PRÁTICA DE ENSINO DE FÍSICA MODERNA
Referenciais inerciais e não inerciais
Os referenciais são sistema de coordenadas definidos por três dimensões, utilizados para definir posições dos objetos, e um relógio, para medida de tempo. Eles podem ser
inerciais ou não inerciais. Imagino que você esteja
se perguntado o que são sistemas de coordenadas? Como representá-los?
Um sistema de coordenadas é uma ferramenta matemática que nós utilizamos para localizar um objeto num espaço de “n” dimensões. O mais conhecido dos sistemas de coordenadas é o cartesiano. Este sistema, também conhecido como sistema ortogonal, é amplamente utilizado para determinar a posição de um ponto (objeto) no espaço de duas dimensões (plano). No plano cartesiano, o eixo x contém as abscissas e o eixo y contém as ordena-
das o par de coordenadas indicadas por (x, y), nesta ordem. Conforme você pode observar na figura 1 o plano cartesiano apresentado mostra a posição de três pontos no espaço.
Você saberia fazer a interpretação da figura 1? Conseguiria indicar a posição de objetos em um plano cartesiano como esse? No link indicado a seguir teste essa hipótese, e aprenda a localizar qualquer ponto em um gráfico usando os valores dos pares ordenados “x” e “y”.
Espero que essa primeira atividade tenha lhe ajudado a identificar a partir do plano cartesiano bidimensional a posição de alguns pontos em um gráfico, uma vez que saber identificar a posição de objetos no espaço lhe ajudará quando estivermos tratando de sistemas de referência com três coordenadas espaciais e uma temporal. Já que no inicio desta modalidade de ensino aprendemos o que é preciso para medir o espaço e o tempo.
Agora que você já sabe o que é e como identificar a posição de um objeto em um sistema de coordenadas, vamos entender o que são referenciais inerciais e não inerciais e como representá-los em um sistema de coordenadas de três dimensões.
Referenciais não inerciais são aqueles acelerados em relação a um referencial inercial, e isto implica que as leis de movimento de Newton não se aplicam a eles. Por exemplo, se um referencial está em movimento circular, ele é não inercial, visto que estásob a ação da força centrípeta. Dessa afirmação resulta que, devido ao seu movimento de rotação, a Terra não é, de fato, um referencial inercial. Além desse exemplo de referencial não inercial você poderá entender 'acessar o link' e ver um referencial não inercial (S´)com aceleração em relação a um referencail inercial (S).
Para relembrar o que vimos até o presente momento clique no botão “volta ao início”.
Referenciais Inerciais e não inerciais
Os referenciais inerciais são aqueles cuja lei da inércia se aplica, eles podem estar em repouso ou em movimento retilíneo uniforme, o que significa movimento com velocidade constante. É importante que você saiba que um referencial inercial absoluto não existe. Sua busca é inútil, como veremos mais adiante na teoria da relatividade especial. No entanto, em termos aproximativos, a Terra, para a maioria das aplicações pode ser considerada um referencial inercial, apesar de não o ser propriamente por possuir o movimento de rotação. Isso porque sempre que aplicarmos um sistema de coordenadas rigidamente ligamos a Terra está poderá ser considerada um referencial inercial.
As , que descrevem o movimento em sistemas mecânicos, tratam apenas de referenciais inerciais. Por exemplo, dois referenciais movendo-se com velocidades constantes, ou então dois referenciais, um parado e outro movendo-se uniformemente, são igualmente referenciais inerciais. Portanto é possível afirma que as leis de Newton são invariantes para quaisquer referenciais inerciais. Essa consideração é entendida como transformação de Galileu, válidas apenas para baixas velocidades.
Para entender mais sobre as transformações de Galileu leia o texto abaixo:
O teorema da adição das velocidades segundo a mecânica clássica.
Suponhamos que um trem se desloque sobre os trilhos com uma velocidade constante v, em metros por segundo, por exemplo. Suponhamos ainda que, no trem, um homem percorra o vagão no sentido do comprimento deste e na mesma direção de seu movimento, andando com velocidade w. Quão rapidamente, ou com que velocidade W, o homem, durante sua marcha, avança em relação ao leito da estrada? A única resposta possível parece resultar da seguinte consideração:
Se o homem permanece parado durante um segundo, em relação ao leito da estrada ele avançaria uma distância igual à velocidade do trem, v. Mas, na realidade, por estar marchando, durante este segundo ele percorre em relação ao vagão, e por conseguinte também em relação ao leito da estrada, a distância de w. No segundo que escolhemos, portanto, ele percorre ao todo, em relação ao leito da estrada, a distância
W = v + w.
Mais tarde veremos que este resultado, que expressa o teorema da adição das velocidades de acordo com a mecânica clássica, não pode ser sustentado. Portanto, na verdade, a lei que acabamos de escrever não é exata. Mas, por enquanto, admitiremos que ela seja válida.
