La experiencia nos dice que un cuerpo en reposo, permanecerá en reposo. Asimismo, un objeto en movimiento tiende a reducir su velocidad, hasta que llega al estado de reposo. En ambos casos podemos observar la Primera Ley de Newton, pero con una pequeña variante. De hecho, esta variante es la razón por la cual las ondas de sonido se atenúan por completo a la distancia.
Veamos un ejemplo. Una guitarra es interpretada en dos ocasiones con la misma intensidad por parte del músico. Sin embargo, presenta una atenuación gradual conforme el dispositivo que capta su sonido se aleja de ella. Escuchemos el nivel de la misma grabación a dos posiciones y las diferencias de nivel generadas por la atenuación en la onda de sonido al propagarse a diferentes distancias. En la primera grabación el micrófono está más lejos que en la segunda.
Audio: Guitarra captada a 5cm de distancia
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Audio: Guitarra captada a 2m de distancia
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La Primera Ley de Newton dice que todo objeto en reposo, permanecerá en reposo; y que todo objeto en movimiento, seguirá en movimiento a la misma velocidad. En realidad ambas cláusulas se resumen en: la velocidad de todo objeto se mantiene constante, pues la velocidad de un objeto en reposo es cero metros por segundo.
Pero entonces, ¿por qué cuando rodamos una pelota por el piso, ésta llega a detenerse en un punto? ¿No debería seguirse moviendo a velocidad constante? De igual manera, ¿por qué la onda de sonido se atenúa a la distancia?
En realidad, la ley de Newton no es contradictoria con estas experiencias, sino más bien indica que hubo una fuerza adicional que causó la desaceleración de la pelota, así como la atenuación de la onda de sonido. Cuando la pelota rueda, ésta experimenta una fricción contra el piso y contra el aire.
Figura: Fricción experimentada por la pelota
De igual manera las moléculas de aire que vibran como resultado de la propagación de la onda de sonido, experimentan este tipo de fricción con el aire.
Figura: Fricción de las moléculas de aire
Fricción
La fricción es una fuerza con sentido opuesto al desplazamiento, causada en este caso por el rozamiento de la pelota, el piso y el aire. Por lo tanto, el vector de la fuerza causada por la fricción y el vector de la velocidad de la pelota se sumarán, resultando en una desaceleración hasta que la pelota llega al estado de completo reposo.
La fricción contra distintas superficies, o contra al aire mismo, existirá en todos los medios excepto uno: el vacío. Esto se debe a que en el vacío no hay partículas contra las cuales pueda haber rozamiento, y por consiguiente, no hay fricción. Por lo tanto, si empujáramos la pelota en el espacio, ésta continuaría su desplazamiento indefinidamente.
En algunos casos, se suele llamar “Ley de la Inercia” a la Primera Ley de Newton. Esto se debe a que la propiedad de un cuerpo de mantener su velocidad constante es llamada inercia. De nuevo, la experiencia nos dice que cuanto mayor sea la masa del objeto en movimiento, más difícil es detenerlo. La razón es que la inercia es directamente proporcional a la masa.
Ahora bien, ¿qué es la masa? La masa se refiere a la cantidad de materia en un cuerpo y se mide en kilogramos. Es importante distinguir entre masa y peso. El peso es la fuerza que experimenta un objeto al estar dentro del campo gravitacional de otro. Por lo tanto, un cuerpo con la misma masa tendrá diferente peso, dependiendo de la fuerza del campo gravitacional. Así, una persona de 80 kilogramos pesará más en la Tierra que en la Luna.
La fricción es una de las dos razones por la que las ondas se sonido se atenúan por completo luego de una distancia específica. Las partículas que vibran por la onda de sonido, experimentan fricción al rozarse con las partículas circundantes. Esto provoca que la energía acústica se transforme, resultando en la atenuación de la onda de sonido.
La segunda razón es la disminución de la intensidad sonora, concepto que estudiaremos más adelante.
