hercios

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hercios
Unidad de sistemaUnidad derivada del SI
Unidad deFrecuencia
SímboloHz
Lleva el nombre deEnrique Hertz
En unidades básicas del SIs -1
De arriba a abajo: luces parpadeando a frecuencias f =0,5 Hz ,1,0 Hz y2,0 Hz ; es decir, a 0,5, 1,0 y 2,0 destellos por segundo, respectivamente. El tiempo entre cada destello, el período  T, está dado por 1 ⁄ f (el recíproco de f  ); es decir, 2, 1 y 0,5 segundos, respectivamente.

El hercio (símbolo: Hz ) es la unidad de frecuencia en el Sistema Internacional de Unidades (SI) y se define como un ciclo por segundo . [1] [2] El hercio es una unidad derivada del SI cuya expresión en términos de unidades base del SI es s −1 , lo que significa que un hercio es el recíproco de un segundo. [3] Lleva el nombre de Heinrich Rudolf Hertz (1857–1894), la primera persona en proporcionar pruebas concluyentes de la existencia de ondas electromagnéticas . Los hercios se expresan comúnmente enmúltiplos : kilohertz (10 3  Hz , kHz), megahercios (10 6  Hz , MHz), gigahercios (10 9  Hz , GHz), terahercios (10 12  Hz , THz).

Algunos de los usos más comunes de la unidad se encuentran en la descripción de ondas sinusoidales y tonos musicales , particularmente los que se usan en aplicaciones relacionadas con la radio y el audio. También se utiliza para describir las velocidades de reloj a las que funcionan las computadoras y otros dispositivos electrónicos. Las unidades a veces también se utilizan como una representación de la energía de un fotón , a través de la relación de Planck E = h ν, donde E es la energía del fotón, ν es su frecuencia y la constante de proporcionalidad h es la constante de Planck .

Definición

El hercio se define como un ciclo por segundo . El Comité Internacional de Pesos y Medidas definió el segundo como "la duración de9 192 631 770 períodos de la radiación correspondientes a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio -133" [4] [5] y luego agrega: "Se sigue que el desdoblamiento hiperfino en el estado fundamental del el átomo de cesio 133 es exactamente9 192 631 770 hercios, ν(hfs Cs) =9 192 631 770  Hz ." La dimensión de la unidad hertz es 1/tiempo (1/T). Expresada en unidades SI básicas, la unidad es 1/segundo (1/s). Pueden surgir problemas porque la unidad de medida angular (radian) a veces se omite en el SI [6] [7] [8] [9]

En inglés, "hertz" también se usa como forma plural. [10] Como unidad SI, Hz puede tener el prefijo ; múltiplos de uso común 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" (normalmente lo que se cuenta es un ciclo completo);100 Hz significa "cien ciclos por segundo", y así sucesivamente. La unidad se puede aplicar a cualquier evento periódico; por ejemplo, se podría decir que un reloj marca las1 Hz , o se podría decir que un corazón humano late a1,2 Hz .

La tasa de ocurrencia de eventos aperiódicos o estocásticos se expresa en segundos recíprocos o segundos inversos (1/s o s- 1 ) en general o, en el caso específico de la desintegración radiactiva , en becquerelios . [11] Considerando que1 Hz es un ciclo por segundo,1 Bq es un evento de radionucleido aperiódico por segundo.

Aunque la velocidad angular , la frecuencia angular y la unidad hertz tienen la dimensión 1/T, la velocidad angular y la frecuencia angular no se expresan en hertz, [12] sino en una unidad angular apropiada, como el radián por segundo . Por lo tanto, se dice que un disco que gira a 60 revoluciones por minuto (rpm) gira a 2 π  rad/s o 1 Hz , donde el primero mide la velocidad angular y el segundo refleja el número de revoluciones completas por segundo. La conversión entre una frecuencia f medida en hercios y una velocidad angular ω medida en radianes por segundo es

y.

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

Historia

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. [13] Fue adoptado por la Conferencia General de Pesos 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 "kilomegaciclos por segundo" (kMc/s ). El término "ciclos por segundo" fue reemplazado en gran parte por "[14]

A veces se omitió la forma adjetival "por segundo", por lo que se utilizó "megaciclos" (Mc) como abreviatura de "megaciclos por segundo" (es decir, megahercios (MHz)). [15]

Aplicaciones

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

vibración

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 es capaz de percibir frecuencias que van desde20 Hz a20 000  Hz ; el humano adulto promedio puede escuchar sonidos entre20 Hz y16 000  Hz . [16] El rango de ultrasonido , infrasonido y otras vibraciones físicas, como las vibraciones moleculares y atómicas, se extiende desde unos pocos femtohercios [17] hasta el rango de los terahercios [18] y más allá. [19]

Radiación electromagnética

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

La radiación de radiofrecuencia generalmente se mide en kilohercios (kHz), megahercios (MHz) o gigahercios (GHz). La luz es una radiación electromagnética que tiene una frecuencia aún mayor y tiene frecuencias en el rango de decenas ( infrarrojo ) a miles ( ultravioleta ) de terahercios. La radiación electromagnética con frecuencias en el rango bajo de terahercios (intermedio entre las frecuencias de radio más altas normalmente utilizables y la luz infrarroja de onda larga) a menudo se denomina radiación de terahercios . Incluso existen 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 espectro electromagnético ).

Computadoras

En las computadoras, la mayoría de las unidades centrales de procesamiento (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 bajos y altos a intervalos regulares. Dado que el hercio se ha convertido en la principal unidad de medida 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. [20] Para las computadoras personales, las velocidades de reloj de la CPU han oscilado entre aproximadamente1 MHz a fines de la década de 1970 ( Atari , Commodore , computadoras Apple ) hasta6 GHz en 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.

SI múltiplos


SI múltiplos de hertz (Hz)
submúltiplos múltiplos
Valor símbolo SI Nombre Valor símbolo SI Nombre
10 −1 Hz dHz decihercios 10 1 Hz daHz decahercios
10 −2 Hz cHz centihercios 10 2 Hz Hz hectohercio
10 −3 Hz megahercio milihercios 10 3 Hz kHz kilohercio
10 −6 Hz µHz microhercios 10 6 Hz megahercio megahercio
10 −9 Hz nHz nanohercios 10 9 Hz GHz gigahercios
10 −12 Hz pHz picohercios 10 12 Hz THz terahercio
10 −15 Hz fHz femtohercios 10 15 Hz pH petahercios
10 −18 Hz aHz attohercios 10 18 Hz EHz exahercios
10 −21 Hz zHz zeptohercios 10 21 Hz ZHz zettahercios
10 −24 Hz yHz yoctohercio 10 24 Hz YHz yottahertz
Las unidades prefijadas comunes están en negrita.

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

Unicode

El bloque de compatibilidad CJK en Unicode contiene caracteres para unidades SI comunes para frecuencia. Estos están destinados a la compatibilidad con las codificaciones de caracteres de Asia oriental y no para su uso en documentos nuevos (que se esperaría que utilicen letras latinas, por ejemplo, "MHz"). [21]

  • U+3390 ㎐ HZ CUADRADO
  • U+3391 ㎑ KHZ CUADRADO
  • U+3392 ㎒ MHz CUADRADO
  • U+3393 ㎓ GHZ CUADRADO
  • U+3394 ㎔ TZ CUADRADOS

Véase también

Notas y referencias

  1. ^ "hercios". (1992). American Heritage Dictionary of the English Language (3.ª ed.), Boston: Houghton Mifflin.
  2. ^ "Hercio" .
  3. ^ "La referencia NIST sobre constantes, unidades e incertidumbre" .
  4. ^ "Folleto SI: El sistema internacional de unidades (SI) § 2.3.1 Unidades base" (PDF) (en inglés británico y francés) (9ª ed.). BIPM . 2019. pág. 130 . Consultado el 2 de febrero de 2021 .
  5. ^ "Folleto SI: El Sistema Internacional de Unidades (SI) § Apéndice 1. Decisiones de la CGPM y el CIPM" (PDF) (en inglés británico y francés) (9ª ed.). BIPM . 2019. pág. 169 . Consultado el 2 de febrero de 2021 .
  6. ^ Mohr, JC; Phillips, WD (2015). "Unidades adimensionales en el SI". Metrología . 52 (1): 40–47. arXiv : 1409.2794 . Bibcode : 2015Metro..52...40M . doi : 10.1088/0026-1394/52/1/40 . S2CID 3328342 . 
  7. ^ Molinos, IM (2016). "Sobre las unidades radianes y ciclos para el ángulo del plano cuantitativo". Metrología . 53 (3): 991–997. Código Bib : 2016Metro..53..991M . doi : 10.1088/0026-1394/53/3/991 .
  8. ^ "Las unidades SI necesitan una reforma para evitar confusiones" . Editorial. naturaleza _ 548 (7666): 135. 7 de agosto de 2011. doi : 10.1038/548135b . PMID 28796224 . 
  9. ^ Búnker de relaciones públicas; Molinos IM; Por Jensen (2019). "La constante de Planck y sus unidades". J Quant Spectrosc Radiat Transfer . 237 : 106594. Código Bib : 2019JQSRT.23706594B . doi : 10.1016/j.jqsrt.2019.106594 . S2CID 201264843 . 
  10. ^ Guía NIST para unidades SI - 9 reglas y convenciones de estilo para nombres de unidades de ortografía , Instituto Nacional de Estándares y Tecnología
  11. ^ "(d) El hertz 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 .
  12. ^ "Folleto SI, Sección 2.2.2, párrafo 6" . Archivado desde el original el 1 de octubre de 2009.
  13. ^ "Historia de la CEI" . Iec.ch. Archivado desde el original el 2 de junio de 2013 . Consultado el 6 de enero de 2021 .
  14. ^ Cartwright, Rufus (marzo de 1967). Beason, Robert G. (ed.). "¿El éxito echará a perder a Heinrich Hertz?" (PDF) . Electrónica ilustrada . Fawcett Publications, Inc. págs. 98–99.
  15. ^ Pellam, JR; Galt, JK (1946). "Propagación ultrasónica en líquidos: I. Aplicación de la técnica de pulso a medidas de velocidad y absorción a 15 megaciclos". El Diario de Física Química . 14 (10): 608–614. Código Bib : 1946JChPh..14..608P . doi : 10.1063/1.1724072 . disco duro : 1721.1 /5042 .
  16. ^ 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 .
  17. ^ "Ondas de sonido de agujero negro - Dirección de misión científica" . ciencia.nasa.go.
  18. ^ Las vibraciones atómicas suelen ser del orden de decenas de terahercios
  19. ^ "Ondas de sonido de agujero negro - Dirección de misión científica" . ciencia.nasa.go.
  20. ^ Asaravala, Amit (30 de marzo de 2004). "Buen viaje, gigahercios" . cableado _ Consultado el 28 de abril de 2012 .
  21. ^ Consorcio Unicode (2019). "El estándar Unicode 12.0: compatibilidad con CJK ❰ Rango: 3300—33FF ❱" (PDF) . Unicode.org . Consultado el 24 de mayo de 2019 .

Enlaces externos

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