1r ciclo Sistemas de referencia inerciales

[Lindilo]

Definiendo sistema de referencia inercial como aquel en el que se cumplen las leyes de Newton (F=ma).
Como fuerzas, pensando especialmente en las gravitatorias:


Si trato de considerar un sistema de referencia inercial ligado a una cuerpo, esto implica que el resultante de las fuerzas sobre el cuerpo es 0, porque no se mueve
en el sistema, al ser solidario con el cuerpo. Sin embargo que el resultante de fuerzas sea 0 es algo bastante poco realista, imaginandonos el universo como diversos cuerpos
que interacionan por fuerzas gravitatorias.


Se deduce así que no es posible encontrar un sistema de referencia inercial ligado a un cuerpo? Si es así, es posible encontrar en otra forma un sistema de referencia inercial?

[pod]

Re: Sistemas de referencia inerciales

A la práctica, se trata de utilizar un sistema de referencia "suficientemente" inercial, y eso será un concepto relativo a la precisión de tu experimento. Aquí mismo, en la Tierra, no estamos en un sistema de referencia inercial debido a la rotación de la misma. Sin embargo, en la mayoría de las situaciones cotidianas la no-inercialidad apenas se nota. Si estudiamos, por ejemplo, la trayectoria de una pelota de fútbol, la diferencia entre el cálculo teórico suponiendo un SRI será muy similar a si hacemos el mismo cálculo teniendo en cuenta la rotación de la Tierra. Seguramente, la diferencia sea mucho menor a la precisión de cualquier instrumento de medida. Por lo tanto, no tiene sentido hacer el cálculo de la forma más complicada si el resultado va a ser experimentalmente indiferenciable. De hecho, seguramente habrá otros efectos a tener en cuenta que afectan más que eso (p.e la fricción con el aire).

Por otro lado, si tienes un experimento extremadamente preciso (los hay, aunque pocos), o más frecuentemente, en situaciones donde el efecto de la no inercialidad se vuelve más importante y no puede ser ignorado. Por ejemplo, trayectorias balísticas de centenares de kilómetros de alcance. O incluso el propio movimiento de la atmósfera.

Antes de que te preguntes "entonces, ¿por qué nos enseñan los sistemas inerciales?". Se puede responder de dos maneras (como mínimo), según como se enfoque. Un primer enfoque seria recordar que a la práctica no podemos hacer es poner un observador en un sistema de referencia inercial; eso no significa que el sistema de referencia no exista desde un punto de vista teórico: existir, existe, sólo que nuestros observadores no están en ellos. Lo importante es que si sabemos cuál es la aceleración relativa entre un SRI hipotético y nuestro sistema de referencia real, entonces es sencillo hacer cálculos en el sistema de referencia real: es lo que tu habrás estudiado, o estudiarás pronto, con nombres del estilo "fuerza fictícea", "aceleración de Coriolis" o "aceleración centrípeta". Una vez sabemos hacer eso podemos añadir términos a la segunda ley de Newton que nos permiten hacer cálculos en el sistema de referencia no inercial (en efecto, esos términos lo que hacen es que sea equivalente a plantear la ecuación en el SRI hipotético).

El segundo enfoque es más epistemológico: La ciencia avanza cada vez un paso. Empezamos siempre con el sistema más sencillo posible y lo describimos tan bien como podemos. Pero es un sistema tan idealizado que, a la práctica, casi no se puede usar para predecir cosas; o sólo se puede utilizar con una precisión determinada. Después, pasamos a una teoría algo más complicada, que explica una situación un poco más general, un poco menos ideal. Sigue sin ser la "verdad absoluta" (si es que tal cosa existe), pero está un poco más cerca.

Lo bueno es que ésta nueva teoría no surge de la nada, es una evolución de la anterior. Así que si no se domina la teoría anterior, difícilmente se conocerá la siguiente. Y, por supuesto, si usamos la nueva teoría en el mismo contexto en que la anterior sí que funcionaba, el resultado debe ser casi el mismo. En caso contrario, tendríamos la nueva teoría debería ser descartada: si un experimento en que la teoría anterior explicaba bien, lo que no puede ser es que una teoría nueva ya no lo explique bien. Seria retroceder, no avanzar. Eso quiere decir que, incluso alguien que domine a fondo todas las teorías existentes, para cada situación concreta siempre elegirá la teoría que le sea más sencilla pero proporcione la precisión suficiente. Si yo tengo que estudiar el movimiento de una pelota de fútbol podría hacerlo usando sistemas de referencia no inerciales; o incluso podría coger un libro de relatividad general y calcularlo con todo detalle. Pero si al final mi instrumento de medida tiene una precisión de unos pocos puntos por ciento, todo ese alarde relativista sólo me habrá hecho perder el tiempo, porque la precisión extra que me habrá dado utilizar una teoría superior no se podrá comprobar con mi instrumento de medida.

Al final, parte del trabajo de un Físico siempre es conocer los límites de aplicabilidad de cada teoría, y seleccionar la que mejor vaya (que no siempre es la más avanzada).