Sistemas de Referencia (PSSC). Completo y en español.

Summary

Este guion de video explora la relatividad del movimiento y la importancia de los sistemas de referencia en la física. A través de experimentos como la caída de una bola en un carro en movimiento y la demostración de un péndulo de Foucault, se explica cómo el movimiento se percibe de manera diferente dependiendo del sistema de referencia. Se desafía la intuición al mostrar que en sistemas acelerados, como un carro acelerado o una mesa giratoria, las leyes de la inercia no son aplicables y surgen fuerzas ficticias. El guion también discute cómo la Tierra, aunque girando, actúa como un sistema inercial aproximado para la mayoría de los experimentos terrestres.

Takeaways

• 🔄 Todas las cosas parecen diferentes bajo diferentes sistemas de referencia, y todo movimiento es relativo.
• 🌐 El sistema de referencia más común es el que está fijo a la Tierra, donde generalmente consideramos las paredes y la superficie terrestre como fijas.
• 📏 La posición de un objeto se puede especificar usando líneas de referencia en un sistema de coordenadas bidimensionales.
• 🧲 En un experimento, una bola de acero cae directamente hacia abajo por gravedad cuando se solta en un sistema de referencia fijo.
• 🚂 Cuando se repite el experimento con un carro en movimiento constante, la trayectoria de la bola sigue siendo una línea recta hacia abajo desde el punto de soltar.
• 📹 A través de una cámara lenta, se puede observar que la trayectoria de la bola es una parábola, pero en un sistema de referencia fijo a la Tierra.
• 🚀 En un sistema de referencia que se mueve junto con el carro, la trayectoria de la bola parece una línea recta vertical, lo que demuestra la equivalencia de los sistemas de referencia en movimiento constante.
• 🏓 En un experimento con una ceja de hielo seca en un carro en movimiento constante, la ceja se mueve en línea recta, lo que indica que la velocidad relativa al carro es constante.
• 🌀 En un sistema de referencia en rotación, como una mesa giratoria, las fuerzas ficticias como la fuerza centrífuga pueden ser observadas, lo que contradice la ley de la inercia en un sistema inercial.
• 🌌 El péndulo de Foucault demuestra la rotación de la Tierra al mantener su plano de oscilación fijo con relación a las estrellas, mientras que la Tierra gira debajo.

Q & A

¿Qué es un sistema de referencia y cómo afecta la percepción de la realidad?

Un sistema de referencia es un marco utilizado para describir la posición y el movimiento de objetos en el espacio. Afecta la percepción de la realidad porque diferentes sistemas pueden mostrar la misma situación de maneras distintas, como se ve en el ejemplo de la moneda lanzada.

¿Por qué la pared que se mueve parece extraña para nosotros?

La pared se mueve de manera extraña porque estamos acostumbrados a pensar que la tierra y las paredes son fijas, y cualquier movimiento es relativo a ellas. Esto desafía nuestra percepción habitual.

¿Qué demuestra el experimento con la pelota y el electromagnete?

El experimento demuestra que la pelota cae directamente hacia abajo, independientemente del movimiento del carro, lo que refleja la idea de que el movimiento es relativo y que la gravedad actúa de manera constante en todos los sistemas de referencia.

¿Qué sucede cuando se repite el experimento con el carro en movimiento?

Cuando se repite el experimento con el carro en movimiento, la pelota sigue cayendo en el mismo punto, lo que muestra que, desde el punto de vista del carro, la pelota cae directamente hacia abajo, a pesar de que el carro esté en movimiento.

¿Cómo se ve el movimiento de la pelota en un sistema de referencia que se move con el carro?

En un sistema de referencia que se move con el carro, la trayectoria de la pelota parece una línea recta vertical, lo que indica que todos los sistemas de referencia que se mueven a velocidades constantes son equivalentes.

¿Qué es una fuerza ficticia y en qué sistemas de referencia aparecen?

Una fuerza ficticia es una fuerza que parece actuar sobre un objeto en un sistema de referencia acelerado, pero que no existe en un sistema inercial. Aparecen en sistemas de referencia que no son inerciales, como los que se aceleran o giran.

¿Qué es la aceleración centrípeta y cómo se relaciona con los sistemas no inerciales?

La aceleración centrípeta es la aceleración que un objeto experimenta hacia el centro de una circunferencia en la que se encuentra moviendo. Se relaciona con los sistemas no inerciales porque en estos sistemas, donde un objeto se mueve en un círculo, se necesita introducir la idea de una fuerza ficticia (fuerza centrífuga) para explicar el movimiento.

¿Cómo demuestra el péndulo de Foucault que la Tierra gira sobre sí misma?

El péndulo de Foucault demuestra que la Tierra gira sobre sí misma porque su plano de oscilación gira con relación a la Tierra, lo que indica que es la Tierra la que está en movimiento y no el espacio exterior.

¿Por qué la aceleración de la Tierra en su órbita es menor que la que experimenta en su eje?

La aceleración de la Tierra en su órbita es menor que la que experimenta en su eje porque la órbita es casi circular y la aceleración hacia el centro de una circunferencia es proporcional al cuadrado de la velocidad dividido por el radio de la circunferencia, lo que resulta en valores más pequeños para la órbita.

¿Qué implica ser un sistema inercial y cómo se relaciona con la ley de la inercia?

Ser un sistema inercial implica que la ley de la inercia es válida en él, es decir, que los objetos no experimentan cambios en su estado de movimiento a menos que sean sujetos a fuerzas externas. Todos los sistemas de referencia que se mueven a velocidad constante con respecto a un sistema inercial también son inerciales.

Outlines

00:00

🌐 Sistemas de Referencia y Movimiento Relativo

Este párrafo introduce la idea de cómo los sistemas de referencia pueden afectar nuestra percepción del movimiento. Se utiliza el ejemplo de una persona que se siente invertida y cómo al lanzar una moneda al aire, se puede interpretar de manera diferente según el sistema de referencia. Se explica que todo movimiento es relativo y se usa un ejemplo de un sistema de referencia con tres barras para ilustrar cómo el movimiento se percibe de manera diferente. Se hace un experimento con una bola y un carro para mostrar cómo la gravedad afecta el movimiento de la bola, tanto en un carro en movimiento constante como en uno acelerándose. Se concluye que todos los sistemas de referencia que se mueven a velocidad constante son equivalentes.

05:00

🔄 Experimentos de Movimiento en Sistemas de Referencia en Movimiento

Este párrafo describe un experimento donde se lanza una bola en un carro que se mueve a velocidad constante. Se observa que la bola cae en la misma ubicación independientemente del movimiento del carro, lo que demuestra la relatividad del movimiento. Se utiliza una cámara lenta para mostrar la trayectoria parábola de la bola y se compara con un sistema de referencia que se mueve junto con el carro, donde la trayectoria parece lineal. Se discute cómo los observadores pueden cambiar su sistema de referencia y cómo esto afecta su percepción del movimiento, utilizando un punto blanco que se mueve en un círculo como ejemplo.

10:03

🚀 Velocidad Relativa y Experimentos de Movimiento

Aquí se explora cómo la velocidad relativa de un objeto varía según el sistema de referencia desde el cual se mide. Se describe un experimento con una teja de hielo que se mueve en línea recta en un carro en movimiento constante. Se hace un segundo experimento con el carro acelerándose y se observa que la trayectoria de la teja cambia, lo que indica la importancia de la aceleración en la percepción del movimiento. Se introduce la idea de fuerzas ficticias en sistemas de referencia acelerados y se discute cómo la ley de la inercia no se aplica en estos sistemas.

15:05

🌀 Fuerzas Ficticias y Sistemas No Inerciales

Este párrafo se enfoca en la diferencia entre sistemas inerciales y no inerciales, y cómo las fuerzas ficticias surgen en los segundos. Se utiliza un experimento con una mesa giratoria para ilustrar cómo las fuerzas cambian según el sistema de referencia. Se discute la aceleración centrípeta y cómo se percibe una fuerza ficticia en un sistema de referencia giratorio. Se hace un paralelismo con la Tierra, que es un sistema inercial aproximado, y se muestra cómo las fuerzas ficticias son mínimas pero perceptibles en el ecuador terrestre.

20:06

🌌 Prueba con el Péndulo de Foucault

Este párrafo describe un experimento con el péndulo de Foucault, que demuestra la rotación de la Tierra. Se explica cómo el plano de oscilación del péndulo gira opuesta a la rotación de la Tierra, manteniéndose fijo con respecto a las estrellas. Se muestra cómo este fenómeno confirma que es la Tierra y no las estrellas las que se están moviendo. Se concluye que un sistema de referencia inercial es aquel donde la ley de la inercia es válida, y se destaca la importancia de entender los sistemas de referencia en la física.

25:09

📚 Conclusión sobre Sistemas de Referencia e Inercia

En este último párrafo, se resumen los conceptos clave sobre sistemas de referencia y la inercia. Se enfatiza que mientras la Tierra puede ser considerada un sistema inercial aproximado para la mayoría de los propósitos, existen sistemas de referencia más estables, como el de las estrellas. Se explica que en sistemas de referencia acelerado, es necesario introducir fuerzas ficticias para que las leyes de la física se mantengan constantes. Se subraya la importancia de comprender estos conceptos para la física y la astronomía.

Keywords

💡Sistema de referencia

Un sistema de referencia es un marco que utilizamos para describir la posición y el movimiento de objetos en el espacio. En el vídeo, se discute cómo las percepciones de movimiento y posición varían según el sistema de referencia que usamos, como se muestra cuando el doctor se refiere a cómo las paredes pueden parecerse a moverse si el sistema de referencia se invierte.

💡Movimiento relativo

El movimiento relativo es la idea de que el movimiento es siempre relativo a algo más. En el vídeo, se ilustra este concepto con la moneda lanzada y el ejemplo de la pared y el doctor, donde se muestra que todo movimiento es relativo y depende del sistema de referencia que elijas.

💡Inercia

La inercia es la tendencia de un objeto a resistirse al cambio en su estado de reposo o de movimiento uniforme en línea recta. En el vídeo, se menciona la ley de la inercia y cómo un objeto, como una bola, se moverá con una velocidad constante a menos que se aplique una fuerza sobre él.

💡Gravedad

La gravedad es la fuerza que atrae a un objeto hacia el centro de masa de un cuerpo más grande, como la Tierra. En el vídeo, se utiliza la gravedad para explicar la caída de una bola sostenida por un electroimán y su comportamiento en diferentes sistemas de referencia.

💡Parábola

Una parábola es la trayectoria que sigue un objeto bajo la influencia única de la gravedad, como se describe en el vídeo cuando la bola cae y se muestra su trayectoria en un sistema de referencia fijo.

💡Aceleración

La aceleración es el cambio en la velocidad de un objeto con el tiempo. En el vídeo, se discute cómo la aceleración afecta el movimiento de una bola en un carro que se acelera, lo que lleva a la introducción de fuerzas ficticias en sistemas no inerciales.

💡Fuerzas ficticias

Las fuerzas ficticias son fuerzas que parecen actuar sobre un objeto en un sistema de referencia acelerado, pero que no existen en un sistema inercial. En el vídeo, se mencionan fuerzas ficticias como la que se cree que actúa sobre una bola en un carro acelerado.

💡Sistema inercial

Un sistema inercial es uno en el que las leyes de la física, como la ley de la inercia, se aplican sin modificaciones. En el vídeo, se explica que la Tierra es aproximadamente un sistema inercial, aunque no perfecto, y se contrasta con sistemas no inerciales como el carro acelerado.

💡Teoría de la relatividad

La teoría de la relatividad, desarrollada por Albert Einstein, es un marco teórico que describe el comportamiento de la materia y la energía a altas velocidades. Aunque no se discute en detalle en el vídeo, se menciona para señalar los límites de la expresión de movimiento relativo a altas velocidades.

💡Péndulo de Foucault

El péndulo de Foucault es un experimento que demuestra la rotación de la Tierra. En el vídeo, se utiliza para ilustrar cómo el plano de oscilación de un péndulo gira con respecto a la Tierra, lo que confirma la rotación terrestre y contrasta con el movimiento de las estrellas.

Highlights

Se acostumbra a ver las cosas desde un sistema de referencia particular.

Las cosas parecen diferentes bajo diferentes circunstancias.

El movimiento es relativo, como se muestra con el experimento de la moneda.

La percepción de movimiento varía según el sistema de referencia.

La tierra y generalmente las paredes son consideradas fijas en nuestro sistema de referencia habitual.

Un sistema de referencia se puede representar con tres barras unidas a ángulos rectos.

El movimiento se percibe de manera diferente si el observador o el objeto están en movimiento.

La trayectoria de una bola caída es una parábola en un sistema de referencia fijo a la tierra.

En un carro en movimiento constante, la bola cae en el mismo punto que en el sistema fijo.

La trayectoria de la bola en un carro en movimiento parece una línea recta vertical desde el sistema del carro.

Los sistemas de referencia que se mueven a velocidades constantes son equivalentes.

La velocidad relativa de un objeto varía según el sistema de referencia desde el cual se mide.

Las fuerzas ficticias aparecen en sistemas de referencia acelerados.

La aceleración centrípeta es una fuerza ficticia que actúa en sistemas de referencia en rotación.

La fuerza ficticia varía con la aceleración del sistema de referencia.

La tierra, aunque girando, se puede aproximar como un sistema inercial para la mayoría de las aplicaciones prácticas.

El péndulo de Foucault demuestra la rotación de la tierra al mantener un plano de oscilación fijo con respecto a las estrellas.

Transcripts

estamos acostumbrados a ver las cosas

desde un punto de vista particular esto

es desde un sistema de referencia

particular y las cosas nos parecen

diferentes bajo diferentes

circunstancias ahora las cosas parecen

te ves raro

estas de caliza no tú eres el que está

de cabeza no tú estás de cabeza no yo no

él es el que está de cabeza verdad bueno

echemos una moneda al aire está bien

bien

tú pierdes es decir que está realmente

de cabeza mejor ven a mi sistema de

referencia bueno

mira sistema de referencia estaba al

revés de lo acostumbrado

esta vista de las cosas sería normal

para mí si normalmente caminaba con las

manos

esto representa a un sistema de

referencia simplemente tres barras

unidas a ángulos rectos entre sí ahora

voy a moverme en esa dirección

ustedes ver el sistema en el mismo lugar

en su pantalla pero saben que yo me

estoy moviendo para acá porque venga

pared moviéndose hacia allá atrás de mí

pero como saben si yo estoy fijo y la

pared moviéndose

era la pared en la que se estaba

moviendo

ahora la pared ha desaparecido y ustedes

no tienen forma de decir si yo me estoy

moviendo o no pero ahora saben que me

estoy moviendo la conclusión es que todo

movimiento es relativo

en ambos casos yo me movía con relación

a la pared y la pared se movía con

respecto a mí

todo movimiento es relativo pero

nosotros tendemos a pensar en una cosa

como fija y otra moviéndose por lo común

pensamos en la tierra como dije y

generalmente las paredes están fijas a

la tierra así es que quizá ustedes se

sorprendieron cuando era la pared la que

se estaba moviendo y no el doctor yum un

sistema de referencia fijo a la tierra

es el sistema más común en el cual se

observa el movimiento de otras cosas

este es el sistema de referencias que

ustedes están acostumbrados el sistema

está fijo a la mesa la mesa está

rematada al piso el piso está anclado al

edificio y el edificio está firmemente

unido a la tierra por supuesto la razón

para tener tres barras es que la

posición de cualquier objeto tal como

esta bola puede especificarse utilizando

estas tres líneas de referencia esta

línea de referencia apunta en la

dirección que llamamos hacia arriba que

aquí es una dirección diferente de la

que es en el otro lado de la tierra y

estas dos líneas de referencia

específica en un plano que llamamos

horizontal oa nivel en esta película

vamos a observar el movimiento de los

objetos en el sistema de referencia de

la tierra y en otros sistemas de

referencia moviéndose en diferentes

formas con relación al primero bien

observemos un movimiento

esta bola de acero puede ser sostenida

por el electroimán ahora voy a abrir el

interruptor y ustedes observen el

movimiento de la bola la bola es

acelerada directamente hacia abajo por

la gravedad a lo largo de una línea

paralela a esta línea vertical de

referencia

como ven el experimento está montado en

un carro que se puede mover voy a hacer

exactamente el mismo experimento que

hizo el doctor hume esta vez con el

carro moviéndose a una velocidad

constante el carro es tirado por una

cuerda que se enrolla alrededor de esta

mesa giratoria y eso lo estira con

velocidad constante

cuando el carro pasa esta línea

la bola

se suelta como pueden ver

voy a empezar con el carro en el extremo

de la mesa para que cuando llegue a este

punto pueda estar seguro que se está

moviendo con velocidad constante

quiero que observen precisamente aquí

para que vean cuando cae la bola

creo que pueden ver que la bola cayó

exactamente en el mismo lugar que antes

cuando el doctor g1 realizó el

experimento con el carro fijo pero esta

vez la bola no pudo haber caído

directamente hacia abajo permíteme

demostrárselo

la bola fue soltada

en ese punto si hubiera caído

directamente hacia abajo debido a que el

carro se mueve en el tiempo que le lleva

a caer hubiera caído hacia atrás en

alguna parte pero no fue así

ahora voy a hacer de nuevo el

experimento

y esta vez voy a dejar que observen el

movimiento a través de esta cámara lenta

que está fijas y observen bien

el carro se mueve la bola cayó ustedes

pueden observar la a través de la cámara

de ahora

y les mostraré esto de nuevo

esta vez habrá una línea en la película

para que puedan ver la red historia

creo que pueden ver que la trayectoria

de la bola es una parábola

pero todo esto ha sido un sistema de

referencia fijo a la tierra cómo se

vería este movimiento en un sistema de

referencia que se moviera junto con el

carro

un sistema como ese

bueno para que vean cómo sería voy a

fijar esta cámara lenta para que se

mueva junto con el carro

así voy a hacer el experimento de nuevo

a propósito lo empezaré y luego voy a

pararme aquí para que cuando la bola

caiga tengan algo o algo fijo como punto

de referencia

yo creo que ustedes podrán ver que en

este sistema de referencia movimiento en

la trayectoria es una línea recta

vertical parece exactamente la misma que

cuando el doctor jon realizó el

experimento con el carro fijo si nos

moviéramos en este sistema de referencia

y no pudiéramos ver los alrededores no

podríamos saber con este experimento si

nos movemos a una velocidad constante y

lo que es más ningún otro experimento

nos serviría para saber si nos movemos a

una velocidad constante voy a hacer el

experimento una vez más pero ahora no

voy a estar atrás de la bola cuando

caiga así es que ustedes no tendrán el

sistema de referencia fijo

por lo que a ustedes concierne esa vez

el kart no estaba necesariamente

moviéndose creo que cuando no podían ver

el fondo quizá era más difícil para

ustedes darse cuenta que estaban en un

sistema de referencia en movimiento lo

importante aquí es comprender que todos

los sistemas de referencia que se mueven

a velocidades constantes entre así son

equivalentes el doctor andy les mostró

cómo era el movimiento de la bola cuando

se soltaba del carro el movimiento en

los sistemas de referencia de la tierra

y el carro

el movimiento parecía más simple desde

el carro ahora quiero que observen el

movimiento de este punto blanco

usted es probablemente en que el punto

se mueve en un círculo

ahora

pero esta es su verdadera trayectoria en

el sistema de referencia de la tierra

este es un sistema de referencia normal

ustedes vieron moverse el punto en un

círculo porque sus ojos se movieron

junto con el carro ustedes se pusieron

en el sistema de referencia del carro en

movimiento así que ven que no siempre es

cierto que vemos el movimiento desde el

sistema de referencia de la tierra

cuando el movimiento es más simple desde

el sistema en movimiento ustedes

automáticamente se colocan en ese

sistema

ahora vamos a realizar otro experimento

sobre el movimiento relativo para

mostrar cómo comparar la velocidad de un

objeto en un sistema de referencia con

su velocidad en otro sistema de

referencia si le doy a esta teja de

hielo seco un impulso se mueve en línea

recta a través de la mesa con una

velocidad que es esencialmente constante

porque las fuerzas de fricción son muy

pequeñas es simplemente la ley de la

inercia un objeto se mueve con velocidad

constante a menos que se crea sobre él

una fuerza no balanceada le puede dar el

mismo impulso para atrás trataré

si el doctor hugh le da el mismo impulso

se mueve de regreso con la misma

velocidad ahora estamos aquí en un carro

o un carro que puede moverse y que

realmente va a moverse en esta dirección

y vamos a repetir el experimento bueno

empecemos

si estuviéramos haciendo mediciones

observaríamos las mismas velocidades

esto es los mismos resultados

experimentales que hicimos antes y

ustedes lo mismo porque estaban

observando el experimento a través de

una cámara que está asegurada en este

carro stores estaban en el sistema de

referencia en movimiento con nosotros

pero ahora vamos a hacer el experimento

de nuevo y en esta ocasión observarán a

través de una cámara que está fija en

sistema de referencia de la tierra

ahora concentrarse en observar la ceja

no dejen que sus ojos no sigan creo que

verán que se mueve más aprisa para allá

y no tan aprisa para acá en relación a

ustedes mismos y a la pared que está

atrás

e

aquí está el carro que estaba moviéndose

en esta dirección con la velocidad y

nosotros estábamos sentados en el carro

en una mesa

aquí estoy en este lado y el doctor yum

estaba en este otro

y estábamos empujando estrategia hacia

atrás y hacia adelante en la mesa cuando

yo lo empujaba se iba en esta dirección

con una velocidad de y cuando el doctor

que lo empujaba se iba en esta dirección

con la misma velocidad de pero esa es la

velocidad relativa al carro cuál era la

velocidad para un observador situado en

la tierra en el sistema fijo bueno si

era empujada en esa dirección su

velocidad de la nave

y si en esta dirección su velocidad verá

- p

todo esto es muy razonable no hay nada

muy difícil de entender aquí la cosa

sorprendente respecto a esta expresión

es que no es exacta en todas las

circunstancias a muy altas velocidades y

por altas velocidades quiero decir

velocidades cerca de la velocidad de la

luz esta expresión no es válida

a muy altas velocidades tenemos que usar

las ideas acerca del movimiento relativo

desarrolladas por albert einstein en su

teoría especial de la relatividad sin

embargo para todas las velocidades con

las que probablemente trabajemos esta

expresión más o menos be es

completamente adecuada hasta ahora hemos

estado hablando acerca de sistemas que

se mueven a velocidad relativa constante

entre sí ahora voy a hacer el

experimento con la bola solo que esta

vez el carro será acelerado con relación

al sistema tierra estos pesos caerán y

darán al carro una aceleración constante

voy a colocar la bola arriba y luego la

soltaré el movimiento es muy rápido y

quiero que observen ustedes el punto

desde el cual la bola es soltado listos

no sé si lo vieron o no pero la

trayectoria de la bola fue la misma que

antes solo que esta vez cayó en un lugar

diferente esto es debido a que el carro

conservo una aceleración en esta

dirección cuando la bola estaba cayendo

ahora voy a dejar que lo vean de nuevo

en movimiento lento con la cámara fija

en el carro

esta vez y dieron la bola volviéndose

hacia un lado y no siguiendo la línea

vertical de referencia como lo hizo en

el caso de velocidad constante

ahora supongan que estaban en este

sistema de referencia acelerado como

podrían explicar este movimiento

la gravedad es la única fuerza que está

actuando sobre la bola así que debiera

caer hacia abajo pero si la ley de la

inercia es válida debe haber una fuerza

empujando sobre la bola lateralmente en

esta dirección para hacer que se desvíe

de la trayectoria vertical pero qué

clase de fuerza es no es una fuerza

gravitacional eléctrica o nuclear de

hecho no es una fuerza tal y como la

conocemos así que somos llevados a

concluir que puesto que no hay fuerza

que pudiera empujar sobre la bola en

esta dirección la ley de la inercia no

es válida a un sistema de referencia en

el que la ley de la energía es válida lo

llamamos sistema inercial la ley de

inercia es válida en el sistema de

referencia de la tierra así que es un

sistema inercial el carro que se mueve

con velocidad constante con respecto a

la tierra es un sistema inercial pero el

carro que es acelerado no

un sistema inercial debido a que el

sistema de referencia en el que estamos

acostumbrados a vivir es uno en el que

es válida la ley de la inercia cuando

vamos a un sistema no inercial como el

del carro acelerado nuestra fe en la ley

de la inercia es tan fuerte que cuando

observamos una aceleración lateral de la

bola pensamos que la causa una fuerza

así que concluimos que hay una fuerza y

algunas veces la llamamos fuerza

ficticia las fuerzas ficticias aparecen

en sistemas de referencia acelerados el

sistema es acelerado en esta dirección

así que ustedes observan en el sistema

una aceleración de la bola en esta

dirección y dicen que hay una fuerza que

la causa

qué está sucediendo ahora porque la teja

no se mueve en línea recta a través de

la mesa como hacía antes

como ustedes pueden ver no lo hace

así es que si creemos en la ley de la

inercia debemos creer que hay una fuerza

no balanceada que cambia la velocidad de

la ceja pero ésta teja está casi sin

fricción así es que no puede estar

ejerciendo esta fuerza no balanceada

sobre él

supongan que observan el movimiento en

esta vez a través de una cámara fija en

el sistema de referencia de la tierra

[Música]

[Música]

[Música]

creo que si se concentran en observar

solo a las cejas pueden ver que se mueve

en una línea recta

y que por lo tanto no hay fuerza no

balanceada actuando sobre ella

[Música]

[Música]

ahora vamos a detener esta rotación para

poder hablarles de lo que está

sucediendo aquí

no hace ustedes pero yo estoy mareado

en el sistema de referencia fijo en la

tierra no había fuerza no balanceada

pero en el sistema de referencia en esta

mesa giratoria había una fuerza no

balanceada porque la velocidad

estrategia estaba cambiando esta era una

fuerza ficticia el sistema en rotación

es un sistema no inercial o acelerado al

igual que el sistema acelerado del carro

que demostró aquí hace unos minutos el

doctor yum

ustedes saben que todo objeto que se

mueve en un círculo tiene una

aceleración hacia el centro del mismo

esta aceleración tiene un nombre

especial aceleración centrípeta ahora

depende estrategia un momento a

mantenerla firme mientras la mesa está

girando a me bajaré

está rico y listo

empiece la rotación

[Música]

ustedes ven que ahora las tejas se mueve

en un círculo el doctor ciro está

ejerciendo una fuerza para mantenerlo

moviéndose en un círculo y pueden ver

esto a partir del hecho de que el anillo

dv se extiende el está ejerciendo la

fuerza centrípeta y esta es la única

fuerza horizontal que actúa sobre las

cejas

pero ahora mirémoslo de nuevo desde sus

puntos de vista en el sistema de

rotación él está ejerciendo una fuerza

hacia el centro de la mesa y sin embargo

la ceja está en reposo bueno más o menos

en reposo hay algo de vibración ahora él

cree en la ley de la inercia piensa que

hay una fuerza igual sobre las cejas que

se aleja del centro de la mesa así que

no hay fuerza no balanceada

esta fuerza hacia afuera sobre la teja

es en este caso la fuerza ficticia

algunas veces llamada fuerza centrífuga

en el sistema de referencia fijo no hay

fuerza exterior sobre la teja

ahora supongan que el doctor ya no

ejerce la fuerza observen la ceja

en el sistema de referencia fijo las

tejas se mueve en línea recta

ahora no hay fuerza no balancear

actuando sobre el observemos de nuevo

desde su punto de vista en el sistema en

rotación cuando él suelta la teja que

para él estaba en reposo se mueve la

fuerza que se aleja del centro es para

él ahora una fuerza no balanceada sobre

las teclas recuerden para nosotros la

fuerza ejercida hacia afuera sobre la

teja es ficticia porque no existe

nuestro sistema de referencia de la

tierra pero para el doctor human el

sistema de referencia acelerado es una

fuerza perfectamente real

espero que el doctor y yo nos hayamos

convencido de que un sistema de

referencia en rotación no es un sistema

inercial ahora ustedes saben que la

tierra está girando alrededor de su eje

y también que viaja en una órbita casi

circular alrededor del sol

porque entonces encontramos que en un

sistema de referencia firmemente unido a

la tierra parece ser válida la ley de la

inercia porque no observamos una fuerza

ficticia la magnitud de las fuerzas

ficticias que tenemos que introducir en

un sistema no inercial depende de la

aceleración del sistema a menor

aceleración menor fuerza ficticia

menores fuerzas ficticias que

introducimos aquí hay un sistema de

referencia unido al ecuador de la tierra

la aceleración del sistema es realmente

muy pequeña debido a que la tierra está

girando alrededor de su eje tiene una

aceleración directamente hacia adentro

de tres centésimas de metro por segundo

al cuadrado así que sobre una masa de un

kilogramo en el ecuador hay una fuerza

ficticia de tres centésimas de newton

actuando directamente hacia arriba

pero está encubierta por la gravedad que

es una fuerza ejercida hacia abajo de

9.8 neutros así que la fuerza neta

ejercida hacia abajo es menor que la de

la gravedad sola y si yo dejo caer una

masa de un kilogramo en el ecuador la

aceleración será ligeramente menor que

la de la gravedad sola pero realmente no

mucho menor ahora bien la aceleración de

la tierra en su órbita es menor todavía

y produce efectos aún más pequeños en

nuestro sistema de referencia yo dije

que la tierra está girando alrededor de

su eje como sabemos que eso es cierto

bien si ustedes toman una fotografía de

tiempo de las estrellas parece que se

están moviendo en círculos alrededor de

la estrella polar pero todo movimiento

es relativo hay alguna forma de decir

quién se está moviendo la tierra o la

estrella el hecho de que es la tierra la

que está girando puede ser demostrado

por medio de un péndulo si pongo a

oscilar un péndulo oscila hacia atrás

adelante en un plano ahora resulta que

si este péndulo estuviera en el polo

norte de la tierra el plano de

oscilación permanecería fijo con

relación a las estrellas pero giraría

con relación a la tierra les mostraré lo

que quiero decir

este péndulo está en el centro de esta

mesa giratoria que representará a la

tierra

ahora voy a hacer girar la mesa en esta

dirección

hombre una flecha negra para que se

acuerden

bien me empieza en la rotación

el péndulo está en el polo norte de la

tierra y ustedes están observando sus

movimientos como ordinariamente lo hace

en la tierra

el plano de oscilación gira en la

dirección opuesta de la rotación de la

mesa y exactamente a la misma velocidad

ahora observen lotes de la cámara fija

que representará el sistema de las

estrellas

la mesa giratoria la tierra gira pero el

plano del péndulo permanece fijo un

péndulo para este fin es llamado péndulo

de foucault

ustedes me vieron empezar a mover uno al

principio de esta película veámoslo de

nuevo este péndulo de focault deja caer

arena cuando oscila yo creo que ustedes

pueden ver la linea desvanecida donde el

rastro de la arena empieza la amplitud

de la oscilación está disminuyendo el

rastro de arena ya no es tan largo pero

la cosa importante de ver es que el

plano de la oscilación ha estado girando

durante la media hora que les hemos

estado hablando

sistema de referencia inercial es aquel

en el que la ley de la inercia es válida

todos los sistemas de referencia que se

mueven a velocidad constante con

respecto a un sistema inercial son

también sistemas inercial es nosotros

usamos la tierra como un sistema

inercial pero es sólo un sistema

aproximado tiene una pequeña aceleración

con respecto a las estrellas por ejemplo

el sistema de referencia de las

estrellas es el mejor cuando buscamos un

sistema de referencia que esté fijo para

todos los propósitos prácticos un

sistema de referencia acelerado no es un

sistema inercial y en un sistema

acelerado tenemos que introducir fuerzas

que llamamos fuerzas ficticias con el

fin de que la ley de la inercia y otras

leyes de física no cambien