¿Qué Es La Frecuencia?: Su Interpretación En Una Onda, Corriente Alterna, Luz, Sonido

El término frecuencia surgió con el hecho de querer establecer la periodicidad de un suceso, representa la cantidad de repitencia con la cual ocurre dicho proceso, de una manera más apropiada se puede decir que la frecuencia es la cantidad de veces que ocurre un suceso durante un periodo de tiempo determinado.

Por ejemplo este suceso puede ser la repitencia con que los ciclos de una onda electromagnética ocurren dando lugar a la denominación frecuencia de onda.

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    La frecuencia en un evento

    Supongamos que existe un evento que se da repetidas veces de forma periódica, es decir, que cada cierto tiempo se repite de la misma manera, entonces, se cuentan las veces que ocurre dicho evento durante ese tiempo y se divide entre el tiempo en el cual ocurrió.

    Con este cálculo se obtiene la frecuencia, la cual indica la repitencia del suceso por unidad de tiempo, para lo cual surgió la unidad de frecuencia la cual es el hercio (Hz).

    Cálculo general de la frecuencia

    Por lo tanto se tiene que 1 Hz = [1/S], lo cual indica que un evento periódico a una frecuencia de 1 Hz, se repite cada segundo, si tiene una frecuencia de 2 Hz significa que ocurre dos veces cada segundo, si tiene una frecuencia de 3 Hz significa que ocurre tres veces cada segundo.

    De lo anterior se concluye que a medida que la frecuencia aumenta, dicho acontecimiento periódico ocurrirá cada vez con más repitencia en un segundo.

    Cálculo de la frecuencia en función del período de una onda

    Un dato que se suele tener en los estudios de sucesos que se repiten periódicamente, es el tiempo de su periodicidad, que se denota como T.

    El período de un evento indica el tiempo que debe transcurrir para que se de un ciclo de dicho evento, el ciclo representa todo el proceso que debe ejecutarse para poder decir que luego de que termina empieza de nuevo el proceso repitiendo otra vez el ciclo y así sucesivamente.

    Debido a que la frecuencia representa los ciclos por segundo, entonces si se tiene el periodo T del suceso, se puede determinar la frecuencia como f = 1/T, donde f es la frecuencia.

    Cálculo de la frecuencia sin usar el período de la onda

    Cabe destacar que la frecuencia se puede determinar con cualquier intervalo de tiempo, con tal de que se cuente con la cantidad de ciclos del suceso que se dan en ese mismo tiempo, entonces de forma general, tenemos f = c/t, donde c son los ciclos que se dan en el intervalo de tiempo t.

    Frecuencia de onda

    En vista que ya se ha introducido el concepto de frecuencia, para determinarla sólo tenemos que ajustarlo a una onda.

    ¿Qué es una frecuencia de onda?

    Las ondas son perturbaciones que modifican las características del espacio que lo rodea, una onda puede ser el resultado de un objeto que cae en el agua y cause ondas de agua en la superficie de la misma que viajan a una velocidad propagándose por el medio de agua desde el punto en donde se generó, como se puede observar en la imagen siguiente.

    Frecuencia de onda
    Onda en la superficie de agua

    Los parámetros que normalmente se tienen de una onda son su longitud de onda, y la velocidad a la cual se propaga.

    ¿Cómo se calcula una frecuencia de onda?

    Por lo tanto, se puede obtener la frecuencia como f = V/λ, donde V es la velocidad de la onda, y λ es la longitud de la onda.

    A continuación se muestra una imagen en que se puede ver la diferencia entre dos ondas con frecuencias diferentes.

    Frecuencia de onda
    Frecuencia de onda baja y alta

    Como se puede observar en la imagen anterior para dos ondas que tienen la misma velocidad de propagación la que tiene una mayor longitud de onda tiene una menor frecuencia, y la onda que tiene una menor longitud de onda, tiene una mayor frecuencia, debido a que la longitud de sus ciclos es pequeña podrá hacer una mayor cantidad de ciclos en el mismo periodo de tiempo.

    Ejemplo

    Por lo tanto si se tiene una onda con V = 320 m/s y una λ = 0,77 m, la frecuencia se puede obtener como:

    f = V/λ = [320 (m/s)]/[0,77m] = 415,6 Hz

    Frecuencia de la corriente alterna

    La corriente alterna se produce a través de tensiones alternas que se crean en un generador, esta tensión al ser alterna varía a lo largo del tiempo de forma periódica, ambas la corriente y el voltaje tienen la misma  frecuencia.

    Relación de la frecuencia de la corriente alterna con el generador

    Existe una ecuación que relaciona la velocidad de giro del rotor del generador, con la frecuencia del voltaje, y es así, ya que la máquina en un generador de polos salientes al girar lo hace generando una frecuencia eléctrica que depende del número de polos, asimismo se tiene que un ciclo de la señal de voltaje está constituido por un par de polos (un par de polos es un polo norte y un polo sur).

    Lo cual significa que para cada vuelta del rotor habrá un ciclo en la señal de voltaje, pero si se tienen dos pares de polos, es decir, 2 polos norte y 2 polos sur, entonces habrán dos ciclos de la señal por cada vuelta del rotor y así, sucesivamente.

    Esto quiere decir, que la frecuencia de la señal aumenta proporcionalmente a medida que aumentan los pares de polos en el generador.

    Cálculo de la frecuencia de corriente alterna

    Por lo tanto la frecuencia se puede obtener como f = PVg/60, donde f es la frecuencia de la tensión, Vg es la velocidad de giro del generador en r.p.m. y P es el número de pares de polos del generador.

    Frecuencia en las ondas electromagnéticas de la luz

    Se dice electromagnética porque está compuesta por campos magnéticos y campos eléctricos y ondas porque los mismos se propagan en el espacio de forma oscilatoria.

    Debido a que se propagan de forma oscilatoria tendrán una frecuencia correspondiente, dependiendo de la frecuencia que tenga la onda tendrá una característica especial.

    Espectro visible de la luz

    Por ejemplo el espectro visible está compuesto por un rango que abarca todas las frecuencias posibles que el ojo humano puede ver respecto a la luz, por ejemplo los colores que se muestran en el arcoíris son el resultado de la descomposición de la luz en dichos colores.

    Espectro de la luz visible en un arcoíris

    Cada color que se puede observar en el arcoíris está en función de una frecuencia de onda asociada para dicho color, para lo cual se tiene, 4x10^14 Hz para ondas electromagnéticas de color rojo y 8x10^14 Hz para ondas electromagnéticas de color violeta, y entre dicho rango se encuentran las frecuencias de las ondas electromagnéticas asociadas a los otros colores.

    La frecuencia para la determinación de un elemento

    También se utiliza el espectro electromagnético para observar la distribución energética de las ondas electromagnéticas  que puede absorber una sustancia, la cual representa la huella dactilar de la sustancia, la cual sirve para identificar al tipo de sustancia.

    Consideraciones

    Es importante destacar que no todas las ondas electromagnéticas de la luz tienen las frecuencias mencionadas anteriormente, las que se nombraron son las que pueden ser visibles por el ojo humano.

    Frecuencia del sonido

    El sonido se produce a través de vibraciones en una fuente que causa su propagación en el espacio, el cual puede ser captado por el oído humano, por ejemplo cuando una corriente alterna circula en la bobina de un audífono la misma a través de un campo magnético hace vibrar a una membrana que se encarga de producir el sonido.

    El rango de percepción común para el oído humano va desde los 20 Hz hasta los 20000 Hz y depende de cada persona.

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