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FISICA I




      Neptalín Zárate Vásquez
Sistemas de Referencia
HABILIDADES
• Explica conceptos y tipos de
  movimiento involucrados en el
  movimiento de los cuerpos.
• Representa el movimiento de los
  cuerpos a través de gráficas o
  modelos matemáticos.
ACTITUDES Y VALORES
• Muestra disposición por involucrarse
  en actividades relacionadas a la
  asignatura.
• Presenta    disposición  al    trabajo
  colaborativo con sus compañeros.
• Valora la importancia del intercambio
  de opiniones respecto a conceptos y
  explicaciones      sobre   fenómenos
  naturales y cotidianos.
Un sistema de referencia o
marco de referencia es:
Un conjunto de convenciones
usadas por un observador
para poder establecer y medir
la posición y otras magnitudes
físicas de un objeto o sistema
físico en el tiempo y el espacio.
En         mecánica          clásica
frecuentemente se usa el término
para referirse a un sistema de
coordenadas ortogonales para el
espacio euclídeo (dados dos
sistemas de coordenadas de ese
tipo, existe un giro y una traslación
que relacionan las medidas de
esos       dos       sistemas      de
coordenadas).
En mecánica relativista se
 refiere   usualmente      al
 conjunto de coordenadas
 espacio-temporales      que
 permiten identificar cada
 punto del espacio físico de
 interés    y   el     orden
 cronológico de sucesos en
 cualquier evento
SISTEMA     DE REFERENCIA
               INERCIAL
Un sistema de referencia inercial es un
sistema de referencia en el que las leyes
del movimiento cumplen las leyes de
Newton, y por tanto, la variación del
momento lineal del sistema es igual a las
fuerzas reales sobre el sistema.
La descripción newtoniana de un
sistema     no-inercial    requiere     la
introducción de fuerzas ficticias o
inerciales.
El concepto de sistema de referencia
inercial también es aplicable a teorías
más generales como en la Teoría de la
Relatividad Especial donde también se
pueden introducir los sistemas inerciales.
En relatividad especial la caracterización
matemática no coincide con la que se da
en mecánica newtoniana, debido a que
la segunda ley de Newton tal como la
formuló Newton no se cumple en
relatividad
Formalmente un sistema de
referencia en relatividad se
puede definir a partir de
cuatro vectores ortonormales
(los tres espaciales y el
tiempo).
CARACTERÍSTICAS DE LOS SISTEMAS INERCIALES

• El  punto de referencia inicial es
arbitrario, dado un sistema de referencia
inercial,     cualquier    otro       sistema
desplazado respecto al primero a una
distancia fija sigue siendo inercial.
• La orientación de los ejes es
arbitraria, dado un sistema de referencia
inercial, cualquier otro sistema de
referencia con otra orientación distinta
del primero, sigue siendo inercial.
• El desplazamiento a velocidad lineal
constante,    dado     un    sistema    de
referencia inercial, cualquier otro que se
desplace con velocidad lineal y
constante, sigue siendo inercial.
• Por combinación de los tres casos
anteriores, tenemos que cualquier
sistema de referencia desplazado
respecto a uno inercial, girado y que se
mueva      a     velocidad       lineal  y
constante, sigue siendo inercial.
Un ejemplo: es un tren que
se mueve en un tramo de
vía rectilíneo con una
velocidad constante.
Sistema de Referencia No Inercial
 Un sistema de referencia es no inercial
  cuando en él no se cumplen las Leyes
  del movimiento de Newton. Dado un
  sistema de referencia inercial, un
  segundo sistema de referencia será no
  inercial    cuando     describa     un
  movimiento acelerado respecto al
  primero. La aceleración del sistema no
  inercial puede deberse a:
 Un cambio en el módulo de su velocidad de
  traslación (aceleración lineal).
 Un cambio en la dirección de su velocidad de
  traslación (por ejemplo en un movimiento de
  giro alrededor de un sistema de referencia
  inercial).
 Un movimiento de rotación sobre sí mismo
 Una combinación de algunos de los anteriores.
 Un ejemplo de sistema no inercial podría ser el
  correspondiente a un sistema de coordenadas
  "fijo en la Tierra", en el cual los movimientos de
  los cuerpos serían medidos respecto a puntos
  de la Tierra que estarían girando.
Sistemas de Referencia
Ejemplo:
 EJEMPLO 1. MOVIMIENTO CIRCULAR
Consideremos una plataforma giratoria dando vueltas con una
 velocidad angular , como la mostrada en la figura.
Sistemas de Referencia
Así, únicamente el observador
situado en el sistema de referencia no
inercial necesitará fuerzas ficticias
para explicar el movimiento.
Sin embargo, para un observador
situado en el sistema de referencia
(O, x, y, z) la única fuerza que
interviene en el movimiento del objeto
situado sobre la plataforma es la
tensión de la cuerda. La tensión de la
cuerda será la responsable de la
aceleración centrípeta que hará que
el objeto describa una trayectoria
circular, en lugar del movimiento
rectilíneo que seguiría en ausencia de
fuerzas.
Sistema de referencia de Galileo
La obra de Galileo permitió asumir la
existencia de un grupo particular de sistemas
de referencia, llamados inerciales o
galileanos, en los que los fenómenos
mecánicos sucedían de la misma manera y
las leyes tomaban la forma matemática más
simple posible. Galileo estableció, a través
de sus notables observaciones sobre reposo
y movimiento rectilíneo uniforme de cuerpos
libres de fuerza, que eran dos estados de
movimiento     equivalentes,    relativos  al
observador.
Además, postuló que en estos privilegiados
sistemas se cumplía que los fenómenos
mecánicos     sucedían    de   la    misma
forma, respondiendo a las mismas (idénticas)
leyes, por lo cual no era posible distinguir
mediante experiencias mecánicas cual de
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Sistemas de Referencia

  • 1. FISICA I Neptalín Zárate Vásquez
  • 3. HABILIDADES • Explica conceptos y tipos de movimiento involucrados en el movimiento de los cuerpos. • Representa el movimiento de los cuerpos a través de gráficas o modelos matemáticos.
  • 4. ACTITUDES Y VALORES • Muestra disposición por involucrarse en actividades relacionadas a la asignatura. • Presenta disposición al trabajo colaborativo con sus compañeros. • Valora la importancia del intercambio de opiniones respecto a conceptos y explicaciones sobre fenómenos naturales y cotidianos.
  • 5. Un sistema de referencia o marco de referencia es: Un conjunto de convenciones usadas por un observador para poder establecer y medir la posición y otras magnitudes físicas de un objeto o sistema físico en el tiempo y el espacio.
  • 6. En mecánica clásica frecuentemente se usa el término para referirse a un sistema de coordenadas ortogonales para el espacio euclídeo (dados dos sistemas de coordenadas de ese tipo, existe un giro y una traslación que relacionan las medidas de esos dos sistemas de coordenadas).
  • 7. En mecánica relativista se refiere usualmente al conjunto de coordenadas espacio-temporales que permiten identificar cada punto del espacio físico de interés y el orden cronológico de sucesos en cualquier evento
  • 8. SISTEMA DE REFERENCIA INERCIAL Un sistema de referencia inercial es un sistema de referencia en el que las leyes del movimiento cumplen las leyes de Newton, y por tanto, la variación del momento lineal del sistema es igual a las fuerzas reales sobre el sistema.
  • 9. La descripción newtoniana de un sistema no-inercial requiere la introducción de fuerzas ficticias o inerciales. El concepto de sistema de referencia inercial también es aplicable a teorías más generales como en la Teoría de la Relatividad Especial donde también se pueden introducir los sistemas inerciales.
  • 10. En relatividad especial la caracterización matemática no coincide con la que se da en mecánica newtoniana, debido a que la segunda ley de Newton tal como la formuló Newton no se cumple en relatividad
  • 11. Formalmente un sistema de referencia en relatividad se puede definir a partir de cuatro vectores ortonormales (los tres espaciales y el tiempo).
  • 12. CARACTERÍSTICAS DE LOS SISTEMAS INERCIALES • El punto de referencia inicial es arbitrario, dado un sistema de referencia inercial, cualquier otro sistema desplazado respecto al primero a una distancia fija sigue siendo inercial. • La orientación de los ejes es arbitraria, dado un sistema de referencia inercial, cualquier otro sistema de referencia con otra orientación distinta del primero, sigue siendo inercial.
  • 13. • El desplazamiento a velocidad lineal constante, dado un sistema de referencia inercial, cualquier otro que se desplace con velocidad lineal y constante, sigue siendo inercial. • Por combinación de los tres casos anteriores, tenemos que cualquier sistema de referencia desplazado respecto a uno inercial, girado y que se mueva a velocidad lineal y constante, sigue siendo inercial.
  • 14. Un ejemplo: es un tren que se mueve en un tramo de vía rectilíneo con una velocidad constante.
  • 15. Sistema de Referencia No Inercial Un sistema de referencia es no inercial cuando en él no se cumplen las Leyes del movimiento de Newton. Dado un sistema de referencia inercial, un segundo sistema de referencia será no inercial cuando describa un movimiento acelerado respecto al primero. La aceleración del sistema no inercial puede deberse a:
  • 16.  Un cambio en el módulo de su velocidad de traslación (aceleración lineal).  Un cambio en la dirección de su velocidad de traslación (por ejemplo en un movimiento de giro alrededor de un sistema de referencia inercial).  Un movimiento de rotación sobre sí mismo  Una combinación de algunos de los anteriores.  Un ejemplo de sistema no inercial podría ser el correspondiente a un sistema de coordenadas "fijo en la Tierra", en el cual los movimientos de los cuerpos serían medidos respecto a puntos de la Tierra que estarían girando.
  • 18. Ejemplo: EJEMPLO 1. MOVIMIENTO CIRCULAR Consideremos una plataforma giratoria dando vueltas con una velocidad angular , como la mostrada en la figura.
  • 20. Así, únicamente el observador situado en el sistema de referencia no inercial necesitará fuerzas ficticias para explicar el movimiento.
  • 21. Sin embargo, para un observador situado en el sistema de referencia (O, x, y, z) la única fuerza que interviene en el movimiento del objeto situado sobre la plataforma es la tensión de la cuerda. La tensión de la cuerda será la responsable de la aceleración centrípeta que hará que el objeto describa una trayectoria circular, en lugar del movimiento rectilíneo que seguiría en ausencia de fuerzas.
  • 22. Sistema de referencia de Galileo La obra de Galileo permitió asumir la existencia de un grupo particular de sistemas de referencia, llamados inerciales o galileanos, en los que los fenómenos mecánicos sucedían de la misma manera y las leyes tomaban la forma matemática más simple posible. Galileo estableció, a través de sus notables observaciones sobre reposo y movimiento rectilíneo uniforme de cuerpos libres de fuerza, que eran dos estados de movimiento equivalentes, relativos al observador.
  • 23. Además, postuló que en estos privilegiados sistemas se cumplía que los fenómenos mecánicos sucedían de la misma forma, respondiendo a las mismas (idénticas) leyes, por lo cual no era posible distinguir mediante experiencias mecánicas cual de ellos estaba en reposo y cual en movimiento……