Hercio
En 1887, Heinrich Hertz oscurecía un aula en Karlsruhe y observaba un anillo de alambre con una abertura diminuta. Cuando en el otro extremo de la sala chisporroteaba la chispa del oscilador, en la abertura del anillo saltaba otra chispa, de una fracción de milímetro. Así se captó por primera vez una onda electromagnética. El propio Hertz veía en el experimento una comprobación de la teoría de Maxwell y no le encontraba ninguna utilidad práctica.
Algo más de cuarenta años después, la unidad de frecuencia recibió su nombre. Un hercio es una oscilación por segundo. La corriente del enchufe hace 50 o 60 oscilaciones por segundo, la cuerda la, 440, y una señal wifi, unos 2,4 mil millones.
| Notación | Hz |
| Definición | una oscilación por segundo · s⁻¹ · solo para procesos periódicos |
| Valores de referencia | Δν(¹³³Cs) — 9 192 631 770 Hz · a 1 Hz la frecuencia angular es 2π rad/s · 1 Hz — 60 rpm |
| Introducida | 1930, CEI · en el SI desde 1960, en lugar de «ciclos por segundo» |
| Normas | ISO 80000-3 · IEC 60050 · SI Brochure 9th ed. |
| Valores típicos | 50 Hz — red eléctrica · 440 Hz — la nota la · 2,4 GHz — wifi |
01 · Definición
Cuántas veces por segundo
La frecuencia f indica cuántas veces por segundo se repite un proceso. Un péndulo, una cuerda, la corriente en un cable, una onda de luz: todo lo que vuelve al mismo estado a intervalos iguales. Cada uno de esos intervalos se llama periodo T. La frecuencia y el periodo son inversos: con un periodo de 0,02 s, la frecuencia es de 50 Hz.
En una onda, la frecuencia está ligada a la longitud de onda a través de la velocidad. Las ondas de radio y la luz viajan a la velocidad c, de modo que una onda de 2,4 GHz mide 12,5 cm. El sonido es más lento, y la nota la tiene una longitud de onda de unos 78 cm.
Cómo medir la frecuencia de giro sin tocar el disco
Un disco con una marca blanca gira a oscuras y solo se ve durante los destellos de la lámpara de la derecha. Si los destellos coinciden con las vueltas, la marca aparece siempre en el mismo sitio y parece quieta. Si los destellos son algo más lentos, la marca avanza despacio; si son algo más rápidos, retrocede. El control deslizante fija la frecuencia de los destellos. El tercer rotor gira a una frecuencia desconocida: encuéntrela.
Mueva despacio el control deslizante y observe la marca.
La velocidad de giro de los motores suele darse en rpm, revoluciones por minuto. Para pasar a hercios, se dividen las rpm entre 60. Un ventilador a 1440 rpm da 24 vueltas por segundo; un disco duro a 7200 rpm, 120. Un motor asíncrono conectado a una red de 50 Hz gira algo por debajo de 3000 rpm, y con dos pares de polos, a unas 1450.
Dónde saltará la chispa en el anillo
A la izquierda, una bobina de inducción alimenta el oscilador de Hertz: dos varillas con esferas y un explosor entre ellas. La longitud del oscilador fija la longitud de onda, que es aproximadamente el doble que el propio oscilador. La línea azul es el campo eléctrico a lo largo de la sala, y el brillo de las franjas indica su amplitud. A la derecha, junto a la pared, hay una placa de cinc. Refleja la onda, y en la sala aparecen nodos donde no hay campo. El anillo de alambre sobre su soporte es el receptor. La chispa en su abertura depende de dos cosas: del campo en ese punto y de si la circunferencia del anillo coincide con la longitud de onda. El anillo se puede arrastrar por la escena. A la derecha, una lupa sobre la abertura del anillo y un contador de chispas.
El anillo recorre la sala. Observe dónde se enciende una chispa en su abertura.
02 · Conversión
| Unidad | Valor | Dónde se encuentra |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
Un motor con un par de polos conectado a una red de 50 Hz gira a casi 3000 rpm: 50 vueltas por segundo.
A 1 Hz, la frecuencia angular es 2π rad/s, unos 6,283. Confundirlas supone un error de más de seis veces.
Una onda wifi de 2,4 GHz mide 12,5 cm en el vacío; por eso las antenas del router miden solo unos centímetros.
03 · Órdenes de magnitud
04 · Instrumentos de medida
05 · Reglas de escritura
06 · Unidades vecinas
07 · Sección histórica
El hercio equivale al segundo inverso, pero solo se usa para procesos periódicos. Para las desintegraciones nucleares aleatorias, ese mismo segundo inverso se llama becquerel. La velocidad angular se expresa en radianes por segundo: a 1 Hz le corresponden 2π rad/s. Si se confunden estas magnitudes, el error es de 6,28 veces.
Desde 1967 el segundo se define mediante una frecuencia: equivale a 9 192 631 770 periodos de la radiación del átomo de cesio 133. El hercio y el segundo se apoyan en un mismo número. Hoy la frecuencia se mide con más precisión que cualquier otra magnitud, y por eso muchos patrones se reducen a contarla.
Catálogo de magnitudes
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