Cómo calcular el período de una señal

Escrito por richard gaughan Google | Traducido por natalia navarro
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Cómo calcular el período de una señal
Las ondas del sonido son ondas de presión periódicas en el aire. (George Doyle/Stockbyte/Getty Images)

Un niño en un columpio, una campana al ser golpeada, una piedra arrojada a un estanque, todas estas situaciones tienen movimientos periódicos. Cuando existe una posición de equilibrio, como un columpio descansando en su punto más bajo, el sistema intentará corregir una perturbación volviendo a la posición de equilibrio. Cuando se le empuja a un niño en un columpio, el columpio volverá de nuevo a su punto de partida. En muchos sistemas, como en el columpio, volverá a su punto de equilibrio y luego irá a través de él. El tiempo que tarda el sistema en completar un ciclo completo es el período. Los principios del movimiento periódico son los mismos para las ondas sonoras, ondas de la luz periódicas y ondas de radio, que pueden transportar señales.

Nivel de dificultad:
Fácil

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Necesitarás

  • Un micrófono, antena u otro dispositivo de recepción de señal
  • Un osciloscopio u otro dispositivo de pantalla
  • Medios para realizar cálculos

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Instrucciones

    Comprendiendo el movimiento periódico

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    Familiarízate con las características de la señal. Cada fenómeno repetitivo cíclico tiene un patrón identificable. Para comenzar, la longitud de la onda es la "distancia" entre dos características idénticas en el patrón. Por ejemplo, la longitud de onda de un niño columpiándose sería la distancia total entre el punto más alto de la oscilación hacia atrás, al punto más alto en el movimiento hacia adelante, y de nuevo al punto más alto de nuevo hacia atrás. Ten cuidado al identificar un punto de partida para medir la longitud de onda; por ejemplo, el patrón no es el mismo cada vez que el niño se balancea a través del punto más bajo (uno va hacia delante y el otro va hacia atrás).

    Cómo calcular el período de una señal
    Un niño columpiándose experimenta un movimiento oscilante periódico, con una longitud de onda, velocidad y frecuencia. (Jupiterimages/Comstock/Getty Images)
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    Observa la velocidad del movimiento. La velocidad es determinada por la fuerza de recuperación (lo que sea que está empujando hacia atrás hacia una posición de equilibrio balanceado), Para el balanceo, es la gravedad. Para el sonido, es la presión en el aire. Para una cuerda vibrante, es la tensión de la cuerda. Para las ondas electromagnéticas como la luz y las señales de radio, la fuerza de recuperación se encuentra dentro de los campos eléctricos y magnéticos en sí.

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    Halla la frecuencia del movimiento. La frecuencia es el número de veces que el ciclo se repite, normalmente medido en Hercios, el cuál es "por segundos". Para medir la frecuencia del balanceo de un niño, por ejemplo, para treinta segundos podrías contar cuantas veces el niño pasa a través del punto más bajo moviéndose en dirección de avance. Si mides 7 "pases adelante" a través del punto más bajo en 30 segundos, la frecuencia será de 7/30 lo que es 0,23 Hz.

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    Identifica la relación entre la frecuencia, velocidad y la longitud de onda. Matemáticamente, la longitud de onda= velocidad / frecuencia. Ésto se complica un poco para el balanceo, ya que la "velocidad" está relacionada con la longitud de la cuerda y la aceleración de la gravedad, y también a las señales transportadas por las ondas de sonido o electromagnéticas, es la velocidad del sonido o la velocidad de la luz, respectivamente.

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    Ten en cuenta la relación entre la frecuencia y el período. La frecuencia y el período están relacionados por una relación muy simple: período = 1 / frecuencia o, viceversa, frecuencia = 1 / período.

    La medición directa

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    Elige el dispositivo de medida apropiado para el tipo de señal. No muchas señales se producen como la oscilación de un niño, por lo que necesitamos un dispositivo de medición adecuado para el tipo de señal. Para una onda de sonido, un micrófono sería una buena elección, mientras que para una onda de radio se necesitan una antena y un receptor.

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    Pon la señal en el osciloscopio. Los osciloscopios son dispositivos de medición probados y verdaderos, específicamente diseñados para medir señales periódicas, no obstante cualquier instrumento que registre la tensión como una función del tiempo puede ser utilizado para hacer estas mediciones.

    Cómo calcular el período de una señal
    Los osciloscopios son dispositivos útiles para la medición de señales periódicas. (Stockbyte/Stockbyte/Getty Images)
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    Ajusta la base de tiempo del osciloscopio para mostrar un número conveniente de ciclos completos de la señal periódica; de uno a cuatro ciclos suele ser lo conveniente.

  4. 4

    Identifica una característica específica de la señal y mide el tiempo entre las repeticiones de esta característica. Volviendo atrás al balanceo del niño, recuerda que ambas la posición y la dirección de la señal necesitan repetirse. Por ejemplo, el sitio donde la señal se cruza de lo positivo a lo negativo podría ser una buena elección. El tiempo entre repeticiones de una característica específica de la señal es el período.

    Cálculo

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    Determina la velocidad de la señal. Por ejemplo, las ondas de sonido viajan a unos 340 metros/segundo en condiciones estándar, mientras que las ondas electromagnéticas (como las ondas de luz) viajan a 300 millones de metros por segundo. Dada la relación entre la velocidad, frecuencia y longitud de onda descritas en la sección "La comprensión del movimiento periódico", conocer algunas de las características de una onda te permite calcular otras.

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    Determina la longitud de onda de la señal. Por ejemplo, la luz verdosa-amarilla tiene una longitud de onda de 550 nanómetros (500 billones de metros).

    Cómo calcular el período de una señal
    La luz amarilla tiene una longitud de onda de unos 500nm. (Ryan McVay/Photodisc/Getty Images)
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    Calcula la frecuencia de la señal. La frecuencia es igual a la velocidad dividida entre la longitud de onda. Por ejemplo, la frecuencia de la luz verdosa-amarilla será dada por (3,010^8 m/s) / (55010^-9 m) = 545*10^12 / s. Esto mide cuántas veces la señal se repite en cada segundo.

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    Invierte la frecuencia para conseguir el período. En este ejemplo, el período de la luz verdosa-amarilla es dada por 1/ (545*10^12 /s), lo que es igual a 1,83 * 10^-15 segundos.

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