Página 57 - Coordinación de Servicios de Información

1-44
CAPÍTULO 4
TRANSFORMACIÓN DE LOS VECTORES. BASES VECTORIALES
4.1. Marco de referencia o referencial
Los conceptos cinemáticos poseen una
cualidad de relatividad muy evidente. Por ejemplo,
todos nos percatamos de que la velocidad de un
automóvil con respecto a un tren que viaje paralela–
mente a él no es la misma que con respecto a un
observador apostado junto a las vías. El concepto de
velocidad es, pues, " relativo al observador".
Todo movimiento constituye una relación entre
al menos dos cuerpos. Uno de eUos es el móvil, cuyo
movimiento queremos describir u observa r, y el otro
cuerpo es el llamado "marco de referencia", desde
donde hacemos las mediciones que caracterizan
numéricamente el movimiento observado.
El marco de referencia o referencial es
aquel cuerpo rígido, o conjunto de cuerpos rígidos
en reposo relati vo mutuo, en donde se fijan los
instrumentos para la medición de toda cantidad
fís ica pertinente al fenómeno en observación.
El ma rco de referencia es nuestra "plata forma " de
observación de los fenómenos físi cos. El marco de
referencia más común en ingeniería es una porción de
la superficie terrestre. Le llamaremos el referellcial
Tierra. Cuando no se especifique explícitamente el
marco de referencia, supondremos que es este.
Dos marcos de referencia que estén en reposo
relativo mutuo son equ ivalen tes. Constituyen de
hecho un mismo referencial. Así, un laboratorio, un
edificio, etc., fijos a Tierra, son equivalentes al
referencial Tierra.
Por defini.ción, dos referenciales son d istintos si
están en mov imietlto relativo mutuo, es decir, si uno
de ellos se esta moviendo, según se observa desde el
otro.
El concepto de marco de referencia es
fundamental en física. Todas las can tidades físicas, en
particular las usadas en cinemática y dinámica para la
descripción y explicación de los movimientos, tienen
un sentido preciso solamente si se especifica el
referencial que les subyace.
El término obseroador se suele tomar en física
como sinónimo de reterencial. La expresión "según el
observador X" signjfica lo mismo que "según las
mediciones efectuadas con base en el referencial X". El
térm ino se aplica también cuando las mediciones se
registran automática mente, sin intervención humana.
Por ejemplo, si el referencial es un satélite artificial,
éste o sus instrumentos hacen las veces de
"observadores" (de fenómenos atmosféricos,
astrofísicos, meteorológicos, ete.).
La distinción entre referenciales tiene un
contenido físico fundamental: los valores experimen–
tales de las cantidades físicas siempre están asociados
a un refere ncial, en el sentido de que no se puede
afirmar a priori que tales medidas resulten las mismas
de ser efectuadas con base en un referencia l distinto.
La teoría física permite traducir valores
experimentales de un referencial a o tro. Podemos
medir una cantidad con base en un referencial A y
luego calcular el valor que le correspondería en o tro
referencial B. Por ejemplo, si las velocidades del
automóvil y el tren citados, con respecto a Tierra, son
respectivamente de 90 km/h Y 50 km/h, ambas en la
misma dirección, entonces la velocidad del au tomóvil
con respecto al tren es de 40 km/h. Por esta razón no
es necesario mantener instrumentos de medición en
todos los referencia les considerados. Más aun, muchas
veces conviene definir como referencial un objeto
pequei10 incapaz de albergar apa ratos de medida,
como por ejemplo un elemento de un mecanismo.
Demos olros ejemplos de referenciales.
El Sol se usa como marco de referencia para
describir los movimientos de los planetas del sistema
sola r.
Un avión en vuelo.
Cierto conjunto de estrellas, de las más lejanas
de la Tierra, sirve como marco para estudiar los
movimientos de cuerpos ce les~es. A éste se le
denomina el referencial de las estrellas fijas .
Un elevador en caída libre.
Una cabina centrífuga (para experi mentos de
fi siología).
La Vía Láctea, nuestra galaxia (para el
movimiento del Sol y otras estrellas).
Un vehículo acelerado en linea recta.
Un Carrusel.
La pluma de una grúa durante una maniobra.
Etc. Etc.