Frecuencia
La frecuencia es el número de ciclos que se repiten por segundo y se mide en hercios (Hz).
La frecuencia es el número de veces que se repite un fenómeno periódico (una oscilación, una vibración o una onda) por unidad de tiempo. En el Sistema Internacional se mide en hercios (Hz): 1 Hz equivale a un ciclo por segundo. Es una magnitud clave para describir el sonido, la luz, las ondas de radio y la corriente alterna.
¿Qué es la frecuencia?
Un fenómeno es periódico cuando se repite en intervalos regulares de tiempo. El tiempo que tarda en completarse un ciclo es el periodo (T), y la frecuencia (f) es su inversa. Un péndulo que completa dos oscilaciones cada segundo tiene f = 2 Hz y T = 0,5 s. La unidad lleva el nombre de Heinrich Hertz, que en 1887 demostró experimentalmente la existencia de las ondas electromagnéticas; el hercio fue adoptado como unidad del SI en 1960.
Fórmulas y unidades
donde n es el número de ciclos y t el tiempo empleado. En el caso de las ondas, la frecuencia se relaciona con la longitud de onda (λ) y la velocidad de propagación (v):
También se usa la frecuencia angular, ω = 2π·f, medida en rad/s. En física cuántica, la energía de un fotón es proporcional a su frecuencia:
| Múltiplo | Símbolo | Equivalencia |
|---|---|---|
| Kilohercio | kHz | 10³ Hz |
| Megahercio | MHz | 10⁶ Hz |
| Gigahercio | GHz | 10⁹ Hz |
| Terahercio | THz | 10¹² Hz |
Ejemplos en la vida cotidiana
| Fenómeno | Frecuencia aproximada |
|---|---|
| Latido del corazón en reposo (60–100 latidos/min) | 1–1,7 Hz |
| Red eléctrica en España y Europa | 50 Hz (60 Hz en EE. UU.) |
| Nota La₄ (diapasón de referencia) | 440 Hz |
| Audición humana | 20 Hz – 20 kHz |
| Radio FM | 88 – 108 MHz |
| Microondas doméstico | 2,45 GHz |
| Wi-Fi | 2,4 GHz y 5 GHz |
| Luz visible | ≈ 4 × 10¹⁴ – 7,5 × 10¹⁴ Hz |
Frecuencia en el sonido y la luz
En el sonido, la frecuencia determina el tono: las frecuencias bajas son graves y las altas, agudas. Por debajo de 20 Hz están los infrasonidos y por encima de 20 kHz, los ultrasonidos, que utilizan los murciélagos y las ecografías. En la luz, la frecuencia determina el color: el rojo tiene la frecuencia visible más baja y el violeta la más alta. Ordenadas por frecuencia, todas las ondas electromagnéticas forman el espectro electromagnético, que va desde las ondas de radio hasta los rayos gamma. La velocidad de todas ellas en el vacío es la velocidad de la luz, c ≈ 3 × 10⁸ m/s.
Aplicaciones
- Telecomunicaciones: cada emisora y cada canal de telefonía usa una banda de frecuencias propia para no interferir con otros.
- Medicina: electrocardiogramas, ecografías por ultrasonidos y resonancia magnética.
- Música: afinar instrumentos consiste en ajustar su frecuencia fundamental.
- Electrónica: los relojes de cuarzo oscilan a 32 768 Hz y los procesadores funcionan a varios GHz.
- Ingeniería: se evitan las frecuencias de resonancia que podrían dañar puentes y edificios.
Ejercicios resueltos
1. Calcula el periodo de la corriente alterna de la red europea (50 Hz).
T = 1/f = 1/50 = 0,02 s. Resultado: T = 0,02 s = 20 ms.
2. ¿Cuál es la longitud de onda de un La₄ (440 Hz) en el aire, donde el sonido viaja a 343 m/s?
λ = v/f = 343/440 ≈ 0,78 m. Resultado: λ ≈ 0,78 m.
3. Una emisora de FM emite a 100 MHz. ¿Qué longitud de onda tiene?
λ = c/f = 3 × 10⁸ / 1 × 10⁸ = 3 m. Resultado: λ = 3 m.
4. ¿Qué frecuencia tiene la luz verde de 550 nm?
f = c/λ = 3 × 10⁸ / (550 × 10⁻⁹) ≈ 5,45 × 10¹⁴ Hz. Resultado: ≈ 5,5 × 10¹⁴ Hz.
Preguntas frecuentes
¿Qué diferencia hay entre frecuencia y periodo?
El periodo es el tiempo que dura un ciclo (en segundos) y la frecuencia es el número de ciclos por segundo. Son inversos: f = 1/T.
¿La frecuencia de una onda cambia al pasar de un medio a otro?
No. La frecuencia la fija la fuente emisora y se mantiene; lo que cambia son la velocidad y la longitud de onda.
¿Cuántos hercios puede oír una persona?
Un joven sano oye entre 20 Hz y 20 000 Hz aproximadamente; con la edad se pierden los agudos.
¿Qué es la frecuencia de resonancia?
Es la frecuencia a la que un sistema oscila con mayor amplitud cuando recibe impulsos periódicos. Un columpio empujado a su ritmo natural es el ejemplo clásico.
Referencias
- Serway, R. A. y Jewett, J. W. Física para ciencias e ingeniería. Cengage Learning.
- Tipler, P. A. y Mosca, G. Física para la ciencia y la tecnología. Reverté.
- Halliday, D., Resnick, R. y Walker, J. Fundamentos de física. Wiley.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2024). «Frecuencia». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/fisica/frecuencia/
