¿Qué es un hercio (Hz)?
El hercio (Hz) es la unidad estándar de frecuencia en el Sistema Internacional de Unidades (SI). Es una unidad derivada basada en el segundo (s), una de las siete unidades base del estándar SI. Las unidades base, a su vez, se construyen a partir de las siete constantes definitorias del SI. La ecuación del SI para el hercio es Hz = s-1 (también escrito como Hz = 1/s). En la práctica, esto significa que un hercio es equivalente a 1 ciclo de forma de onda por segundo, cuando se aplica a la radiación electromagnética (EM) o al sonido y otras vibraciones. El hercio sustituye al término anterior de «ciclo por segundo».
El hercio se utiliza para medir frecuencias específicas. La frecuencia en este sentido se refiere al número de ciclos de onda que pasan por un punto dado en un segundo, representando cada ciclo una unidad de tiempo. Los ciclos de onda suelen representarse como formas de onda sinusoidales, como en la siguiente ilustración.
La línea azul curvada representa la forma de onda a medida que viaja en un intervalo de un segundo, moviéndose entre alternancias positivas y negativas. Las alternancias positivas se sitúan por encima del eje y las negativas por debajo. Un ciclo completo incluye dos alternancias consecutivas, una positiva y otra negativa. En este caso, hay 10 ciclos completos, y cada ciclo tarda 0.1 segundos en pasar por un punto determinado. En conjunto, los ciclos suman 10 por segundo, lo que da como resultado una frecuencia de 10 Hz.
Las frecuencias de las ondas son inversamente proporcionales a sus longitudes de onda. Cuanto mayor es la longitud de onda, menor es la frecuencia. Cuanto más corta es la longitud de onda, más alta es la frecuencia. Por ejemplo, una onda de radio con una frecuencia de 3 × 107 Hz tiene una longitud de onda de unos 10 metros (m). Sin embargo, una onda de radio con una frecuencia de 3 × 108 Hz tiene una longitud de onda de sólo 1 m. Esto significa que la segunda onda de radio tiene una frecuencia 10 veces mayor que la primera, pero una longitud de onda de sólo una décima parte.
La unidad de medida del hercio debe su nombre a Heinrich Hertz (1857-1894), físico alemán al que se atribuye la confirmación de la teoría del electromagnetismo de James Clerk Maxwell. Hertz realizó una serie de experimentos que demostraron la existencia de la radiación electromagnética.
Multiplicadores de hercios comunes
Las frecuencias y longitudes de onda varían sustancialmente de una forma de onda a otra. Por ejemplo, los rayos gamma pueden tener frecuencias superiores a 1020 Hz y longitudes de onda inferiores a 10-12m. Sin embargo, las ondas de radio, que se sitúan en el otro extremo del espectro EM, pueden tener frecuencias inferiores a 3000 Hz y longitudes de onda superiores a 10000 kilómetros.
Debido a las variaciones en las formas de onda y su rango de valores, los hercios se expresan comúnmente en multiplicadores:
- attohercios = 10-18 Hz
- femtohercios = 10-15 Hz
- picohercios = 10-12 Hz
- nanohercios = 10-9 Hz
- microhercios = 10-6 Hz
- milihercios = 10-3 Hz
- kilohercios = 103Hz
- megahercios = 106 Hz
- gigahercios = 109 Hz
- terahercios = 1012 Hz
- petahercios = 1015 Hz
- exahercios = 1018 Hz
Existen otros multiplicadores, pero los que se enumeran aquí incluyen los que se utilizan con más frecuencia, además de varios que no son tan comunes. Algunos recursos no utilizan estos multiplicadores, sino que se refieren a los hercios en notación científica. Por ejemplo, en lugar de decir 10 terahercios, pueden utilizar 1e+13, 1 x 1013 o simplemente 1013.
¿Para qué sirve un hercio?
El hercio se utiliza a menudo para medir la frecuencia de la radiación electromagnética. Podemos encontrar ejemplos de su uso en nuestra vida cotidiana. En Estados Unidos, por ejemplo, el suministro eléctrico doméstico común tiene una frecuencia de 60 hercios, lo que significa que la corriente cambia de dirección o polaridad 120 veces, o 60 ciclos por segundo. En Europa, la frecuencia estándar es de 50 hercios, o 50 ciclos por segundo.
Las transmisiones de radiodifusión, como la radio AM y FM, tienen frecuencias mucho más altas, por lo que suelen expresarse en kilohercios o megahercios. Según la Comisión Federal de Comunicaciones de EE.UU., la banda de radio AM en este país va de 540 kHz a 1700 kHz, y la banda de radio FM va de 88.0 MHz a 108.0 MHz.
El hercio también suele utilizarse para medir las vibraciones, en particular el sonido acústico. El rango de audición humana suele oscilar entre unos 20 Hz y 20 kHz. Sin embargo, muchos factores pueden contribuir a lo que una persona puede oír realmente, como la edad, las enfermedades o la exposición repetida a ruidos fuertes. Cada nota musical tiene también su propia frecuencia, que se denomina tono. Por ejemplo, el tono del Do central de un piano es de 263 Hz. El hercio también se utiliza para referirse a los controles de sonido individuales de un ecualizador, como los subgraves o los agudos-medios, que aíslan rangos de frecuencia específicos.
Los hercios también se utilizan en informática, aunque de forma ligeramente distinta a la radiación electromagnética o las vibraciones. Por ejemplo, una de las especificaciones clave para describir la CPU de una computadora es su velocidad de reloj. En los procesadores actuales, la velocidad de reloj suele medirse en gigahercios. La velocidad de reloj indica el número de ciclos de pulsos que la CPU puede ejecutar por segundo. Cuanto mayor es la velocidad de reloj, más instrucciones puede procesar la CPU por segundo, lo que se traduce en tiempos de carga más rápidos y un mejor rendimiento.