Hercio
Unidad derivada del SI · magnitud: frecuencia
01 · Definición
Hertz atrapó las ondas de radio en su laboratorio y murió a los treinta y seis, sin llegar a ver la radio. La unidad de frecuencia lleva su nombre desde treinta y seis años después de su muerte.
Un hercio es un suceso por segundo. Formalmente no es más que el segundo inverso, pero el hercio tiene un campo de empleo estricto: solo procesos periódicos, donde el suceso se repite a intervalos iguales. El corazón late a cerca de 1 Hz, la red del enchufe oscila a 50 Hz, el la del diapasón está en 440 Hz, un procesador marca el compás en gigahercios. El segundo inverso tiene además otros nombres: la misma dimensión tienen el becquerel de la desintegración radiactiva y la velocidad angular en radianes por segundo, pero son magnitudes distintas y confundirlas no se puede.
El segundo elevado a menos uno está detrás del hercio, del becquerel y del radián por segundo, y la dimensión no ayudará a distinguirlos: la diferencia está en la naturaleza del proceso. La ISO 80000-3 permite el hercio solo para fenómenos periódicos, la ISO 80000-10 reserva el becquerel para las desintegraciones aleatorias, y manda expresar la frecuencia angular en radianes por segundo precisamente para que el factor dos pi no se pierda en la escritura. Formalmente el radián carece de dimensión y rad/s podría reducirse a s⁻¹, pero entonces giros y oscilaciones dejarían de distinguirse sobre el papel.
02 · Conversión
Introduzca una frecuencia y la ficha dará el periodo y la longitud de onda
La frecuencia y el periodo son inversos, de modo que la tabla da la vuelta a la magnitud en lugar de multiplicarla. Revoluciones y pulsaciones por minuto son los mismos ciclos, solo que referidos al minuto.
El número de onda de la tabla no es una frecuencia sino su sustituto espectroscópico: el centímetro inverso dice cuántas longitudes de onda caben en un centímetro, y se pasa a hercios multiplicando por la velocidad de la luz. Químicos y espectroscopistas lo usan porque el número sale cómodo: la vibración del enlace carbono-oxígeno da 1700 centímetros inversos en vez de cincuenta y un terahercios.
| Unidad | Nombre | Valor | Dónde se encuentra |
|---|---|---|---|
| Hz | hercio, unidad del SI | 50 | física, técnica, música |
| kHz | kilohercio | 0,05 | sonido, ondas largas |
| MHz | megahercio | 5·10⁻⁵ | radio, frecuencias de reloj |
| GHz | gigahercio | 5·10⁻⁸ | procesadores, Wi-Fi, radares |
| THz | terahercio | 5·10⁻¹¹ | infrarrojo y luz visible |
| rad/s | radián por segundo | 314,16 | mecánica, teoría de oscilaciones |
| c/s | cycles per second | 50 | radiotecnia anterior a los sesenta |
| kc/s | kilociclo por segundo | 0,05 | diales de receptores de válvulas |
| Mc/s | megaciclo por segundo | 5·10⁻⁵ | enlaces de onda corta |
| rpm | revolución por minuto | 3000 | ejes, motores, discos |
| s | periodo en segundos | 0,02 | péndulos, mecánica |
| cm⁻¹ | número de onda | 1,668·10⁻⁹ | espectroscopia, química |
La frecuencia y el periodo son inversos entre sí, de modo que la tabla da la vuelta a la magnitud. El radián por segundo se diferencia del hercio en un factor de dos pi: los cincuenta hercios de la red son 314 radianes por segundo
03 · Órdenes de magnitud
de la órbita de Marte a los cuantos gammaUn hercio: el pulso en reposo, un ciclo por segundo
04 · Instrumentos de medida
Con qué se mide la frecuencia
Cuenta impulsos durante un intervalo patrón y divide lo uno entre lo otro. La exactitud depende por entero del cuarzo interno: en una puerta de un segundo el aparato no puede conocer la frecuencia mejor que en una cuenta, por eso las frecuencias altas se miden por división y las bajas midiendo el periodo.
Muestra la forma de la oscilación en el tiempo: la frecuencia se obtiene contando el periodo en los cuadros del barrido. El método es más burdo que un contador, pero se ve la señal misma: distorsiones, temblor y el hecho de que la oscilación no es única en absoluto.
Destella a una frecuencia conocida: cuando la marca de un cuerpo que gira parece quieta, las frecuencias coinciden. El método no toca nada y por eso resulta insustituible para ejes y álabes, pero engaña: la rueda también se detiene en los múltiplos, y un mecánico con oficio comprueba siempre al doble.
No mide una frecuencia: la fija. Átomos de cesio enfriados se lanzan a través de una cavidad de microondas y el oscilador se ajusta a la resonancia. Son precisamente estos aparatos los que sostienen el tiempo mundial, mientras que los patrones ópticos de estroncio e iterbio ya los superan cien veces.
05 · Reglas de escritura
H mayúscula, z minúscula, y nada de «por segundo»
El símbolo procede de un apellido, por eso la primera letra es mayúscula y la segunda minúscula: Hz, no HZ ni hz. El nombre de la unidad en el texto se escribe con minúscula: hercio. Los prefijos se componen sin espacio y en la caja debida: kHz con k minúscula, MHz y GHz con mayúscula.
Entre el número y el símbolo va un espacio indivisible. El símbolo ruso es Гц, con Г mayúscula y ц minúscula. Los prefijos multiplicadores llegan hasta exa: kilohercio, megahercio, gigahercio, terahercio, petahercio, exahercio; los dos últimos aparecen en óptica y en física de rayos X. La frecuencia de giro puede expresarse en hercios según la ISO 80000-3 si se cuenta una vuelta como un ciclo, pero la técnica prefiere las revoluciones por minuto, y no conviene mezclar ambas escrituras en un mismo documento.
06 · Unidades vecinas
Tres unidades comparten con el hercio la dimensión del segundo inverso. Lo que las distingue no es la aritmética sino qué es lo que se repite, y si se repite siquiera.
desintegraciones aleatorias
ciclos por segundo
frecuencia angular
De las fichas de Simetrium lindan con el hercio segundo, de la que es la inversa, becquerelio de la misma dimensión y otro sentido, radián s como revolución por minuto para el giro, y decibelio, con el que se describe la caída de una señal con la frecuencia.
07 · Sección histórica
Ciclos por segundo convertidos en apellido
En Karlsruhe montó un vibrador con chispero y un anillo receptor a unos metros de él. En el anillo saltaba una chispa al compás de las descargas del vibrador: la onda había cruzado el aire y quedaba atrapada. Hertz midió su longitud por la figura estacionaria contra la pared del laboratorio: resultó de un metro.
Durante medio siglo la radiotecnia escribió cycles per second, y en los diales de los receptores figuraban kilociclos y megaciclos. La notación era transparente pero pesada, y en cada lengua tenía otro aspecto: símbolo común no existía.
La Comisión Electrotécnica Internacional propuso llamar hercio a la unidad, pero la costumbre se sostuvo firme: los kilociclos desaparecieron de los diales solo a finales de los sesenta, después de que la Conferencia General incorporara el hercio al Sistema Internacional.
La definición astronómica del segundo fue sustituida por una atómica: la frecuencia de la transición del cesio-133 se declaró un número exacto de hercios. Desde ese momento el hercio dejó de derivarse del segundo en lo esencial: más bien al revés.
Hertz tenía sus experimentos por inútiles
En 1887 obtuvo una chispa en el circuito receptor a partir de una descarga en el emisor y demostró que las ondas electromagnéticas predichas por Maxwell existen. A la pregunta por su utilidad respondía que no había en ello sentido práctico alguno: era una simple confirmación de la teoría. Ocho años después Popov y Marconi empezaron a transmitir señales, y para cuando dieron su nombre a la unidad de frecuencia, la radio ya unía continentes. Hoy en hercios se mide todo, desde el reloj de un procesador hasta la frecuencia de las ondas gravitacionales.
Catálogo · unidades de medida
Una ficha para cada magnitud
Siete unidades básicas del SI, veintidós derivadas con nombre propio y las unidades ajenas al sistema sin las que no se apañan ni la técnica ni la vida diaria. Cada una, una hoja aparte: definición, conversión, instrumentos, reglas de escritura. En 14 idiomas.
Unidades derivadas del SI con nombre propio
ficha del hercio abiertaUnidades básicas del SI
en terracota: el segundo, al que el hercio da la vueltaLa frecuencia en otras escrituras
Idioma de la ficha
14 idiomas. El símbolo Hz es internacional, pero la frecuencia de la red no lo es: cincuenta hercios en Europa y Asia, sesenta en América y Japón; la ficha pone el valor local.