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Este artículo trata sobre la unidad de medida. Para otros usos, consulte Hertz (desambiguación) .
"Hz" y "Megahertz" redireccionan aquí. Para otros usos, consulte Hz (desambiguación) y Megahertz (desambiguación) .

Hertz
Unidad de sistemaUnidad derivada del SI
Unidad deFrecuencia
SímboloHz
Lleva el nombre deHeinrich Hertz
En unidades base SIs −1
De arriba a abajo: luces parpadeando a frecuencias f = 0,5 Hz , 1,0 Hz y 2,0 Hz, es decir, a 0,5, 1,0 y 2,0 parpadeos por segundo, respectivamente. El tiempo entre cada destello - el periodo  T - está dada por 1 / f (el recíproco de f  ), es decir, 2, 1 y 0,5 segundos, respectivamente. (Imagen editada y ajustada al pulso de sincronización simétrica con Gimp)

El hercio (símbolo: Hz ) es la unidad de frecuencia derivada en el Sistema Internacional de Unidades (SI) y se define como un ciclo por segundo . [1] Lleva el nombre de Heinrich Rudolf Hertz , la primera persona que proporcionó una prueba concluyente de la existencia de ondas electromagnéticas . Los hercios se expresan comúnmente en múltiplos : kilohercios (10 3 Hz, kHz), megahercios (10 6 Hz, MHz), gigahercios (10 9 Hz, GHz), terahercios (10 12 Hz, THz), petahercios (10 15 Hz, PHz). ), exahercios (1018 Hz, EHz) y zettahercios (10 21 Hz, ZHz).

Algunos de los usos más comunes de la unidad se encuentran en la descripción de ondas sinusoidales y tonos musicales , en particular los que se utilizan en aplicaciones de radio y relacionadas con el audio. También se utiliza para describir las velocidades de reloj a las que funcionan las computadoras y otros dispositivos electrónicos. En ocasiones, las unidades también se utilizan como representación de la energía, a través de la ecuación de la energía fotónica ( E = h ν), con un hercio equivalente a h joules.

Definición [ editar ]

El hercio se define como un ciclo por segundo . El Comité Internacional de Pesas y Medidas definió el segundo como "la duración de 9 192 631 770 períodos de radiación correspondientes a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio -133" [2] [3] y luego agrega: "Se deduce que la división hiperfina en el estado fundamental del átomo de cesio 133 es exactamente 9 192 631 770 hercios, ν (hfs Cs) = 9 192 631 770 Hz". La dimensión de la unidad de hercios es 1 / tiempo (1 / T). Expresado en unidades básicas del SI es 1 / segundo (1 / s). Pueden surgir problemas porque las unidades de medida angular (ciclo o radianes) se omiten en el SI. [4] [5] [6][7]

En inglés, "hertz" también se usa como forma plural. [8] Como unidad SI, se puede prefijar Hz ; Los múltiplos comúnmente utilizados son kHz (kilohercios, 10 3  Hz), MHz (megahercios, 10 6  Hz), GHz (gigahercios, 10 9  Hz) y THz (terahercios, 10 12  Hz). Un hercio simplemente significa "un ciclo por segundo " (típicamente, lo que se cuenta es un ciclo completo); 100 Hz significa "cien ciclos por segundo", etc. La unidad puede aplicarse a cualquier evento periódico; por ejemplo, se puede decir que un reloj marca a 1 Hz, o que un corazón humano late a 1,2 Hz.

La tasa de ocurrencia de eventos aperiódicos o estocásticos se expresa en segundos recíprocos o segundos inversos (1 / so s −1 ) en general o, en el caso específico de desintegración radiactiva , en becquerels . [9] Mientras que 1 Hz es un ciclo por segundo , 1 Bq es un evento de radionúclido aperiódico por segundo.

Aunque la velocidad angular , la frecuencia angular y la unidad de hercios tienen la dimensión 1 / s, la velocidad angular y la frecuencia angular no se expresan en hercios, [10] sino en una unidad angular apropiada como radianes por segundo . Por lo tanto se dice que un disco que gira a 60 revoluciones por minuto (rpm) que se gira a cualquiera de 2 π  rad / s o 1 Hz, donde el primero mide la velocidad angular y el último refleja el número de completos revoluciones por segundo. La conversión entre una frecuencia f medida en hercios y una velocidad angular ω medida en radianes por segundo es

y .

El hertz lleva el nombre de Heinrich Hertz . Al igual que con todos los SI unidad lleva el nombre de una persona, su símbolo comienza con una mayúscula letra (Hz), pero cuando se escribe en su totalidad sigue las reglas de capitalización de un nombre común ; es decir, " hertz " se escribe con mayúscula al comienzo de una oración y en los títulos, pero por lo demás se escribe en minúsculas.

Historia [ editar ]

El hercio lleva el nombre del físico alemán Heinrich Hertz (1857-1894), quien hizo importantes contribuciones científicas al estudio del electromagnetismo . El nombre fue establecido por la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) en 1935. [11] Fue adoptado por la Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM) ( Conférence générale des poids et mesures ) en 1960, reemplazando el nombre anterior de la unidad. , ciclos por segundo (cps), junto con sus múltiplos relacionados, principalmente kilociclos por segundo (kc / s) y megaciclos por segundo (Mc / s), y ocasionalmente kilómetros por segundo(kMc / s). El término ciclos por segundo fue reemplazado en gran parte por hercios en la década de 1970. Una revista de pasatiempos, Electronics Illustrated , declaró su intención de seguir con las unidades tradicionales kc., Mc., Etc. [12]

Aplicaciones [ editar ]

Una onda sinusoidal con frecuencia variable.
Un latido es un ejemplo de un fenómeno periódico no sinusoidal que puede analizarse en términos de frecuencia. Se ilustran dos ciclos.

Vibración [ editar ]

El sonido es una onda longitudinal viajera que es una oscilación de presión . Los seres humanos perciben la frecuencia de las ondas sonoras como tono . Cada nota musical corresponde a una frecuencia particular que se puede medir en hercios. El oído de un bebé puede percibir frecuencias que oscilan entre 20 Hz y 20 000 Hz; el ser humano adulto promedio puede escuchar sonidos entre 20 Hz y 16,000 Hz. [13] El rango de ultrasonido , infrasonido y otras vibraciones físicas, como vibraciones moleculares y atómicas, se extiende desde unos pocos femtohercios [14] hasta elrango de terahercios [15] y más. [dieciséis]

Radiación electromagnética [ editar ]

La radiación electromagnética se describe a menudo por su frecuencia, el número de oscilaciones de los campos eléctricos y magnéticos perpendiculares por segundo, expresada en hercios.

La radiación de radiofrecuencia generalmente se mide en kilohercios (kHz), megahercios (MHz) o gigahercios (GHz). La luz es radiación electromagnética que tiene una frecuencia aún más alta y tiene frecuencias en el rango de decenas ( infrarrojos ) a miles ( ultravioleta ) de terahercios. La radiación electromagnética con frecuencias en el rango de terahercios bajos (intermedias entre las de las frecuencias de radio normalmente utilizables más altas y la luz infrarroja de onda larga) se denomina a menudo radiación de terahercios . Existen incluso frecuencias más altas, como la de los rayos gamma., que se puede medir en exahercios (EHz). (Por razones históricas, las frecuencias de la luz y la radiación electromagnética de mayor frecuencia se especifican más comúnmente en términos de sus longitudes de onda o energías de fotones : para un tratamiento más detallado de este y los rangos de frecuencia anteriores, consulte el espectro electromagnético ).

Computadoras [ editar ]

Más información sobre por qué la frecuencia, incluso para gigahercios (GHz), etc., es un indicador de velocidad defectuoso para computadoras: Mito de megahercios

En las computadoras, la mayoría de las unidades de procesamiento central (CPU) están etiquetadas en términos de su frecuencia de reloj expresada en megahercios (10 6 Hz) o gigahercios (10 9 Hz). Esta especificación se refiere a la frecuencia de la señal del reloj maestro de la CPU . Esta señal es una onda cuadrada , que es un voltaje eléctrico que cambia entre valores lógicos altos y bajos a intervalos regulares. Dado que el hercio se ha convertido en la unidad de medida principal aceptada por la población en general para determinar el rendimiento de una CPU, muchos expertos han criticado este enfoque, que afirman que es un punto de referencia fácilmente manipulable.. Algunos procesadores usan múltiples períodos de reloj para realizar una sola operación, mientras que otros pueden realizar múltiples operaciones en un solo ciclo. [17] Para las computadoras personales, las velocidades de reloj de la CPU han variado desde aproximadamente 1 MHz a fines de la década de 1970 ( computadoras Atari , Commodore , Apple ) hasta 6 GHz en los microprocesadores IBM POWER .

Varios buses de computadora , como el bus frontal que conecta la CPU y el puente norte , también operan en varias frecuencias en el rango de megahercios.

Múltiplos SI [ editar ]

SI múltiplos de hercios (Hz)
SubmúltiplosMúltiplos
ValorSímbolo SINombreValorSímbolo SINombre
10 −1 HzdHzdecihercios10 1 HzdaHzdecahercios
10 -2 HzcHzcentihercios10 2 HzhHzhectohercios
10 −3 Hzmegaherciomilihercios10 3 HzkHzkilohercio
10 −6 HzµHzmicrohercios10 6 Hzmegaherciomegahercio
10 −9 HznHznanohercios10 9 HzGHzgigahercios
10 -12 HzpHzpicohercios10 12 HzTHzterahercios
10 -15 HzfHzfemtohercios10 15 HzPHzpetahercios
10 −18 HzaHzattohercio10 18 HzEHzexahertz
10 −21 HzzHzzeptohercios10 21 HzZHzzettahercios
10 −24 HzyHzyoctohercios10 24 HzYHzyottahercios
Las unidades comunes con prefijo están en negrita.

Se cree que las frecuencias más altas de las que el Sistema Internacional de Unidades proporciona prefijos ocurren naturalmente en las frecuencias de las vibraciones mecánicas cuánticas de partículas de alta energía o, de manera equivalente, masivas, aunque estas no son directamente observables y deben inferirse de sus interacciones. con otros fenómenos. Por convención, estos normalmente no se expresan en hercios, sino en términos de la energía cuántica equivalente, que es proporcional a la frecuencia por el factor de la constante de Planck .

Hertz: caracteres Unicode. [18]
SímboloNombreNúmero Unicode
㎐Hertz (cuadrado HZ)U + 3390
㎑Kilohercio (KHZ cuadrado)U + 3391
㎒Megahercios (cuadrado MHZ)U + 3392
㎓Gigahercios (GHZ cuadrado)U + 3393
㎔Terahercios (THZ cuadrado)U + 3394

Ver también [ editar ]

  • Corriente alterna
  • Ancho de banda (procesamiento de señales)
  • Sintonizador electrónico
  • FLOPS
  • Cambiador de frecuencia
  • Frecuencia normalizada (unidad)
  • Órdenes de magnitud (frecuencia)
  • Función periódica
  • Radianes por segundo
  • Velocidad
  • Bloque de compatibilidad Unicode CJK que incluye unidades SI comunes para frecuencia

Notas y referencias [ editar ]

  1. ^ "hercios". (1992). Diccionario de la herencia americana de la lengua inglesa (3ª ed.), Boston: Houghton Mifflin.
  2. ^ "Folleto SI: El sistema internacional de unidades (SI) § 2.3.1 Unidades base" (PDF) (en inglés y francés) (9ª ed.). BIPM . 2019. p. 130 . Consultado el 2 de febrero de 2021 .
  3. ^ "Folleto SI: El Sistema Internacional de Unidades (SI) § Apéndice 1. Decisiones de la CGPM y el CIPM" (PDF) (en inglés y francés) (9ª ed.). BIPM . 2019. p. 169 . Consultado el 2 de febrero de 2021 .
  4. ^ Mohr, JC; Phillips, WD (2015). "Unidades adimensionales en el SI". Metrologia . 52 (1): 40–47. arXiv : 1409.2794 . Bibcode : 2015Metro..52 ... 40M . doi : 10.1088 / 0026-1394 / 52/1/40 . S2CID 3328342 . 
  5. ^ Molinos, IM (2016). "En las unidades de radianes y ciclo para el ángulo del plano de cantidad". Metrologia . 53 (3): 991–997. Código Bib : 2016Metro..53..991M . doi : 10.1088 / 0026-1394 / 53/3/991 .
  6. ^ "Las unidades del SI necesitan reforma para evitar confusiones" . Editorial. Naturaleza . 548 (7666): 135. 7 de agosto de 2011. doi : 10.1038 / 548135b . PMID 28796224 . 
  7. ^ PR Bunker; IM Mills; Per Jensen (2019). "La constante de Planck y sus unidades". J Quant Spectrosc Radiat Transfer . 237 : 106594. Bibcode : 2019JQSRT.23706594B . doi : 10.1016 / j.jqsrt.2019.106594 .
  8. ^ Guía NIST de unidades SI - 9 reglas y convenciones de estilo para los nombres de las unidades ortográficas , Instituto Nacional de Estándares y Tecnología
  9. ^ "(d) El hercio se usa solo para fenómenos periódicos, y el becquerel (Bq) se usa solo para procesos estocásticos en actividad referida a un radionúclido". "BIPM - Tabla 3" . BIPM . Consultado el 24 de octubre de 2012 .
  10. ^ "Folleto de SI, sección 2.2.2, párrafo 6" . Archivado desde el original el 1 de octubre de 2009.
  11. ^ "Historia de IEC" . Iec.ch . Consultado el 6 de enero de 2021 .
  12. ^ Cartwright, Rufus (marzo de 1967). Beason, Robert G. (ed.). "¿El éxito estropeará a Heinrich Hertz?" (PDF) . Electrónica ilustrada . Publicaciones de Fawcett, Inc. págs. 98–99.
  13. ^ Ernst Terhardt (20 de febrero de 2000). "Región espectral dominante" . Mmk.e-technik.tu-muenchen.de. Archivado desde el original el 26 de abril de 2012 . Consultado el 28 de abril de 2012 .
  14. ^ "Ondas sonoras del agujero negro - Dirección de misión científica" . science.nasa.go.
  15. ^ Las vibraciones atómicas son típicamente del orden de decenas de terahercios.
  16. ^ "Ondas sonoras del agujero negro - Dirección de misión científica" . science.nasa.go.
  17. ^ Asaravala, Amit (30 de marzo de 2004). "Buen Riddance, Gigahertz" . Cableado . Consultado el 28 de abril de 2012 .
  18. ^ Consorcio Unicode (2019). "El estándar Unicode 12.0 - Compatibilidad CJK ❰ Rango: 3300—33FF ❱" (PDF) . Unicode.org . Consultado el 24 de mayo de 2019 .

Enlaces externos [ editar ]

  • Folleto SI: Unidad de tiempo (segundo)
  • Consejo Nacional de Investigación de Canadá: reloj de fuente de cesio
  • Consejo Nacional de Investigación de Canadá: estándar de frecuencia óptica basado en un solo ion atrapado
  • Consejo Nacional de Investigación de Canadá: peine de frecuencia óptica
  • Laboratorio Nacional de Física: Relojes atómicos ópticos de tiempo y frecuencia
  • Generador de tonos en línea