renacimiento

IES La Magdalena.
Avilés. Asturias

SISTEMAS NO INERCIALES

¿Cómo describen lo que
sucede alguien situado en
el interior del vagón y un
observador en reposo
situado fuera?

Sistema en reposo (vagón). En su interior están
situados un péndulo y un
bloque de madera apoyado sobre una mesa.

N

T

N

T
Ecuaciones

P
1

P

Ecuaciones

1. Péndulo
T –P = 0
2. Bloque
N -P=0

2

P
1

1. Péndulo
T –P = 0
2. Bloque
N -P =0

P
2

Observador situado en el interior del vagón

Observador situado en el exterior del vagón

Diagrama de fuerzas para los objetos.

Diagrama de fuerzas para los objetos.

1. Péndulo en posición de reposo.
2. Cuerpo situado sobre la mesa.

1. Péndulo en posición de reposo.
2. Cuerpo situado sobre la mesa.

Ambasdescripciones son exactamente iguales.

v

El vagón moviéndose con m.r.u.

v

La descripción para un observador situado en el interior del vagón es exactamente igual a la hecha
cuando el vagón está parado, ya que desde el interior del vagón los objetos permanecen en reposo (no
cambian de posición respecto de una referencia interna).
Un observador situado en el exterior detecta elmovimiento, ya que tanto el vagón como los objetos
cambian de posición respecto de un sistema de referencia situado en el exterior y considerado fijo (línea vertical). Como el sistema se mueve con v =cte (a =0) las ecuaciones tampoco variarán respecto
de las propuestas cuando el vagón no se movía.
Observar que mientras el sistema se mueva con movimiento rectilíneo y uniforme los observadores situados enel interior del vagón no pueden detectar el movimiento (a no ser que puedan
observar un sistema de referencia fijo situado en el exterior). Las cosas suceden exactamente de la
misma manera cuando v =0 o cuando v =cte.

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F y Q 1º Bachillerato. IES La Magdalena. Avilés. Asturias

Sistemas no inerciales

El Principio de Relatividad (ya enunciado por Galileo) establece la imposibilidad dedistinguir entre un
observador en reposo y otro que se mueva con movimiento rectilíneo y uniforme. Ambos sistemas son
físicamente equivalentes y las leyes de la Física adquieren formas idénticas en ambos. Se les conoce
con el nombre de sistemas inerciales.

El vagón acelera hacia la derecha

a

Si el vagón está parado y comienza a aumentar su velocidad acelerando hacia la derecha ladescripción
que da un observador exterior y uno interior empiezan a ser muy distintas.
El observador externo observa que tanto el péndulo como el bloque (suponemos que no existe rozamiento con la mesa) al no estar sometidos a ninguna fuerza tratan de permanecer en reposo (Ley de Inercia)
y, en consecuencia, van “retrasándose” respecto del vagón. El movimiento del vagón (con una aceleración a haciala derecha) hace que los cuerpos se muevan (respecto de él) con una aceleración –a hacia
la izquierda.
Los observadores situados en el interior del vagón ignoran que éste está acelerando (no tienen referencia exterior para saberlo). Observan, sin embargo, como los cuerpos situados en su interior aceleran
hacia la izquierda, pero no son capaces de identificar la acción (fuerza) responsable de laaceleración
observada. Deja de cumplirse, por tanto, el Principio Fundamental de la Dinámica: F = m a, ya que los
cuerpos aceleran sin posibilidad de identificar la fuerza responsable de esa aceleración. Con el fin de
poder seguir usando las Leyes de Newton es necesario introducir fuerzas falsas o fuerzas de inercia.
Con la introducción de las fuerzas de inercia podremos aplicar la Primera ySegunda Leyes de la Dinámica, pero la Tercera Ley no será de aplicación ya que no podemos encontrar la reacción a las fuerzas
de inercia introducidas
Las fuerzas de inercia actúan siempre en sentido contrario a la aceleración y su valor es igual al producto
de la masa del cuerpo por la aceleración del sistema: Fi = m a.
Los sistemas que poseen aceleración y en los cuales no se cumplen las...