Sistema de referencia: eje coordenado

Ya que el espacio es homogéneo e isótropo —no presenta direcciones que posean propiedades especiales— es imposible definir la posición de un punto material respecto del espacio. Sin embargo resulta posible determinar la posición de un cuerpo con relación a otro. Por ejemplo, la posición de un foco en una habitación se prefija por su distancia al suelo y su distancia a las paredes. Con ayuda de estos tres números podemos definir la posición de cualquier otro cuerpo tanto en el interior de la habitación como fuera de esta.

Llamamos de referencia a un cuerpo inmóvil con relación al cual se define la posición de los demás cuerpos, Por regla, con el cuerpo de referencia se enlazan tres líneas perpendiculares entre sí, es decir, los ejes coordenados. La posición de un punto es caracterizada por las coordenadas x, y y z (fig. 1). 

Fig. 1. Ejes coordenados.

Al eje de x se denomina «eje de las abscisas», al eje y, «eje de las ordenadas» y al eje z, «eje de las z-coordenadas».

Denomínese entonces sistema de referencia un sistema de coordenadas enlazado con el cuerpo de referencia y un conjunto de relojes sincronizados, ubicados en diferentes puntos del sistema de coordenadas.

En principio, cualquier cuerpo puede tomarse en cuenta como de referencia, pero no todo sistema de referencia es igual de cómodo. Por ejemplo, es mejor considerar el movimiento de un automóvil en un sistema de referencia relacionado con la Tierra y no con el Sol o la Luna. Y al revés, el movimiento de los planetas es más oportuno examinarlo en un sistema de coordenadas precisamente con el Sol y no con la Tierra u otro planeta, ya que en el primer caso las leyes del movimiento serán descritas con mayor sencillez.

MOVIMIENTO RELATIVO

En el sistema de referencia prefijado un punto en movimiento describe una línea llamada trayectoria, y la noción de esta tiene sentido relativo; la forma de la trayectoria depende de la elección del sistema de referencia. De esto podemos decir que la velocidad asociada a tal punto también tendrá sentido relativo. Cuando se analizan cuerpos con velocidad constante o nula y se toman como sistema de referencia, lo anterior sería consecuencia de la teoría del movimiento relativo formulada por Galileo Galilei (1564-1642). Por ejemplo, sean dos cuerpos A y B que se mueven con velocidades constantes v y u respectivamente con respecto de la Tierra, entonces podemos decir que la velocidad de A respecto de B es:

si se mueven un una misma dirección

 

y la velocidad de B respecto de A es:

si se mueven un una misma dirección

En el primer caso tomaríamos al cuerpo A como sistema de referencia y en el segundo, al cuerpo B. De esto podemos deducir que el carácter de movimiento (velocidad) de un cuerpo depende del sistema de referencia que es escoja.

Por el momento solamente trataremos con sistemas de referencia que tiene velocidad nula o constante, a los cuales se les conoce como sistemas inerciales de referencia. Los otros casos serán tratados más adelante.

BIBLIOGRAFÍA

- YAVORSKY, B. M.; PINSKY, A. A., Fundamentos de física. Moscú: Mir, 1981.

- TÁRASOV, L.; TARÁSOVA, A., Preguntas y probemas de Física. Moscú: Mir, 1981.