Explicamos qué es un sistema de referencia en física, para qué sirve y sus diferentes diseños en mecánica clásica y relativista.

sistema de referencia disensiones longitud de altura de profundidad
Un sistema de referencia puede tener entre una y cuatro dimensiones.

¿Qué es un sistema de referencia?

Cuando hablamos de un sistema de referencia, normalmente estamos hablando de un conjunto de convenciones que un observador necesita, en un sistema físico mecánico, para poder medir la posición y otras magnitudes físicas de un objeto en estudio.

Esto significa que un sistema de referencia es el contexto necesario para comprender las dimensiones y orientaciones de un objeto. Por ejemplo, si nos fijamos en una foto de hueso de dinosaurio, es imposible saber qué tan grande es si carecemos de escala. Es por eso que las reglas u objetos se colocan a su lado, para hacer una comparación. Este último es un modelo de referencia para el tamaño.

Sin embargo, la apreciación de este concepto en física depende de la perspectiva específica desde la que se estudia:

  • En mecánica clásica. Un sistema de referencia se define como el sistema de coordenadas ortogonales con el que podemos estudiar un espacio euclides, como es el caso de la geometría analítica. Por ejemplo, el eje de coordenadas que compone los meridianos y los paralelismos con los que imaginariamente organizamos nuestro planeta, permiten la construcción de un sistema de referencia global que hoy conocemos bajo el nombre de GPS (Sistema de posición global) y que utiliza estas líneas imaginarias como referencia para localizar un punto dentro del globo.
  • En mecánica relativista. Por sistema de referencia, nos referimos a las coordenadas espacio-temporales que identifican cualquier evento físico interesante, a partir de cuatro vectores ortonormales de referencia: tres vectores espaciales (altura, longitud, profundidad) y un evento temporal (tiempo).

Puede servirle: Escala gráfica

Ejemplo de un sistema de referencia

punto de vista del sistema de referencia
Sin un sistema de referencia, podemos confundir las dimensiones de los objetos.

Un ejemplo simple y clásico para entender el uso de sistemas de referencia se plantea a partir de una nave espacial despegando de la superficie de la tierra.

Para aquellos que lo observan desde la superficie, el barco sube y pronto lo pierde de vista, teniendo su ojo cada vez más pequeño a medida que se aleja. Por otro lado para el piloto, es la Tierra la que queda, alejándose de la nave y haciéndose más pequeño a medida que permanece. Para ambos, este movimiento será rápido y lineal.

pero para un tercer espectador situado en el luna El movimiento del cohete puede parecer lento y distante, mínima, apenas producida, y sólo cargará velocidad a medida que se acerque a ella en su trayectoria. Esta diferencia se debe al hecho de que en cada caso se utiliza un sistema de referencia diferente.

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