Sistema de referencia, reposo y movimiento
Viajás en un ómnibus por la avenida 18 de Julio. Para vos, la persona sentada al lado está quieta. Para alguien parado en la vereda, esa misma persona pasa a toda velocidad. ¿Quién tiene razón? En esta página vas a ver que los dos, y por qué.
Para ubicar un cuerpo hace falta un sistema de referencia
Si alguien te dice «el auto está en el kilómetro 60», no alcanza: ¿kilómetro 60 contado desde dónde? ¿Hacia qué lado se cuentan los kilómetros? Para dar la posición de un cuerpo (que tratamos como un punto) necesitamos acordar un punto de partida y un sentido.
Por ejemplo, en la ruta 1 podemos poner el origen en Montevideo (km 0) y tomar como positivo el sentido hacia Colonia. La posición se mide en metros o kilómetros y puede ser positiva o negativa.
Definí qué es un sistema de referencia y mencioná qué elementos se necesitan para describir la posición de un cuerpo en una recta, por ejemplo la ruta 1.
Definí qué es un sistema de referencia y mencioná qué elementos se necesitan para describir la posición de un cuerpo en una recta, por ejemplo la ruta 1.
Cambiar de origen cambia la posición
La posición depende del origen que elegimos. El cuerpo no se movió: cambió nuestra forma de medir.
Sobre una recta se toma el kilómetro 0 en Montevideo y se toma como sentido positivo el que va hacia Punta del Este. Un auto está en el km 60, otro en el km $-20$ y otro…
Sobre una recta se toma el kilómetro 0 en Montevideo y se toma como sentido positivo el que va hacia Punta del Este. Un auto está en el km 60, otro en el km $-20$ y otro en el km 130.
- a) Indicá en qué lugar de la recta está cada uno respecto de Montevideo.
- b) Si ahora se elige como origen el km 60, ¿cuál es la nueva posición de cada auto?
Reposo y movimiento son relativos
Camila viaja sentada en un ómnibus. Respecto del asiento su posición no cambia: está en reposo. Respecto de un kiosco de la vereda su posición cambia: está en movimiento. Las dos afirmaciones son verdaderas a la vez.
Por eso decimos que reposo y movimiento son conceptos relativos: no tienen sentido sin decir respecto de qué.
Camila viaja sentada en un ómnibus que avanza por la avenida 18 de Julio. Respondé: a) ¿Está Camila en reposo o en movimiento respecto del asiento? b) ¿Está en reposo o…
Camila viaja sentada en un ómnibus que avanza por la avenida 18 de Julio. Respondé:
- a) ¿Está Camila en reposo o en movimiento respecto del asiento?
- b) ¿Está en reposo o en movimiento respecto de un kiosco de la vereda?
Completá la frase y explicá por qué es cierta: «El reposo y el movimiento de un cuerpo son conceptos , porque dependen del sistema de referencia elegido».
Completá la frase y explicá por qué es cierta: «El reposo y el movimiento de un cuerpo son conceptos ______, porque dependen del sistema de referencia elegido».
La trayectoria también depende del observador
La trayectoria es la línea que va dibujando el cuerpo al moverse. Joaquín viaja en un auto a velocidad constante y deja caer una moneda. Para él, la moneda cae en línea recta hacia abajo, porque se mueve con el auto y comparte su movimiento horizontal. Para una persona parada al costado de la ruta, la moneda avanza junto con el auto mientras cae: describe una curva.
La moneda es la misma y la física es la misma. Cambia el sistema de referencia, y con él, la descripción.
Joaquín está sentado en un auto que viaja a velocidad constante por la ruta 1. Deja caer una moneda desde su mano hacia el piso del auto. a) Describí la trayectoria de…
Joaquín está sentado en un auto que viaja a velocidad constante por la ruta 1. Deja caer una moneda desde su mano hacia el piso del auto.
- a) Describí la trayectoria de la moneda vista por Joaquín.
- b) Explicá por qué para una persona parada al costado de la ruta la trayectoria no es la misma.
La velocidad también es relativa
Si dos movimientos tienen el mismo sentido, la velocidad de uno respecto del otro es la diferencia; si tienen sentidos opuestos, se suman los módulos. Y si el observador está en un cuerpo que se mueve, mide la velocidad del otro respecto de sí mismo.
Florencia está sentada en un banco de la Rambla. Pasa un ciclista a $5\ \text{m/s}$ hacia el este y, en el mismo sentido, un patinador a $3\ \text{m/s}$. a) Indicá con…
Florencia está sentada en un banco de la Rambla. Pasa un ciclista a $5\ \text{m/s}$ hacia el este y, en el mismo sentido, un patinador a $3\ \text{m/s}$.
- a) Indicá con qué velocidad se mueve el ciclista respecto de Florencia.
- b) Calculá con qué velocidad ve el patinador al ciclista, y en qué sentido.
- c) Explicá por qué las respuestas a) y b) son distintas aunque se trate del mismo ciclista.
Agustín viaja en un tren que avanza a $20\ \text{m/s}$ respecto de las vías. Dentro del tren, camina por el pasillo a $1\ \text{m/s}$ hacia la locomotora. a) Calculá su…
Agustín viaja en un tren que avanza a $20\ \text{m/s}$ respecto de las vías. Dentro del tren, camina por el pasillo a $1\ \text{m/s}$ hacia la locomotora.
- a) Calculá su velocidad respecto de las vías cuando camina hacia la locomotora y cuando camina hacia el último vagón.
- b) Calculá cuánto avanza respecto de las vías en 10 s en cada caso.
- c) Explicá por qué ambos observadores, el del tren y el de las vías, describen correctamente el movimiento de Agustín aunque sus resultados difieran.
¿Existe un movimiento absoluto?
Micaela está en un ómnibus detenido en un semáforo. El de al lado empieza a avanzar despacio y ella siente que el suyo retrocede. Si solo mira al ómnibus vecino, ese es su sistema de referencia: respecto de él, su ómnibus se aleja hacia atrás. Su cerebro lo interpreta como movimiento propio.
Para saber cuál se mueve respecto del suelo, tiene que mirar algo fijo a la Tierra: un poste, un cordón de la vereda, un cartel.
Pero ¿respecto de qué está en reposo ese poste? De la Tierra, que a su vez se mueve respecto del Sol. Siempre podemos encontrar otro sistema desde el cual el cuerpo se mueve. Por eso en física no hay un «movimiento absoluto»: siempre se describe respecto de un sistema elegido, y elegimos el más cómodo para el problema (casi siempre, el suelo).
Micaela está en un ómnibus detenido en un semáforo de Canelones. Sin que ella lo note, el ómnibus de al lado comienza a avanzar lentamente y por un momento siente que su…
Micaela está en un ómnibus detenido en un semáforo de Canelones. Sin que ella lo note, el ómnibus de al lado comienza a avanzar lentamente y por un momento siente que su propio ómnibus retrocede.
- a) Explicá esta sensación usando el concepto de sistema de referencia.
- b) Indicá qué elemento de referencia fijo podría mirar Micaela para saber cuál de los dos ómnibus se mueve realmente respecto del suelo.
- c) Discutí si tiene sentido decir que existe un «movimiento absoluto» y fundamentá tu postura.
Volvé al principio: la persona sentada al lado tuyo en el ómnibus está en reposo respecto de vos y en movimiento respecto de la vereda. Los dos observadores tienen razón, cada uno en su sistema de referencia.