RELATIVIDAD PARA PRINCIPIANTES

TODOS LOS SISTEMAS DE REFERENCIA SON VÁLIDOS

LA TIERRA

se mueve en el espacio como un grano de polvo en un vendaval: gira alrededor delSol a 30 kilómetros por segundo, y este astro se mueve a su vez a 30 000 kilómetros porsegundo alrededor del centro de la Vía Láctea, que es sólo una galaxia entre los millones degalaxias que efectúan un baile cósmico enlazadas por sus mutuas atracciones gravitacionales.Y, sin embargo, no percibimos ninguno de estos movimientos; la Tierra parece ser lo únicofirme e inmutable a nuestro alrededor. La distancia entre dos puntos fijos de la Tierra o laaltura de otro con respecto a la superficie son tipos de medición bien definidos, que puedenrepetirse tantas veces cuanto sea necesario, sin incertidumbre, pues la Tierra es un excelente

sistema de referencia.

La inmovilidad y la inmutabilidad de nuestro planeta eran evidentes a los hombres de laAntigüedad, y sólo recientemente hemos podido aceptar que se mueve en el espacio. El hechode que el movimiento de la Tierra sea prácticamente imperceptible en la experiencia cotidianase debe a un principio fundamental que Galileo Galilei enunció claramente en el siglo XVII: lasleyes de la física son independientes de cualquier sistema de referencia.La Tierra constituye el ejemplo más obvio de lo que es un sistema de referencia con respecto alcual se efectúan la mayoría de las mediciones. Podemos estudiar, por ejemplo, el movimientode una piedra que se deja caer desde lo alto de un poste: la experiencia demuestra que lapiedra cae exactamente a lo largo de una línea recta vertical (si no soplan vientos fuertes quela desvíen). Del mismo modo, si la piedra es arrojada con una cierta velocidad horizontal, lapiedra cae siguiendo una trayectoria curva y llega al suelo a cierta distancia del pie del poste(Figura 1). Se puede demostrar que la trayectoria es una curva geométrica llamada

parábola

, yla distancia entre el pie del poste y el punto de caída es simplemente la velocidad inicial de lapiedra multiplicada por el tiempo que dura la caída. De hecho, esto sería exactamente lo quesucedería si el experimento se realizara en un lugar sin aire (en una campana de vacío o en laLuna; por ejemplo); en la práctica, la fricción del aire con la piedra influye ligeramente en sumovimiento.

Figura 1. Trayectoria de una piedra.

Pero la Tierra no es el único sistema de referencia disponible. ¿Qué pasa si se repite elexperimento de la piedra que cae en un barco en movimiento? Supongamos que la piedra sesuelta desde lo alto de un mástil. ¿Caerá la piedra justo al pie del mástil o quedará rezagadadebido al movimiento del barco? Esto era un problema filosófico que, en la época de Galileo, setrataba de resolver estudiando los escritos de Aristóteles y otros pensadores de la Antigüedad.No sabemos si Galileo realizó el experimento en un barco o en el laboratorio de su casa, peropodemos afirmar que él comprendió por primera vez las profundas implicaciones de eseproblema.En el ejemplo del barco, la piedra caería justo al pie del mástil si no fuera por el aire que laempuja hacia atrás. Para evitar complicaciones innecesarias, se puede realizar el experimentoen el interior del barco, donde el aire está en reposo. En este caso; la caída de la piedra ocurreexactamente como si el barco no se moviera. Un experimentador que se encuentra dentro deun barco que avanza en línea recta y a una velocidad constante no puede decidir, por ningúnexperimento físico, si el barco se mueve. Tendría que asomarse por una escotilla para saberlo.(Es muy importante que el barco se mueva en línea recta y no varíe su velocidad; si éste no esel caso, el experimentador podrá adivinar que se mueve e incluso sentirse mareado por elmovimiento; volveremos a este punto más adelante.)

http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/078/htm/sec_4.htm (1 de 5)24/11/2007 12:47:13

I. LA RELATIVIDAD DE GALILEO

La trayectoria de la piedra, vista en el sistema de referencia que

...