Qué es un sistema de referencia

Conoce los sistemas de referencia, su definición y diferentes tipos.


Un sistema o marco de referencia es el conjunto de coordenadas espacio-temporales utilizadas para determinar la posición, velocidad y aceleración de un punto u objeto en el espacio. La magnitud, dirección y sentido de las magnitudes físicas mencionadas anteriormente, entre muchas otras, dependerá del sistema de referencia utilizado por lo que éste debe ser explicitado. Según su estado de movimiento, los marcos de referencia pueden ser inerciales o no inerciales, detallaremos las características de cada uno de ellos a continuación.

Definición

Si vamos en un auto, observamos que nuestros acompañantes no se mueven y que todo lo que rodea al auto ‘retrocede’, a diferencia de una persona parada en la calle quien verá que todas las personas al interior del auto avanzan y que todo el entorno permanece en reposo. Estas diferencias en la apreciación del movimiento se debe a que los sistema de referencia usados son distintos, en el primer caso se usó el auto como sistema de referencia y en el segundo la calle.

La trayectoria descrita por un objeto dependerá entonces del sistema o marco de referencia usado, éste es elegido de forma arbitraria por el observador y, en lo cotidiano, se elige de forma inconsciente el ojo del propio observador como origen del sistema de coordenadas usado como marco de referencia. Diremos por tanto que un sistema de referencia o marco de referencia es un conjunto de convenciones (coordenadas espacio-tiempo) usadas por un observador para poder establecer la posición, y otras magnitudes físicas, de un objeto o sistema físico.

De la definición anterior se deduce que la posición -velocidad, aceleración, etc.- será relativa a un sistema de referencia, por lo que los valores numéricos de las magnitudes físicas difieren de un sistema a otro, no obstante, siempre existirán relaciones matemáticas que permitan describir las magnitudes usando un marco de referencia distinto al en que fueron medidas originalmente.

Tipos de sistema de referencia

Como dijimos, un sistema de referencia es el sistema de coordenadas espaciales elegido por un observador para describir un movimiento, al igual que el observador, el sistema de referencia puede estar en reposo o en movimiento con velocidad constante o acelerado, de acuerdo a ello se dividirán en:

Sistema de referencia inercial

Diremos que un sistema de referencia es inercial si se cumplen las leyes de movimiento establecidas por Newton, esto quiere decir que la variación del momento lineal del objeto o sistema es igual a la sumatoria de las fuerzas aplicadas sobre él.

Dado un sistema de referencia inercial, cualquier otro sistema de referencia que esté a) desplazado una distancia fija respecto del primero, b) con los ejes de coordenadas girados o c) que se desplace con velocidad constante respecto del primero será también inercial.

Un ejemplo de este tipo de sistema de referencia es un tren en movimiento rectilíneo con velocidad constante.

Sistema de referencia no inercial

Diremos que un sistema de referencia es no inercial si las leyes de movimiento establecidas por Newton no se cumplen, esto quiere decir que la variación del momento lineal del objeto o sistema no es igual a la sumatoria de las fuerzas aplicadas sobre él.

Dado un sistema de referencia inercial, cualquier otro sistema de referencia que describa un movimiento acelerado respecto al primero será considerado no inercial.

La aceleración del sistema tiene varias causas, entre ellas están: a) cambio en el módulo de la velocidad, b) cambio en el sentido o dirección de la velocidad, c) un movimiento sobre sí mismo, d) una combinación de cualquiera de los anteriores.

Un ejemplo de este tipo de sistema de referencia es un ascensor en movimiento.