11.1: Introducción a los Marcos de Referencia
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Ejemplos de este tipo, junto con los intentos infructuosos de descubrir cualquier movimiento de la tierra relativo al “medio ligero” sugieren que tanto los fenómenos del electromagnetismo como de la mecánica no poseen propiedades correspondientes a la idea de reposo absoluto. Sugieren más bien que,..., las mismas leyes de electrodinámica y óptica serán válidas para todos los marcos de referencia para los que las ecuaciones de la mecánica se mantienen buenas. Elevaremos esta conjetura (cuyo propósito se llamará en adelante el “Principio de Relatividad”) al estatus de un postulado, y también introduciremos otro postulado,..., es decir, que la luz siempre se propaga en el espacio vacío con una velocidad definida c, que es independiente del estado de movimiento del cuerpo emisor.
~Albert Einstein
Para describir eventos físicos que ocurren en el espacio y el tiempo como el movimiento de los cuerpos, se introdujo un sistema de coordenadas. Sus coordenadas espaciales y temporales ahora pueden especificar un evento espacio-tiempo. En particular, la posición de un cuerpo móvil puede describirse mediante eventos espacio-tiempo especificados por sus coordenadas espacio-tiempo. Se puede colocar un observador en el origen del sistema de coordenadas. El sistema de coordenadas con su observador actúa como un marco de referencia para describir la posición, la velocidad y la aceleración de los cuerpos. El vector de posición del cuerpo depende de la elección de origen (ubicación de su observador) pero los vectores de desplazamiento, velocidad y aceleración son independientes de la ubicación del observador.
Siempre se puede elegir un segundo marco de referencia que se mueva con respecto al primer marco de referencia. Entonces la posición, la velocidad y la aceleración de los cuerpos tal como lo ven los diferentes observadores sí dependen del movimiento relativo de los dos marcos de referencia. El movimiento relativo puede describirse en términos de la posición relativa, velocidad y aceleración del observador en el origen, O, en el marco de referencia\(S\) con respecto a un segundo observador ubicado en el origen, O′, en el marco de referencia S′.