A student reading a book over a background of equations
Análisis Gráfico Coordenadas Estrategias Física Gráfica Matemática Movimiento Movimiento

Marco de Referencia y Movimiento

September 24, 2023
Elba M Sepulveda
Aeroplano, airplane
Aeroplano, airplane en Pixabay por Cocoparisienne en https://pixabay.com/es/photos/double-decker-avi%C3%B3n-monta%C3%B1as-niebla-2795557/

Objetivos

Al terminar esta lección:

  • Explicarás los pasos en el estudio del movimiento.
  • Identificarás el marco de referencia en un sistema coordenado.
  • Describirás las coordenadas de referencia.

Elba M Sepulveda

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Pasos en el estudio del movimiento

El primer paso en el estudio del movimiento es establecimiento de un marco de referencia.  El mismo nos ayuda a establecer parámetros relacionados con la localización en el espacio. Por ejemplo, en la descripción del movimiento de un objeto requiere la descripción de la posición del objeto.  Un marco de referencia consiste de un sistema de coordenadas que ayuda a describir la posición del objeto. La figura muestra varias posiciones de un mismo objeto.

Unas caritas felices amarillas ubicadas en un plano cartesiano que es el marco referencia.
Unas caritas felices amarillas ubicadas en un plano cartesiano que es el marco referencia.
Unas caritas felices amarillas ubicadas en un plano cartesiano que es el marco referencia.
Unas caritas felices amarillas ubicadas en un plano cartesiano que es el marco referencia.

Posiblemente el utilizar como referencia el eje de x y el de y pueda ofrecernos una idea de como fue su movimiento. Para simplificar el sistema podemos considerar cuánto se aleja cada una del eje de Y.

Unas caritas felices amarillas ubicadas en un plano cartesiano que es el marco referencia pero esta vez tiene unas flechas verdes que señalan la distancia en el eje de y.
Unas caritas felices amarillas ubicadas en un plano cartesiano que es el marco referencia pero esta vez tiene unas flechas verdes que señalan la distancia en el eje de y.
Unas caritas felices amarillas ubicadas en un plano cartesiano que es el marco referencia pero esta vez tiene unas flechas verdes que señalan la distancia en el eje de x.
Unas caritas felices amarillas ubicadas en un plano cartesiano que es el marco referencia pero esta vez tiene unas flechas verdes que señalan la distancia en el eje de x.

En el eje de X vemos como objetos se alejan del este eje de acuerdo con la siguiente imagen. Esto resulta en el establecimiento de una coordenadas que utilizan de marco de referencia los ejes de X y de Y. Por esta razón se utiliza el origen del eje cartesiano como marco de referencia.

Coordenadas de referencia

Un punto en una línea, puede ser descrito con una coordenada. Mientras que un punto en un plano, se localiza con dos coordenadas y se requiere de tres coordenadas para localizar un punto en el espacio. Un sistema de coordenadas utilizado para determinar la posición de un objeto consiste de un punto fijo de referencia, llamado el origen y un conjunto de ejes con una escala apropiada.  Observa la siguiente figura:

Un observador en reposo observa el evento de dejar caer una bola desde un avión. Los eventos observados son diferentes ya que su marco de referencia es diferente. Es decir en una el observador está en reposo mientras en el otro el observador está en movimiento. Su marco de referencia es distinto.
Un observador en reposo observa el evento de dejar caer una bola desde un avión. Los eventos observados son diferentes ya que su marco de referencia es diferente. Es decir en una el observador está en reposo mientras en el otro el observador está en movimiento. Su marco de referencia es distinto.

Observador en reposo o movimiento

La figura muestra la forma en que un observador en reposo ve un objeto en caída libre.  Para este observador el evento es uno que ocurre de forma lineal por que tanto él como el objeto en caída libre se mueven sobre la Tierra a la misma velocidad.  Mientras en la parte superior vemos un avión que se mueve a velocidad constante. 

Caida libre para un observador en reposo.
Caida libre para un observador en reposo.
Caida libre para un observador en movimiento.
Caida libre para un observador en movimiento.
Un observador en reposo observa el evento de dejar caer una bola desde un avión. Los eventos observados son diferentes ya que su marco de referencia es diferente. Es decir en una el observador está en reposo mientras en el otro el observador está en movimiento. Su marco de referencia es distinto.
Un observador en reposo observa el evento de dejar caer una bola desde un avión. Los eventos observados son diferentes ya que su marco de referencia es diferente. Es decir en una el observador está en reposo mientras en el otro el observador está en movimiento. Su marco de referencia es distinto.

Aceleración gravitacional

La figura muestra que cuando el objeto está en caída libre la aceleración que posee es la gravitacional. Por esta razón vemos una separación desigual entre los puntos. Comienzan bien cercanos unos de otros mientras que el tiempo pasa se alejan más cada vez. El marco de referencia sigue siendo el origen. Este es el punto de comienzo del evento.

Trayectoria del objeto

Para un observador que se encuentra dentro del avión ve la trayectoria del objeto, que se ha dejado caer, lo ve como la mitad de una parábola.  Esto significa que el marco de referencia, que en este caso también es el origen, depende del observador.

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