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 que um observador necessita, dentro de um sistema físico mecânico, para poder medir a posição e outras grandezas físicas de um objeto em estudo.
Isto significa que um sistema de referência é o contexto necessário para compreender as dimensões e orientações de um objeto. Por exemplo, se olharmos a foto de um osso de dinossauro, é impossível saber qual o seu tamanho se não tivermos escala. É por isso que regras ou objetos são colocados ao lado deles, para estabelecer uma comparação. Este último é um modelo de referência em tamanho.
Porém, a apreciação deste conceito na física depende da perspectiva específica a partir da qual é estudado:
- Na mecânica clássica. Entende-se por sistema de referência 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 constituem os meridianos e paralelos com os quais organizamos imaginativamente o nosso planeta, permitem a construção de um sistema de referência global que hoje conhecemos como GPS (Sistema de Posicionamento Global) 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).
Pode ajudá-lo: Escala gráfica
Exemplo de sistema de referência
Um exemplo simples e clássico para entender o uso de sistemas de referência é apresentado a partir de uma nave espacial decolando da superfície da Terra.
Para quem observa da superfície, o navio sobe e logo desaparece de vista, parecendo cada vez menor à medida que se afasta. Em vez de, Para o piloto é a Terra que fica para trás, afastando-se do navio e diminuindo à medida que fica para trás. Para ambos esse movimento será rápido e linear.
Mas para um terceiro espectador localizado no Lua o movimento do foguete pode parecer lento e distante, mínimo, quase imperceptível, e só ganhará velocidade à medida que se aproxima em sua trajetória. Essa diferença se deve ao fato de que em cada caso é utilizado um sistema de referência diferente.
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Referências
- “Sistema de referência” na Wikipedia.
- “Sistema de referência” no Ministério da Educação de Espanha.
- “Cinemática 3D: Sistema de Referência” (vídeo) em Cinematik3D.
- “Tema 4: Sistemas de referência” na Universidade Castilla-La Mancha.