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T02.01 – Frecuencia

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La 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 éste, teniendo en cuenta un intervalo temporal, y luego estas repeticiones se dividen por el tiempo transcurrido. Según el Sistema Internacional (SI), la frecuencia se mide en hercios (Hz), en honor a Heinrich Rudolf Hertz.

Un hercio es la frecuencia de un suceso o fenómeno repetido por segundo. Así, un fenómeno con una frecuencia de dos hercios se repite dos veces por segundo. Esta unidad se llamó originalmente «ciclo por segundo» (cps).

Otras unidades para indicar frecuencias son revoluciones por minuto (rpm o r/min según la notación del SI); las pulsaciones del corazón se miden en latidos por minuto (lat/min) y el tempo musical se mide en «pulsos por minuto» (bpm, del inglés “beats per minute”).

Un método alternativo para calcular la frecuencia (en una onda) es medir el tiempo que transcurre entre dos crestas de la onda y luego calcular la frecuencia usando la siguiente relación:

donde T es el periodo de la señal.

 

Radicaciones electromagnetícas

La luz visible es una onda electromagnética, que consiste en oscilaciones eléctricas y campos 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.

frec

 

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, desde las de radio de baja frecuencia hasta los rayos gamma de alta frecuencia, son fundamentalmente las mismas, todas ellas son llamadas radiación electromagnética y 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.

 

El sonido

El sonido es un fenómeno físico que consiste en la vibración de una fuente que lo propaga a través del aire u otro medio elástico y es percibida por un receptor, el aparato auditivo humano. Tal vibración puede ser más o menos frecuente, se repite más o menos veces en la unidad de tiempo, y a tal propiedad se la denomina precisamente frecuencia.

La cual por convención se mide en ciclos por segundo.

Cuanto más frecuentes son las vibraciones (más ciclos por segundo) el oído percibe el sonido definiéndolo por tal sensación como más “agudo”, y a la inversa, al ser menos frecuentes, como más “grave”.

El oído humano tiene un rango de percepción limitado, que muy aproximadamente (ya que varía en cada individuo y con la edad para uno solo) va desde 20 Hz hasta 20 000 Hz.

Instrumento Fundamental Armónicos
Flauta 261-2349 3-8 KHz
Oboe 261-1568 2-12 KHz
Clarinete 165-1568 2-10 KHz
Fagot 62-587 1-7 KHz
Trompeta 165-988 1-7.5 KHz
Trombón 73-587 1-4 KHz
Tuba 49-587 1-4 KHz
Tambor 100-200 1-20 KHz
Bombo 30-147 1-6 KHz
Platillos 300-587 1-15 KHz
Violín 196-3136 4-15 KHz
Viola 131-1175 2-8.5 KHz
Cello 65-698 1-6.5 KHz
Bajo acústico 41-294 1-5KHz
Bajo eléctrico 41-300 1-7 KHz
Guitarra acústica 82-988 1-15 KHz
Guitarra eléctrica (amplif.) 82-1319 1-3.5 KHz
Guitarra eléctrica (directa) 82-1319 1-15 KHz
Piano 28-4196 5-8 KHz
Saxo Soprano 247-1175 2-12 KHz
Saxo alto 175-698 2-12 KHz
Saxo tenor 131-494 1-12 KHz
Cantante 87-392 1-12 KHz

 

las cuerdas del piano por ejemplo vibran entre 28 y 4196 veces por segundo. Dentro de estos limites estan todas las teclas del mismo y las notas musicales, tonos y subtonos de cada una. ver detalles de esto en Frecuencias de afinación del piano.

 

En electricidad

En EuropaAsiaOceaníaÁfrica y gran parte de América del Sur, la frecuencia de corriente alterna para uso doméstico (en electrodomésticos, etc.) es de 50 Hz.

En cambio en América del Norte de 60 Hz.

El porque de la diferencia y su historia se desarrolla muy bien en este artículo:

El origen de las frecuencias eléctricas ¿Por qué 50 y 60 Hz?

 

Para determinar la frecuencia de la corriente alterna producida por un generador eléctrico se utiliza la siguiente ecuación:

Donde:

F: frecuencia (en Hz)
P: número de polos (siempre deben ser pares)
Vg: velocidad de giro (en rpm).

otra manera de calcular la frecuencia de la corriente alterna producida por un generador eléctrico:

Donde:

F: frecuencia (en Hz)
P: número de pares de polos.
Vg: velocidad de giro (en rpm).

 

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