La tercera ley de Newton y la física secreta de la percusión

Los tambores, que se remontan al año 4000 a. C. en Egipto, son el instrumento más antiguo conocido en el mundo. Las personas no solo han estado usando tambores durante mucho tiempo, sino que los monos macacos también usan tambores para mostrar dominio y comunicarse. Los tambores se han utilizado en todo el mundo como un medio de comunicación o una forma de crear música. Las personas que tocan la batería dependen en gran medida de la física detrás de ellos, pero muchas personas nunca se dan cuenta realmente de cuánto se lleva a cabo la tercera ley de Newton en su actividad. Cuando una persona toca la batería, simplemente está tocando la batería de diferentes maneras en diferentes momentos. Lo principal que están haciendo es hacer rebotar un palo, una mano, un mazo o algo similar en un tambor. Sin poder hacer rebotar algo en el tambor, tocar el tambor sería drásticamente diferente, o incluso inexistente en la actualidad.

Tanto las baquetas, los mazos, las manos, etc., como la composición del propio tambor tienen un papel importante en la física de la percusión. Por ejemplo, sin la Tercera Ley de Newton, la baqueta nunca rebotaría en el tambor, dejando a los tambores con un ruido sordo y suave. La Tercera Ley de Newton establece que toda acción tiene una reacción igual y opuesta. La acción sería las baquetas golpeando el tambor, y la reacción igual y opuesta sería las baquetas rebotando en el tambor. A medida que las baquetas empujan contra el parche del tambor, el parche del tambor también empuja contra las baquetas con una fuerza igual y opuesta, dejando el tambor resonando con sonido y las baquetas de regreso en el aire. Esto es posible debido a la tensión en la membrana circular del parche. La tensión facilita que las baquetas apliquen más fuerza al parche y emitan un sonido más fuerte mientras se empujan hacia arriba para golpear nuevamente. Los diferentes tambores también tienen diferentes formas de golpearlos. Por ejemplo, la caja debe golpearse en el centro, mientras que el timbal debe golpearse cerca de los lados.

La membrana circular ideal tiene una frecuencia fundamental de ƒ1=0.765((√ T/σ)/D), donde ƒ = frecuencia, T = tensión de la membrana, σ = masa por unidad, y D = el diámetro de la membrana. Con esta frecuencia ideal, es más fácil y eficiente sacar la baqueta del tambor. Volviendo a la Tercera Ley de Newton, cuando es más eficiente sacar la baqueta del parche, las fuerzas de las baquetas y el tambor son completamente iguales y el tambor deja un sonido resonante cuando la baqueta vuelve a subir y se usa para golpear el tambor de nuevo.