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La frecuencia se la medida del número a veces que ocurre un acontecimiento por unidad de tiempo . Para calcular la frecuencia, se fija un intervalo de tiempo, se cuenta el número a veces que ocurre el acontecimiento en ese intervalo y entonces se divide esta cantidad por la longitud del intervalo de tiempo.
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Definición
Para los procesos cíclicos cómo son la rotación , la oscilación o las olas la frecuencia se define como el número de ciclos o periodos por unidad de tiempo. A las disciplinas de la física y la ingeniería como la óptica, la acústica y la radio la frecuencia se representa habitualmente con la letra f o con la letra griega ν (ni).
En unidades del SI, el resultado se mide en hercio, denominado así en honor del físico alemán Heinrich Rudolf Hercio. 1 Hz quiere decir que un acontecimiento se repite una vez cada segundo, la unidad fue conocida originariamente como cps o ciclo por segundo. Otras unidades que se han usado para medir la frecuencia son los golpes por minuto o latidos por minuto (bpm) que se utiliza para medir el tempo de la música (y el ritmo del corazón) o las revoluciones por minuto (rpm) en el caso de la frecuencia de rotación. Tanto los valores en bpm cómo en rpm pueden ser convertidos en hercios dividiendo por 60, 1 Hz equivale a 60 rpm.
Otro método alternativo para calcular la frecuencia se medir el tiempo entre dos acontecimientos consecutivos (el periodo) y entonces calcular la frecuencia como la inversa de este tiempo:
dónde T se el periodo.
Al SI la unidad por el periodo es el segundo.
La frecuencia a las olas
La frecuencia está relacionada con la longitud de ola, la frecuencia es inversamente proporcional a la longitud de ola λ (lambda). Dedo de otro modo, la frecuencia f es igual a la velocidad de fase v de la ola dividida por la longitud de ola λ.
En el caso especial de las olas electromagnéticas que viajan al vacío , v = c, donde c es la velocidad de la luz al vacío, y la expresión anterior acontecerá:
Cuando las olas de una fuente de luz monocroma atraviesan de un medio óptico verso otro, su frecuencia continúa siendo la misma, el único que cambia es su longitud de ola y su velocidad de fase. Apart de que puede variar porel efecto doppler, la frecuencia es una magnitud invariable a todo el universo.Es decir, no se puede modificar por ningún proceso físico excepto por su velocidad de propagación o longitud de ola...
El periodo y la frecuencia
Por una cuestión de conveniencia, las olas más largas y lentas, como las oleadas del mar, tienden a ser descritas a partir del periodo en vez de la frecuencia. Por el contrario, las olas más cortas, como las sonoras o las de radio (el espectro radioeléctrico), acostumbran a ser descritas en base a su frecuencia. Estas convenciones se muestran a la siguiente mesa:
| Frecuencia (hercio) | 1 mHz (10-3) | 1 Hz (100) | 1 kHz (103) | 1 MHz (106) | 1 GHz (109) | 1 THz (1012) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Periodo (según) | 1 ks (103) | 1 s (100) | 1 ms (10-3) | 1 µs (10-6) | 1 ns (10-9) | 1 ps (10-12) |
Otros tipos de frecuencia
- Frecuencia angular (simbolizada cómo ω), se define como la variación del ángulo o la posición angular a lo largo del tiempo en los movimientos de rotación o en la fase de las olas de forma sinusoidal. La frecuencia angular se mide en radiantes por segundo (rad/s) y se define cómo:
- Frecuencia espacial es el número de ciclos por unidad de longitud dada una dirección. Al Sistema Internacional se mide en ciclos por metro.
- Número de onda es una magnitud proporcional al número de oscilaciones por unidad de longitud, el número de longitudes de ola que habría en una distancia de 2π unidades de longitud. Al SI se mide en radians/metro (rad/m), y se obtiene de la relación:
Ejemplos
| Banda espectral | Frecuencia (Hz) |
|---|---|
| rayos gama | > 30,0 EHz |
| rayos X | > 30,0 PHz |
| ultravioleta lejano | > 1,5 PHz |
| ultravioleta cercano | > 789 THz |
| luz visible | > 384 THz |
| infrarrojo cercano (NIR) | > 120 THz |
| infrarrojo medio (MIR) | > 6,00 THz |
| infrarrojo lejano o submil·limètric (FIR) | > 300 GHz |
| microondas | > 1,0 GHz |
| radio de frecuencia ultraalta (UHF) | > 300 MHz |
| radio de frecuencia muy alta (VHF) | > 30 MHz |
| radio de ola corta | > 1,7 MHz |
| radio de ola mediana | > 650 kHz |
| radio de ola larga | > 30 kHz |
| radio de frecuencia muy baja (VLF) | < 30 kHz |
Radiación electromagnética
La radiación electromagnética se propaga en forma de olas transportando energía. Este tipo de radiación incluye desde la luz visible a las olas de radio , pasando por las microondas. La luz visible que percibimos con nuestros ojos es sólo una pequeña fracción del espectro electromagnético y es composada por un cierto número de colores ( violado, moratón, cian, verde, amarillo, naranja, rojo) que corresponden a ciertos intervalos de frecuencias. A la mesa de la derecha se muestran algunas frecuencias del espectro electromagnético, y a la de bajo las frecuencias de los diferentes colores de la luz visible.
| Color | Intervalo de frecuencia |
|---|---|
| violado | 790 a 700 THz |
| moratón | 700 a 600 THz |
| cian | 600 a 580 THz |
| verde | 580 a 530 THz |
| amarillo | 530 a 510 THz |
| naranja | 510 a 480 THz |
| rojo | 480 a 405 THz |
La radiación ultravioleta (habitualmente simbolizada como UV) que nos llega del Sol es un ejemplo común de radiación que no es visible a nuestros ojos. A pesar de no ser visible , nos afecta y por eso utilizamos filtros especiales a nuestras ojeras de solo y cremas para protegernos de sus efectos.
Sonido
El sonido es una sucesión de cambios de presión en un medio (sólido, líquido o gas ), provocados por una vibración que se transmite en forma de olas sonoras, que son olas mecánicas. Estas olas se caracterizan también por unas frecuencias que son captadas por el oído. En el caso de los humanos las frecuencias audibles se encuentran entre los 20 y los 20.000 hercios (20 kHz), a pesar de que estos límites varían de manera decreciente al aumentar la edad, especialmente para las frecuencias altas. Otras especies animales tienen otros intervalos de frecuencias audibles, los sos, por ejemplo, pueden percibir sueños a frecuencias superiores a los 20 kHz.
Electricidad
Una de las características que definen la corriente alterna es su frecuencia, en Europa, África, Australia, la mayor parte de Asia y la parte sur de América del Sur se utilizan alternadores que producen electricidad de 50 Hz. Mientras que en Norteamérica y la parte nod de América del Sur utilizan una frecuencia de 60 Hz. La frecuencia que genera el alternador depende del número de polvo y del número de vueltas por minuto.
Frecuencias especiales
Hay algunos intervalos de frecuencias que debido a su utilización o características reciben un nombre especial:
- Audiofreqüència: Se refiere al rango de frecuencias de las olas sonoras, de tipo mecánico, que son audibles por los humanos, este intervalo va de los 20 Hz a los 20.000 Hz.
- Alta frecuencia: El término es ampliamente utilizado en el campo de las telecomunicaciones y se refiere a frecuencias entre los 3 y los 30 MHz. En otros campos las frecuencias pueden diferir.
- Frecuencias preferentes: Son un conjunto de intervalos de frecuencias normalizadas definidas a la norma EN ISO 266 que se utilizan para mediciones acústicas y a los las disposiciones legales.
Referencias
- Giancoli, D.C.: Physics for Scientists and Engineers 2a ed., Prentice Hall, 1988, ISBN 0-13-669201-X
- Horst Stöcker: Taschenbuch der Physik. 4a ed., Verlag Harry Deutsch, Frankfurt am Main, 2000, ISBN 3-8171-1628-4
- Michael Dickreiter: Handbuch der Tonstudiotechnik. 6a ed., K.G. Saur Verlag KG, Múnic, 1997, ISBN 3-598-11320-X
Ved también
- Audiofreqüència
- Radiación electromagnética
- Amplitud de ola
- Longitud de ola
- Ola
- Periodo
- Frecuencia de reloj
