PSSC - Marcos de Referencia - 2da parte

FAMUNAM

15 May 201313:14

Summary

TLDREl guion del video explora la trayectoria de una bola en diferentes sistemas de referencia, ilustrando cómo la percepción de fuerzas cambia con la aceleración. Se explica que en un sistema inercial, como la Tierra, la ley de la inercia es válida y no se observan fuerzas ficticias. Sin embargo, en sistemas acelerados, como un carro o una mesa giratoria, se introducen fuerzas ficticias para explicar la aceleración percibida. El vídeo utiliza la demostración del péndulo de Foucault para mostrar que la Tierra gira sobre sí misma, lo que afecta nuestra percepción de la inercia en un sistema de referencia fijo.

Takeaways

😲 La trayectoria de una pelota en un carro acelerado difiere de la trayectoria en un carro en movimiento constante.
🔍 La pelota no sigue una línea vertical en un sistema acelerado debido a la percepción de una fuerza ficticia.
🌐 La ley de la inercia es válida en sistemas inerciales, como la Tierra, pero no en sistemas acelerados.
🚗 Un carro que se mueve a una velocidad constante con respecto a la Tierra es un sistema inercial, pero uno que se acelera no lo es.
🌀 En un sistema de referencia giratorio, como la mesa giratoria, se perciben fuerzas ficticias que cambian la trayectoria de los objetos.
🌟 La aceleración centrípeta es la fuerza ficticia que se percibe en un sistema giratorio, como la fuerza que mantiene a un objeto en movimiento circular.
🌍 La Tierra, al girar sobre su eje y orbitar alrededor del Sol, presenta una aceleración que es pequeña pero suficiente para generar fuerzas ficticias.
📸 La fotografía de tiempo de las estrellas demuestra que la Tierra está girando, ya que el plano de oscilación de un péndulo de Foucault gira en la dirección opuesta a la rotación de la Tierra.
🔬 Un péndulo de Foucault es un experimento que demuestra la rotación de la Tierra, ya que su plano de oscilación se mantiene fijo con respecto a las estrellas.
🌌 Los sistemas de referencia que se mueven a velocidad constante con respecto a un sistema inercial también son sistemas inerciales, aunque la Tierra es solo un aproximado debido a su pequeña aceleración con respecto a las estrellas.

Q & A

¿Qué sucede con la trayectoria de la bola cuando el carro está acelerando?
-La trayectoria de la bola cambia y no cae directamente hacia abajo como en el caso de un movimiento constante de velocidad, sino que cae hacia un lado debido a la aceleración del carro.
¿Cómo se puede explicar el movimiento de la bola en un sistema de referencia acelerado?
-En un sistema de referencia acelerado, la gravedad es la única fuerza que actúa sobre la bola, pero debido a la inercia, se necesitaría una fuerza ficticia para explicar su desvío lateral.
¿Qué es un sistema inercial según la ley de la inercia?
-Un sistema inercial es aquel en el cual la ley de la inercia es válida, es decir, donde los objetos no experimentan fuerzas ficticias y siguen trayectorias rectas a menos que sean afectados por fuerzas reales.
¿Por qué se consideran fuerzas ficticias las que se observan en un sistema de referencia acelerado?
-Las fuerzas ficticias son aquellas que se introducen en un sistema de referencia acelerado para explicar el comportamiento de los objetos sin una fuerza real actuando sobre ellos, como es el caso de la inercia.
¿Cómo se ve el movimiento de la teja en un sistema de referencia fijo en la tierra?
-En un sistema de referencia fijo en la tierra, la teja se mueve en línea recta a menos que se aplique una fuerza real, ya que la tierra es un sistema inercial aproximado.
¿Qué es la aceleración centrípeta y cómo se relaciona con los objetos en movimiento circular?
-La aceleración centrípeta es la aceleración que experimentan los objetos que se mueven en un círculo, apuntando hacia el centro de ese círculo. Es la fuerza que mantiene al objeto en la trayectoria circular.
¿Qué es el péndulo de Foucault y cómo demuestra que la Tierra gira sobre su eje?
-El péndulo de Foucault es un péndulo que, al oscilar, mantiene su plano de oscilación fijo con relación a las estrellas, lo que demuestra que es la Tierra la que está girando y no las estrellas.
¿Cómo se ven las fuerzas ficticias en un sistema de referencia giratorio como el de la Tierra?
-En un sistema de referencia giratorio como el de la Tierra, las fuerzas ficticias son pequeñas pero perceptibles, como la menor aceleración que experimenta un objeto en el ecuador comparado con la gravedad.
¿Qué implica que la Tierra esté en movimiento orbital alrededor del Sol?
-Que la Tierra, además de girar sobre su eje, también está en movimiento orbital alrededor del Sol, lo que introduce una aceleración en el sistema de referencia de la Tierra.
¿Cómo se define un sistema de referencia y por qué es importante para la física?
-Un sistema de referencia es un marco de coordenadas utilizado para describir la posición y el movimiento de los objetos. Es fundamental en la física para aplicar y entender las leyes de la mecánica y la inercia.

Outlines

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🚗 Ley de Inercia en Sistemas de Referencia Acelerados

El primer párrafo explica un experimento con una pelota en un carro que muestra cómo la trayectoria de la pelota cambia cuando el carro se acelera. Se discute la idea de que, en un sistema de referencia acelerado, la pelota parece ser empujada hacia un lado debido a la falta de una fuerza conocida que actúe en esa dirección, lo que lleva a la conclusión de que la ley de la inercia no es válida en sistemas no inerciales. Se introduce la noción de fuerzas ficticias en sistemas acelerados y cómo estas fuerzas aparecen cuando observamos movimientos en un sistema de referencia que no es inercial, como el de un carro acelerado.

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🌀 Fuerzas Ficticias en Sistemas de Referencia Rotativos

El segundo párrafo explora cómo las fuerzas ficticias, como la fuerza centrífuga, surgen en sistemas de referencia rotativos. Se utiliza el ejemplo de una mesa giratoria para demostrar cómo una teja en reposo en la mesa (sistema de referencia rotativo) experimenta una fuerza ficticia que la empuja hacia el centro de la mesa, mientras que desde un sistema de referencia fijo (la tierra), no se observa tal fuerza. Se discute la aceleración centrípeta y cómo la fuerza ejercida por el doctor para mantener la teja en movimiento circular es la fuerza real en el sistema rotativo, pero aparece como una fuerza ficticia desde un sistema inercial.

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🌌 Péndulo de Foucault y Sistemas de Referencia Inerciales

El tercer párrafo se centra en el péndulo de Foucault, un experimento que demuestra la rotación de la Tierra. Se explica cómo el plano de oscilación de un péndulo en el polo norte de la Tierra permanece fijo con respecto a las estrellas, pero gira con respecto a la Tierra, lo que confirma la rotación de la Tierra. Se discute la idea de sistemas de referencia inerciales y cómo la Tierra, aunque no es un sistema inercial perfecto, se utiliza como un sistema inercial aproximado debido a su pequeña aceleración con respecto a las estrellas. Además, se aborda la necesidad de introducir fuerzas ficticias en sistemas acelerados para mantener la validez de las leyes físicas.

Mindmap

Keywords

💡Trayectoria

La trayectoria se refiere a la ruta que sigue un objeto en movimiento. En el guion, la trayectoria de la bola es mencionada para ilustrar cómo cambia debido a la aceleración del vehículo, lo cual es un ejemplo de cómo la trayectoria puede variar en diferentes sistemas de referencia.

💡Aceleración

La aceleración es el cambio en la velocidad de un objeto con el tiempo. En el video, la aceleración del carro es clave para entender por qué la bola cae en un lugar diferente, ya que esta fuerza altera la trayectoria esperada de la bola.

💡Inercia

La inercia es la tendencia de un objeto a resistirse al cambio en su estado de reposo o movimiento uniforme. El guion discute cómo la inercia afecta el movimiento de la bola y cómo, en un sistema de referencia acelerado, se podría interpretar erróneamente que hay una fuerza actuando sobre la bola debido a su inercia.

💡Fuerza ficticia

Las fuerzas ficticias son aquellas que parecen actuar sobre un objeto en un sistema de referencia no inercial. En el guion, se menciona que en un sistema de referencia acelerado, como el del carro, se podría sentir la necesidad de invocar una fuerza ficticia para explicar el movimiento lateral de la bola.

💡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. El guion explica que la Tierra, en general, se considera un sistema inercial, aunque no lo sea perfectamente debido a su rotación y su órbita alrededor del Sol.

💡Gravedad

La gravedad es la fuerza de atracción que una masa ejerce sobre otra. En el video, se destaca que la gravedad es la única fuerza que actúa sobre la bola, pero en un sistema de referencia acelerado, se podría interpretar erróneamente que hay otras fuerzas en juego.

💡Aceleración centrípeta

La aceleración centrípeta es la aceleración que un objeto experimenta cuando se mueve en una trayectoria circular. En el guion, se utiliza para explicar el movimiento de las tejas en el sistema de referencia giratorio, donde se siente una fuerza hacia el centro de la mesa.

💡Fuerza centrífuga

La fuerza centrífuga es una fuerza ficticia que parece actuar en un objeto en movimiento circular, empujándolo hacia afuera del centro de la rotación. En el video, se discute cómo esta fuerza es percibida en un sistema de referencia giratorio, pero no existe en un sistema inercial.

💡Péndulo de Foucault

El péndulo de Foucault es un experimento que demuestra la rotación de la Tierra. En el guion, se utiliza para ilustrar cómo el plano de oscilación del péndulo gira con respecto a la Tierra, lo que confirma que es la Tierra la que está girando y no las estrellas.

💡Movimiento relativo

El movimiento relativo se refiere a cómo la posición de un objeto se ve desde diferentes sistemas de referencia. El guion utiliza el ejemplo del péndulo de Foucault para mostrar cómo el movimiento parece diferente dependiendo de si se observa desde la Tierra (un sistema giratorio) o desde una perspectiva fija en el espacio (un sistema inercial).

Highlights

La trayectoria de la bola es la misma que antes, pero cae en un lugar diferente debido a la aceleración del carro.

Se muestra que la gravedad es la única fuerza actuando sobre la bola, pero la inercia sugiere una fuerza lateral.

La ley de la inercia no es válida en un sistema de referencia acelerado, lo que lleva a la conclusión de que no hay una fuerza real actuando sobre la bola.

Se explica que las fuerzas ficticias aparecen en sistemas de referencia acelerados para justificar la aceleración observada.

Un sistema inercial es donde la ley de la inercia es válida, como es el caso de la Tierra y los objetos que se mueven con velocidad constante con respecto a ella.

Se destaca que el carro que se mueve con velocidad constante es un sistema inercial, mientras que el carro acelerado no lo es.

Se menciona que en un sistema no inercial, como el del carro acelerado, la fe en la ley de la inercia nos lleva a pensar en la existencia de una fuerza ficticia.

Se observa que en un sistema de referencia fijo, como la Tierra, no hay fuerza no balanceada actuando sobre una teja que cae en una mesa giratoria.

Se discute la aceleración centrípeta que ocurre cuando un objeto se mueve en un círculo, y cómo se percibe desde diferentes sistemas de referencia.

Se explica que en el sistema de referencia giratorio, hay una fuerza ficticia que se cree que actúa sobre un objeto en reposo, a veces llamada fuerza centrífuga.

Se argumenta que en el sistema de referencia fijo, no hay fuerzas ficticias, mientras que en un sistema acelerado, como el de la mesa giratoria, sí las hay.

Se menciona que la Tierra gira alrededor de su eje y también viaja en una órbita alrededor del Sol, lo que implica que nuestro sistema de referencia terrestre es aproximadamente inercial.

Se discute que la aceleración de la Tierra en su órbita es mínima y produce efectos muy pequeños en nuestro sistema de referencia.

Se utiliza el péndulo de Foucault para demostrar que la Tierra gira sobre sí misma, ya que su plano de oscilación se mantiene fijo con respecto a las estrellas.

Se concluye que un sistema de referencia en rotación no es un sistema inercial, y que las fuerzas ficticias varían dependiendo de la aceleración del sistema.

Se enfatiza que el sistema de referencia de las estrellas es el mejor para considerarse fijo para todos los propósitos prácticos.

Se resume que en un sistema acelerado se introducen fuerzas ficticias para mantener la validez de la ley de la inercia y otras leyes de la física.