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El colgante del Trole: juicios de valor según el sistema de referencia

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Respuesta rápida

Verdadero: respecto de la persona parada afuera, el colgante cambia de posición, por eso está en movimiento. 2) Falso: respecto del profesor, que viaja en el mismo Trole, el colgante no cambia de posición; está en reposo.

📚 exercise fisica ⭐⭐ Dificultad 2/5 ⏱ 3 min lectura

Solución — Página 54

Fisica 1° · 2024

Ejercicio 1

Juicio: «Referente a una persona que se encuentra parada afuera del Trole, el colgante se encuentra en movimiento.» ( )

El sistema de referencia es la persona detenida en la parada o en la calle (Tierra en reposo). El Trole se desplaza con respecto a esa persona, y el colgante va suspendido en el interior del vehículo, por lo que su posición respecto del observador externo cambia con el tiempo.

Observador externo (parado en la calle): su sistema de referencia es, en la práctica, la Tierra en reposo.
El Trole se desplaza con velocidad $\vec{v}_{T}$ respecto de ese observador.
El colgante viaja junto con el Trole, de modo que su posición respecto del observador cambia: $\vec{r}_{colgante}(t) \neq \text{cte}$ .
Un cuerpo está en movimiento si su posición cambia con el tiempo respecto del sistema de referencia elegido.

Respuesta

Verdadero (V). Para la persona parada afuera, el colgante está en movimiento porque cambia continuamente su posición respecto de ella.

Ejercicio 2

Juicio: «Referente al profesor, el colgante se encuentra en movimiento.» ( )

El sistema de referencia es el profesor, que viaja dentro del mismo Trole que sostiene el colgante.

Observador interno: el profesor viaja dentro del Trole, es decir, comparte el movimiento del vehículo.
Si el Trole avanza con velocidad constante (movimiento rectilíneo uniforme) y el colgante permanece vertical, la distancia entre el profesor y el colgante no cambia: $\vec{r}_{colgante/filosofo}(t) = \text{cte}$ .
Al no variar la posición relativa, respecto del profesor el colgante está en reposo.
Solo si el Trole frena, acelera o curva, el colgante se inclinaría y entonces, para el profesor, también estaría en movimiento; en la situación descrita (Trole avanzando de forma uniforme y colgante vertical), no lo está.

Idea clave de la página

Un mismo cuerpo puede estar en movimiento respecto de un sistema de referencia y en reposo respecto de otro. Lo que determina si hay movimiento o no es el sistema de referencia (observador) que se elige, no el cuerpo en sí.

Respuesta

Falso (F). Para el profesor, que viaja en el mismo Trole, el colgante permanece en reposo: su posición respecto de él no cambia.

Contenido de la página

El colgante del Trole: ¿está en movimiento?

Juicio 1: Referente a una persona que se encuentra parada afuera del Trole, el colgante se encuentra en movimiento. ( )

Justificación

[espacio para respuesta del estudiante]
Juicio 2: Referente al profesor, el colgante se encuentra en movimiento. ( )

Justificación

[espacio para respuesta del estudiante]

Texto de Física — página 53 (pág. 54 del libro)

Ejemplos resueltos

Un pasajero sentado en un Trole que avanza a velocidad constante observa a otro pasajero sentado frente a él. ¿Está ese pasajero en movimiento respecto del observador?

El observador y el pasajero observado viajan en el mismo vehículo a la misma velocidad. 2. La distancia entre ambos no cambia con el tiempo: $\vec{r}(t) = \text{cte}$ . 3. Por lo tanto, respecto del observador el otro pasajero está en reposo, aunque respecto de la calle ambos están en movimiento.

Tabla

Observador (sistema de referencia)	Posición del colgante respecto de él	Estado del colgante
Persona parada afuera del Trole	Cambia con el tiempo	En movimiento (V)
Profesor dentro del Trole	Constante	En reposo (juicio falso, F)

Diagrama

graph LR
    A[Observador 1: persona parada afuera] -->|ve al colgante cambiar de posición| B[Movimiento]
    C[Observador 2: profesor dentro del Trole] -->|ve al colgante con posición constante| D[Reposo]

Fórmulas y ecuaciones

Un cuerpo está en movimiento respecto de un sistema de referencia si su posición varía con el tiempo: $\vec{r}(t)$ no es constante.

Un cuerpo está en reposo respecto de un sistema de referencia si su posición no varía con el tiempo: $\vec{r}(t) = \text{cte}$ .

$\vec{r}$ $_{colgante}(t)$ $\neq$ $\text{cte}$ $\;\Rightarrow\$ ; $\text{movimiento respecto del observador}$

$\vec{r}@@MATH_0@@\acute{i}$ l $\acute{o}$ sofo}(t) = $\text{cte}$ $\;\Rightarrow\$ ; $\text{reposo respecto del observador}$

$\vec{v}@@MATH_0@@_{Trole/Tierra}$

Glosario (5)

Sistema de referencia: Cuerpo o conjunto de ejes respecto del cual se describe la posición y el movimiento de otro cuerpo.
Movimiento relativo: Cambio de posición de un cuerpo que depende del observador elegido; un mismo cuerpo puede estar en movimiento o en reposo según la referencia.
Observador: Persona o sistema que describe el movimiento de un cuerpo tomando su propia posición como referencia.
Colgante: Cuerpo suspendido de un punto por un hilo o soporte; en el Trole actúa como péndulo que señala las aceleraciones del vehículo.
Reposo: Situación en la que la posición de un cuerpo no cambia respecto del sistema de referencia elegido.

Preguntas para practicar

¿Por qué el mismo colgante puede estar en movimiento para un observador y en reposo para otro?

Porque el movimiento es relativo: depende del sistema de referencia elegido. La persona parada afuera usa como referencia la calle y ve cambiar la posición del colgante, mientras que el profesor, que viaja en el mismo Trole, mantiene una distancia constante con él y lo observa en reposo. No existe un observador privilegiado; ambos descripciones son correctas respecto de su propia referencia.

¿Qué le ocurriría al colgante y a su inclinación si el Trole frenara de repente? Justifica desde el punto de vista del profesor.

Si el Trole frena, el profesor (y el punto de suspensión) se frena con el vehículo, pero el colgante, por inercia, tiende a conservar su velocidad; respecto del profesor este se desplazaría hacia adelante y el hilo se inclinaría. Así, para el profesor el colgante estaría en movimiento, lo que indica que el Trole está frenando (acelerando).

Temas y conceptos clave

Sistemas de referenciaMovimiento y reposo relativosJustificación de juicios físicosSistema de referenciaObservadorMovimiento relativoReposoColgante (péndulo)Trole

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