2. Introducción
En este trabajo realizaremos visiones a la Unidad: Movimiento. Veremos los distintos
Sistemas de Referencia, Magnitudes, y Relatividad y Transformaciones de Galileo.
3. Sistema de Referencia
Un sistema de referencia o marco de referencia es un conjunto de
convenciones usadas por un observador para poder medir la
posición y otras magnitudes físicas de un sistema físico y de
mecánica. Las trayectorias medidas y el valor numérico de muchas
magnitudes son relativas al sistema de referencia que se considere,
por esa razón, se dice que el movimiento es relativo. Sin embargo,
aunque los valores numéricos de las magnitudes pueden diferir de un
sistema a otro, siempre están relacionados por relaciones
matemáticas tales que permiten a un observador predecir los valores
obtenidos por otro observador.
4. Magnitudes Escalares
Un escalar es un tipo de magnitud física que se expresa por un solo
número y tiene el mismo valor para todos los observadores. Por ejemplo,
la temperatura de un cuerpo se expresa con una magnitud escalar.
Una magnitud física se denomina escalar cuando puede representarse
con un único número (única coordenada) invariable en cualquier sistema
de referencia. Así la masa de un cuerpo es un escalar, pues basta un
número para representarla (por ejemplo: 75 kg). Por el contrario una
magnitud es vectorial o más generalmente tensorial, cuando se necesita
algo más que un número para representarla completamente. Por ejemplo,
la velocidad del viento es una magnitud vectorial, ya que además de
su módulo (que se mide como una magnitud escalar), debe indicarse
también su dirección (norte, sur , este, etc.), que se define por un vector
unitario. En cambio, la distribución de tensiones internas de un cuerpo
requiere especificar en cada punto una matriz llamada tensor tensión y
por tanto el estado de tensión de un cuerpo viene representado por una
"magnitud tensorial"
5. Magnitudes Vectoriales
Frente a aquellas magnitudes físicas, tales como la masa, la presión,
el volumen, la energía, la temperatura, etc; que quedan completamente
definidas por un número y las unidades utilizadas en su medida, aparecen
otras, tales como el desplazamiento, la velocidad, la aceleración, la fuerza,
el campo eléctrico, etc., que no quedan completamente definidas dando
un dato numérico, sino que llevan asociadas una dirección. Estas últimas
magnitudes son llamadas vectoriales en contraposición a las primeras
llamadas escalares.
Las magnitudes vectoriales quedan representadas por un ente matemático
que recibe el nombre de vector. En un espacio euclidiano, de no más de
tres dimensiones, un vector se representa por un segmento orientado. Así,
un vector queda caracterizado por los siguientes elementos: su longitud
o módulo, siempre positivo por definición, y su dirección, la cual puede
ser representada mediante la suma de sus componentes
vectoriales ortogonales, paralelas a los ejes de coordenadas; o
mediante coordenadas polares, que determinan el ángulo que forma el
vector con los ejes positivos de coordenadas
6. Relatividad de Galileo
El principio de relatividad galileana es el reconocimiento del carácter
relativo del movimiento, fue formulado de modo más o menos explícito
por Galieo Galilei en 1638, que él mismo explicaba muy descriptivamente
del siguiente modo: Encerraos con un amigo en la cabina principal bajo
la cubierta de un barco grande, y llevad con vosotros moscas,
mariposas, y otros pequeños animales voladores... colgad una botella
que se vacíe gota a gota en un amplio recipiente colocado por debajo de
la misma... haced que el barco vaya con la velocidad que queráis,
siempre que el movimiento sea uniforme y no haya fluctuaciones en un
sentido u otro.... Las gotas caerán... en el recipiente inferior sin desviarse
a la popa, aunque el barco haya avanzado mientras las gotas están en el
aire... las mariposas y las moscas seguirán su vuelo por igual hacia cada
lado, y no sucederá que se concentren en la popa, como si cansaran de
seguir el curso del barco...Galileo Galilei.
7. Transformaciones de
Galileo
Una transformación de Galileo es un cambio de
coordenadas y velocidades que deja invariante las ecuaciones de
Newton. La condición anterior equivale a que la transformación entre
las coordenadas de un sistema de referencia inercial y otro sistema
inercial que se mueve respecto al primero sea también una
transformación de Galileo.