionnée au tempérament égal.

Fréquence spatiale

Article détaillé : Fréquence spatiale.

Notes et références de l'article

Dans le cadre de la physique, signalons que le La3 pur est plus proche de 441 Hz que de 440 Hz (décimales).

Voir aussi

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