Sistema de referencia

Te explicamos qué es un sistema de referencia en física, para qué sirve y sus diferentes concepciones en mecánica clásica y relativista.

¿Qué es un sistema de referencia?

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

Esto quiere decir que un sistema de referencia es el contexto necesario para comprender las dimensiones y orientaciones de un objeto. Por ejemplo, si observamos una foto de hueso de dinosaurio, es imposible saber qué tan grande es si carecemos de escala. Por eso se colocan reglas u objetos a su lado, para establecer una comparación. Esto último es un modelo de referencia para el tamaño.

Sin embargo, la apreciación de este concepto en la física depende de la perspectiva específica desde la cual se lo estudie:

• En la mecánica clásica. Se entiende por sistema de referencia al sistema de coordenadas ortogonales con que podemos estudiar un espacio euclideo, como ocurre en la geometría analítica. Por ejemplo, el eje de coordenadas que componen los meridianos y paralelos con que organizamos imaginariamente nuestro planeta, permiten la construcción de un sistema de referencia global que hoy en día conocemos como GPS (Global Positioning System) y que emplea estas líneas imaginarias como referencia para ubicar un punto dentro del globo.
• En la mecánica relativista. Por sistema de referencia entendemos las coordenadas espacio-temporales que identifican cualquier evento físico de interés, a partir de cuatro vectores ortonormales de referencia: tres espaciales (altura, longitud, profundidad) y uno temporal (tiempo).

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Ejemplo de sistema de referencia

Un ejemplo simple y clásico para entender el uso de los sistemas de referencia se plantea a partir de una nave espacial que despega de la superficie de la Tierra.

Para quien la observa desde la superficie, la nave asciende y pronto se pierde de vista, viéndose cada vez más pequeña a medida que se aleja. En cambio, para el piloto es la Tierra la que queda atrás, alejándose de la nave y volviéndose más pequeña conforme queda atrás. Para ambos este movimiento será veloz y lineal.

Pero para un tercer espectador ubicado en la Luna el movimiento del cohete puede parecer lento y distante, mínimo, apenas produciéndose, y solo cobrará velocidad a medida que se aproxime a él en su trayectoria. Esta diferencia se debe a que se utiliza un sistema de referencia distinto en cada caso.

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Referencias

• “Sistema de referencia” en Wikipedia.
• “Sistema de referencia” en Ministerio de Educación de España.
• “Cinemática 3D: Sistema de referencia” (video) en Cinematik3D.
• “Tema 4: Sistemas de referencia” en Universidad Castilla-La Mancha.