Sistema de referência

Explicamos o que é um sistema de referência em física, para que serve e suas diferentes concepções na mecânica clássica e relativística.

dimensões do sistema de referência profundidade altura comprimento
Um sistema de referência pode ter de uma a quatro dimensões.

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

sistema de referência de ponto de vista
Sem um sistema de referência podemos confundir as dimensões dos objetos.

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.

Continue com: Tempo na física

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.