Frecuencia

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Para el uso de este término en Estadística, véase Frecuencia estadística.

Ejemplos de ondas de distintas frecuencias; se observa la relación inversa con la longitud de onda.

Frecuencia es una magnitud que mide el número de repeticiones por unidad de tiempo de cualquier fenómeno o suceso periódico.

Para calcular la frecuencia de un suceso, se contabilizan un número de ocurrencias de este teniendo en cuenta un intervalo temporal, luego estas repeticiones se dividen por el tiempo transcurrido. Según el SI (Sistema Internacional), la frecuencia se mide en hercios (Hz), en honor a Heinrich Rudolf Hertz. Un hercio es aquel suceso o fenómeno repetido una vez por segundo. Así, dos hercios son dos sucesos (períodos) por segundo, etc. Esta unidad se llamó originariamente «ciclo por segundo» (cps) y aún se sigue utilizando. Otras unidades para indicar la frecuencia son revoluciones por minuto (rpm). Las pulsaciones del corazón y el tempo musical se miden en «pulsos por minuto» (bpm, del inglés beats per minute).

$1 \,\mathrm{Hz} = \frac{1}{\mathrm{s}}$

Un método alternativo para calcular la frecuencia es medir el tiempo entre dos repeticiones (periodo) y luego calcular la frecuencia (f) recíproca de esta manera:

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

donde T es el periodo de la señal.

Frecuencias de ondas

Dos frecuencias, una de «ritmo» superior a la otra.

La frecuencia tiene una relación inversa con el concepto de longitud de onda (ver gráfico), a mayor frecuencia menor longitud de onda y viceversa. La frecuencia f es igual a la velocidad v de la onda, dividido por la longitud de onda λ (lambda):

$f = \frac{v}{\lambda}$

Cuando las ondas viajan de un medio a otro, como por ejemplo de aire a agua, la frecuencia de la onda se mantiene constante, cambiando sólo su longitud de onda y la velocidad.

Por el efecto Doppler, la frecuencia es una magnitud invariable en el universo. Es decir, no se puede modificar por ningún proceso físico excepto por su velocidad de propagación o longitud de onda.

Frecuencia de la corriente alterna

• En Europa, Asia, Oceanía, África y gran parte de América del Sur, la frecuencia de corriente alterna para uso doméstico (en electrodomésticos, etc.) es de 50 Hz y en América del Norte de 60 Hz.

Voltaje y frecuencia:     220-240 V/60 Hz      220-240 V/50 Hz      100-127 V/60 Hz      100-127 V/50 Hz

Longitudes de onda

De acuerdo a lo indicado anteriormente, la longitud de onda tiene una relación inversa con la frecuencia, a mayor frecuencia, menor longitud de onda, y viceversa. La longitud de onda λ (lambda) es igual a la velocidad v de la onda, dividido por la frecuencia f:

${\lambda} = \frac{v} f$

Una onda electromagnética de 2 milihercios tiene una longitud de onda aproximadamente igual a la distancia de la Tierra al Sol (150,000,000 millones de kilómetros). Una onda electromagnética de 1 microhercio tiene una longitud de onda de 0,0317 años luz. Una onda electromagnética de 1 nanohercio tiene una longitud de onda de 31,69 años luz.

Física de la luz

Artículo principal: Radiación electromagnética

El espectro electromagnetico completo señalando la parte visible de la radiación electromagnética.

La luz visible es una onda electromagnética, que consiste en oscilaciones eléctricas y campo magnéticos que viajan por el espacio. La frecuencia de la onda determina el color: 4×10¹⁴ Hz es la luz roja, 8×10¹⁴ Hz es la luz violeta, y entre estos (en el rango de 4-8×10¹⁴ Hz) están todos los otros colores del arco iris. Una onda electromagnética puede tener una frecuencia de menos de 4×10¹⁴ Hz, pero no será visible para el ojo humano, tales ondas se llaman infrarrojos (IR). Para frecuencias menores, la onda se llama microondas, y en las frecuencias aún más bajas tenemos las ondas de radio. Del mismo modo, una onda electromagnética puede tener una frecuencia mayor que 8×10¹⁴ Hz, pero será invisible para el ojo humano, tales ondas se llaman ultravioleta (UV). Las ondas de frecuencia mayor que el ultravioleta se llaman rayos X, y con frecuencias más altas aún encontramos los rayos gamma.

Todas estas ondas, las ondas de radio de baja frecuencia hasta los rayos gamma de alta frecuencia, son fundamentalmente las mismas, y todas ellas son llamadas radiación electromagnética. Todas ellos viajan a través del vacío a la velocidad de la luz.

Otra característica de una onda electromagnética es la longitud de onda. La longitud de onda es inversamente proporcional a la frecuencia, por lo que una onda electromagnética con una frecuencia más alta tiene una longitud de onda más corta, y viceversa.

Referencias

Enlaces externos

• Átomos y Bits (nociones sobre frecuencia, período, longitud de onda, y su aplicación en comunicaciones).
• WaveLengthCalculator.com (calculadora de frecuencia y longitud de onda).
• SengpielAudio.com (herramienta para convertir la frecuencia en longitud de onda y viceversa; en inglés).
• SengpielAudio.com (herramienta para convertir el periodo en frecuencia).