Spieghiamo cos'è un sistema di riferimento in fisica, a cosa serve e le sue diverse concezioni nella meccanica classica e relativistica.
Che cos'è un sistema di riferimento?
Quando si parla di sistema di riferimento, si fa normalmente riferimento a un insieme di convenzioni di cui un osservatore necessita, all'interno di un sistema fisico-meccanico, per poter misurare la posizione e altre grandezze fisiche di un oggetto in studio.
Ciò significa che un quadro di riferimento è il contesto necessario per comprendere le dimensioni e gli orientamenti di un oggetto. Ad esempio, se guardiamo la foto di un osso di dinosauro, è impossibile sapere quanto è grande se ci mancascala. Ecco perché accanto ad esso vengono posti righelli o oggetti, per stabilire un confronto. Quest'ultimo è un modello di riferimento per le dimensioni.
Tuttavia, l'apprezzamento di questo concetto nel fisico Dipende dalla prospettiva specifica da cui viene studiato:
- Nella meccanica classica. Per sistema di riferimento si intende il sistema di coordinate ortogonali con cui si può studiare uno spazio euclideo, come avviene nel geometria analitica. Ad esempio, l'asse delle coordinate che compongono il meridiani e paralleli con cui ci organizziamo con fantasia il nostro pianeta, consentono la costruzione di un sistema di riferimento globale che oggi conosciamo come GPS (Sistema di posizionamento globale) e che usa queste linee immaginarie come riferimento per localizzare un punto all'interno del globo.
- In meccanica relativistica. Per sistema di riferimento intendiamo le coordinate spazio-temporali che identificano qualsiasi evento fisico di interesse, da quattro vettore riferimento ortonormale: spaziale tre (altezza, lunghezza, profondità) e uno temporaneo (tempo metereologico).
Esempio di sistema di riferimento
Senza un sistema di riferimento possiamo confondere le dimensioni degli oggetti.Un esempio semplice e classico per capire l'uso dei sistemi di riferimento è basato su un veicolo spaziale che decolla dalla superficie del terra.
Per coloro che la osservano dalla superficie, la nave sale e presto scompare dalla vista, apparendo sempre più piccola man mano che si allontana. Invece, per il pilota è la Terra che viene lasciata indietro, allontanandosi dalla nave e rimpicciolendosi man mano che viene lasciata indietro. Per entrambi questo movimento sarà veloce e lineare.
Ma per un terzo visualizzatore situato nelLuna il movimento del razzo può sembrare lento e distante, minimo, appena avvenuto, e prenderà velocità solo quando si avvicinerà al suo percorso. Questa differenza è dovuta al fatto che in ciascun caso viene utilizzato un sistema di riferimento diverso.