Explicamos o que é um sistema de referência em física, para que serve e suas diferentes concepções na mecânica clássica e relativística.
O que é um sistema de referência?
Quando falamos de um sistema de referência, normalmente nos referimos a um conjunto de convenções de que um observador precisa, dentro de um sistema físico-mecânico, para ser capaz de medir a posição e outras magnitudes físicas de um objeto em estudo.
Isso significa que um quadro de referência é o contexto necessário para compreender as dimensões e orientações de um objeto . Por exemplo, se olharmos para uma foto de um osso de dinossauro, é impossível saber o quão grande é se não tivermos escala . É por isso que réguas ou objetos são colocados ao lado dele, para estabelecer uma comparação. Este último é um modelo de referência para tamanho.
No entanto, a apreciação deste conceito em física depende da perspectiva específica a partir da qual é estudado:
- Na mecânica clássica. O sistema de referência é entendido como o sistema de coordenadas ortogonais com o qual podemos estudar um espaço euclidiano, como ocorre na geometria analítica . Por exemplo, os eixos de coordenadas que compõem os meridianos e paralelos com os quais imaginamos organizamos nosso planeta , permitem a construção de um sistema de referência global que hoje conhecemos como GPS ( Global Positioning System ) e que usa essas linhas imaginárias como referência para localizar um ponto dentro do globo.
- Na mecânica relativística. Por sistema de referência entendemos as coordenadas espaço-temporais que identificam qualquer evento físico de interesse, com base em quatro vetores de referência ortonormais: três espaciais (altura, comprimento , profundidade) e um temporal ( tempo ).
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Exemplo de sistema de referência
Um exemplo simples e clássico para entender o uso de sistemas de referência é baseado em uma espaçonave que decola da superfície da Terra .
Para quem o observa da superfície, o navio sobe e logo fica fora de vista, parecendo cada vez menor à medida que se afasta. Em vez disso, para o piloto, é a Terra que fica para trás , afastando-se da nave e ficando menor à medida que é deixada para trás. Para ambos, esse movimento será rápido e linear.
Mas para um terceiro observador localizado na Lua, o movimento do foguete pode parecer lento e distante , mínimo, mal ocorrendo, e ele só ganhará velocidade à medida que se aproximar em seu caminho. Essa diferença se deve ao fato de que um sistema de referência diferente é usado em cada caso.
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