¿Qué es la frecuencia? Definición, fórmula y ejemplos

¿Cuál es la frecuencia de una onda?

Una onda es un tipo de perturbación que se mueve. Muchas ondas deben viajar a través de un medio como el aire o el agua; estas ondas se conocen como ondas mecánicas. Otro tipo de ondas, las ondas electromagnéticas, son capaces de viajar tanto a través de medios como a través del vacío. Las ondas tienen varias propiedades distintas que ayudan a describir su movimiento y energía, incluidas la frecuencia y la longitud de onda. En cuanto a qué es la frecuencia, se define, en sentido general, con qué frecuencia ocurre algo, o básicamente, con qué frecuencia ocurre una onda. La frecuencia de una onda es el número de ondas que pasan por un punto en un período de tiempo determinado. La frecuencia también se puede describir como el número de ondas que pasan por un punto en un segundo. Las ondas que se mueven más rápidamente tendrán una frecuencia más alta que las ondas que se mueven lentamente.

Unidades de frecuencia

La unidad de frecuencia es Hertz (Hz). La unidad se llama Hertz porque lleva el nombre de Heinrich Hertz, un físico alemán que descubrió las ondas de radio y confirmó la existencia de ondas electromagnéticas. Un hercio equivale a un ciclo de onda por segundo.

Ejemplos de frecuencia

Los diferentes tipos de ondas tienen diferentes frecuencias. Las ondas de mayor frecuencia tienen longitudes de onda más cortas, mientras que las ondas de menor frecuencia tienen longitudes de onda más largas. La frecuencia también corresponde a la energía: las ondas de alta frecuencia tienen mayor energía y las ondas de baja frecuencia tienen poca energía. La frecuencia de una onda determina cómo se percibe: si la onda es escuchada, visible, causa daños, etc. Las ondas con frecuencia extremadamente alta, como los rayos gamma, causan daños tremendos pero no se ven ni se escuchan porque la longitud de onda de estas ondas es pequeño.

Frecuencia de la luz

Las ondas de luz visible varían desde 430 billones de Hz, que es luz roja, hasta 750 billones de Hz, que es luz violeta. La frecuencia de la onda de luz determina qué color percibe el ojo humano. Ondas de menor energía, con frecuencias relativamente más bajas, lo que da como resultado colores “más cálidos” como el rojo, el naranja y el amarillo. A medida que aumenta la energía de las olas, también aumenta la frecuencia. Estas ondas de frecuencia relativamente más alta dan como resultado colores “más fríos” como el verde, el azul y el violeta. La luz visible progresa de baja frecuencia a alta frecuencia en el mismo orden que el color prismático: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, índigo y violeta. El ojo humano es capaz de ver ondas con frecuencias entre 405 billones de Hz y 790 billones de Hz. Las ondas que tienen frecuencias más altas que las ondas de luz espectral incluyen las ondas infrarrojas, los rayos X y los rayos gamma.

Frecuencia del sonido

En comparación con la luz visible, las ondas sonoras son ondas mecánicas de menor energía y, por tanto, tienen frecuencias más bajas. Las ondas sonoras se producen por vibraciones que viajan a través de un medio, normalmente aire. Las ondas sonoras oscilan entre 20 Hz y 20.000 Hz. En las ondas sonoras, la frecuencia es sinónimo de tono. Las frecuencias más bajas dan como resultado sonidos más graves, mientras que las frecuencias más altas dan como resultado sonidos más agudos. El sonido es capaz de viajar a través de medios distintos del aire, pero a menudo el medio distorsionará el sonido porque la onda se interrumpe.

Relación entre frecuencia y energía

Las ondas vienen en una variedad de frecuencias y longitudes de onda. La frecuencia y la longitud de onda de una onda son inversamente proporcionales, es decir, cuando una aumenta, la otra disminuye. La frecuencia y la longitud de onda de las ondas determinan la cantidad de energía que posee la onda. La frecuencia y la energía son directamente proporcionales; cuando la frecuencia de una onda aumenta, también aumenta la energía. Las ondas de muy baja frecuencia forman las ondas de sonido y de radio. Estas ondas tienen una energía relativamente baja. A medida que las longitudes de onda disminuyen y la frecuencia de las ondas aumenta, la energía también aumenta progresivamente. Las ondas de muy alta energía, como los rayos X y los rayos gamma, tienen frecuencias muy altas. Generalmente, la luz visible está formada por ondas de muy alta frecuencia. Como se mencionó anteriormente, los colores visibles “más cálidos” (rojo, naranja, amarillo) resultan de ondas visibles de frecuencia ligeramente más baja, mientras que los colores visibles “más fríos” (verde, azul, violeta) resultan de ondas visibles de frecuencia más alta.

La energía exacta contenida en una onda se puede calcular mediante la siguiente ecuación:

{eq}E = hf {/eq}

En esta ecuación, la variable h se conoce como constante de Planck. La Constante de Planck lleva el nombre de Max Planck, un físico que ganó el Premio Nobel en 1918 por su trabajo en el descubrimiento de cuantos de energía. La constante de Planck tiene un valor de {eq}6,62607015 \times 10^{-34} J\cdot Hz^{-1} {/eq}.

Resumen de la lección

La frecuencia es el número de ondas que pasan por un punto determinado en un segundo. La unidad de frecuencia se llama hercio (Hz), en honor al físico alemán que confirmó por primera vez la existencia de ondas electromagnéticas, Heinrich Hertz. La fórmula de la frecuencia es la velocidad de la onda dividida por la longitud de onda.

Frecuencia ={eq}\frac{v}{\lambda} {/eq}

Otra fórmula para la frecuencia implica dividir 1 por el período (T) de la onda.

{eq}F=\frac{1}{T} {/eq}

La frecuencia de una onda es directamente proporcional a la energía de la onda. Las ondas con altas frecuencias tienen mucha energía. Las ondas con bajas frecuencias tienen poca energía. La luz visible es producida por ondas electromagnéticas de frecuencia relativamente alta. La luz visible de baja frecuencia produce colores más cálidos como el rojo, el naranja y el amarillo. Las ondas de mayor frecuencia producen colores más fríos como el verde, el azul y el violeta. Las ondas sonoras son ondas mecánicas de baja frecuencia. Las ondas sonoras de frecuencia más baja producen sonidos más graves, mientras que las ondas sonoras de frecuencia más alta producen sonidos más agudos.