La terza legge di Newton e la fisica segreta del tamburo

Risalenti al 4000 aC in Egitto, i tamburi sono lo strumento più antico conosciuto al mondo. Non solo le persone usano la batteria da molto tempo, ma anche le scimmie macaco usano la batteria per mostrare il dominio e comunicare. La batteria è stata utilizzata in tutto il mondo come mezzo di comunicazione o un modo per creare musica. Le persone che suonano la batteria fanno molto affidamento sulla fisica dietro di loro, ma molte persone non si rendono mai veramente conto di quanto la terza legge di Newton abbia luogo nella loro attività. Quando una persona suona la batteria, per dirla semplicemente, sta suonando la batteria in modi diversi in momenti diversi. La cosa principale che stanno facendo è far rimbalzare un bastone, una mano, una mazza o qualcosa di simile su un tamburo. Senza essere in grado di far rimbalzare qualcosa sul tamburo, il tamburo sarebbe drasticamente diverso, o addirittura inesistente al giorno d’oggi.

Sia le bacchette, le mazze, le mani, ecc., sia il trucco del tamburo stesso hanno ruoli importanti nella fisica del tamburo. Ad esempio, senza la terza legge di Newton, la bacchetta non rimbalzerebbe mai sul tamburo, lasciando i tamburi con un rumore sordo e blando. La terza legge di Newton afferma che ogni azione ha una reazione uguale e contraria. L’azione sarebbe i bastoncini che colpiscono il tamburo e la reazione uguale e opposta sono i bastoncini che rimbalzano sul tamburo. Mentre le bacchette spingono contro la pelle del tamburo, la pelle del tamburo spinge anche contro le bacchette con una forza uguale e opposta, lasciando il tamburo in risonanza con il suono e le bacchette di nuovo in aria. Ciò è possibile a causa della tensione nella membrana circolare della pelle del tamburo. La tensione rende più facile per le bacchette applicare più forza alla pelle del tamburo ed emettere un suono più forte mentre vengono spinte indietro per colpire di nuovo. Tamburi diversi hanno anche modi diversi in cui devono essere colpiti. Ad esempio, il rullante deve essere colpito al centro, mentre il timpano deve essere colpito vicino ai lati.

La membrana circolare ideale ha una frequenza fondamentale di ƒ1=0,765((√ T/σ)/D), dove ƒ = frequenza, T = tensione della membrana, σ = massa per unità e D = il diametro della membrana. Con questa frequenza ideale, è più facile ed efficiente staccare la bacchetta dal tamburo. Ritornando alla terza legge di Newton, quando è più efficiente staccare la bacchetta dalla pelle del tamburo, le forze delle bacchette e del tamburo sono completamente uguali e il tamburo emette un suono risonante mentre la bacchetta risale per essere usata per colpire il tamburo di nuovo.

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