Relatividad

RELATIVIDAD CLASICA

La descripción del movimiento de un cuerpo requiere ineludiblemente la introducción de un sistema de coordenadas espaciales que permitan identificar unívocamente cada punto del espacio físico de interés, y una coordenada temporal que permita determinar el orden cronológico de sucesos en cualquier punto del espacio. A este conjunto de coordenadas espacio-temporal se lodenomina sistema de referencia.
El número de coordenadas espaciales necesarias dependerá de los vínculos del sistema físico. Por ejemplo, cuando el movimiento esté limitado a una superficie, tal como sucede con objetos sobre una mesa, bastará con 2 coordenadas espaciales.
Históricamente, hasta el advenimiento de la Teoría de Relatividad Especial, se aceptó que la coordenada temporal era la mismapara todos los sistemas de referencia posibles, lo que la hacía independiente de la posición y del estado de movimiento relativo entre diferentes sistemas de referencia.
Por otro lado, la descripción de los fenómenos (leyes) y el valor de las magnitudes involucradas resultaban diferentes dependiendo del sistema de referencia elegido, dando lugar a distintos grados de dificultad.
Fue la obra deGalileo (“Diálogo de dos Nuevas Ciencias”) la que permitió asumir la existencia de un grupo particular de sistemas de referencia, llamados inerciales o galileanos, en los que los fenómenos mecánicos sucedían de la misma manera y las leyes tomaban la forma matemática más simple posible. Galileo estableció, a través de sus notables observaciones sobre reposo y movimiento rectilíneo uniforme decuerpos libres de fuerza, que eran dos estados de movimiento equivalentes, relativos al observador. Supongamos tener dos cuerpos, uno en reposo y el segundo en movimiento rectilíneo uniforme, respecto de un observador O. Para otro observador O' que se moviera con la misma velocidad del segundo objeto, éste estaría en reposo y el otro, que supusimos en reposo, ahora tendría un movimiento rectilíneouniforme.
Además, postuló que en estos privilegiados sistemas se cumplía que los fenómenos mecánicos sucedían de la misma forma, respondiendo a las mismas (idénticas) leyes, por lo cual no era posible distinguir mediante experiencias mecánicas cual de ellos estaba en reposo y cual en movimiento. Isaac Newton le dio forma a estos conceptos a través del “Principio de Inercia”, cuyo significado profundoes postular la equivalencia entre sistemas inerciales.
Existen dos definiciones de sistemas inerciales de uso cotidiano que son aceptadas en forma recurrente. La primera de ellas (históricamente) es la que establece que cualquier sistema de referencia que esté en reposo respecto de las estrellas fijas es un sistema inercial. La segunda postula que un sistema inercial es aquel en que las leyesde la física adoptan la forma más simple posible. Ambas definiciones adolecen de falta de rigor científico. En el primer caso se asume sin fundamento la existencia de estrellas fijas, y en el otro se hace referencia a un concepto subjetivo, tal cual es lo de la forma más simple posible.
Una definición más adecuada es la siguiente: sistema de referencia inercial es todo sistema que esté en reposoo con movimiento rectilíneo uniforme respecto de un objeto material sobre el cual no actúa fuerza alguna, cualquiera sea su posición en el espacio. La dificultad de esta definición está en la imposibilidad física de disponer de un cuerpo libre de interacciones, por lo cual debe considerarse que la existencia de sistemas de referencia inerciales es una abstracción que no puede ser demostradaexperimentalmente.
El Principio de Inercia fue elaborado en una época en que se asumía que las interacciones entre cuerpos eran por contacto o por acciones “a distancia”, a velocidad infinita. No estaba desarrollada la Teoría electromagnética de Maxwell ni la noción de campo como un ente físico real.
Los experimentos sobre fricción realizados por Galileo mostraron que si una esfera se hacía rodar...