En este apartado se describirán los sistemas de referencia inerciales, no inerciales (SRI-SRNI), las transformaciones galileanas, la hipótesis del éter y el experimento de Michelson-Morley.

Sistema de referencia inercial

Es aquel que se mueve en línea recta con velocidad constante.
En ellos se cumplen las leyes de Newton y no existe experimento mecánico que permita distinguir entre dos sistemas inerciales

El movimiento depende del observador, pero la Física funciona igual en todos los sistemas inerciales.

Sistema de referencia NO inercial

Es aquel que está acelerado (cambia su velocidad o dirección).
En estos sistemas aparecen fuerzas ficticias, como la fuerza centrífuga.

Simultaneidad de eventos

Dos eventos que son simultáneos en un sistema no necesariamente lo son en otro que se mueve en relación a él.

Simultaneidad es relativa, no absoluta.

Ejemplo del tren (clásico de Einstein)

Un tren se mueve a velocidad v. Dentro del tren, un observador está en el centro del vagón. Dos luces se disparan hacia los extremos (eventos A y C).

• Para el observador dentro del tren, la luz llega a ambos extremos al mismo tiempo → simultaneidad

• Para un observador en el andén, el tren se está moviendo → la luz tardará más en alcanzar el extremo trasero que se aleja, y menos al delantero que se acerca → no simultáneos

Transformaciones Galileanas

Relacionan las coordenadas de un evento entre dos sistemas inerciales que se mueven a velocidad relativa v a lo largo del eje x.

Si el sistema S′ se mueve con velocidad constante v respecto de S:

Transformación de posiciones

x′=x−vt

y′=y

z′=z

t′=t

Transformación de velocidades

vx′=vx−v

vy′=vy

vz′=vz

Transformación de aceleración

ax′=ax

ay′=ay

az′=az

La aceleración no cambia y por eso las fuerzas son invariantes bajo transformaciones galileanas.

Hipótesis del éter

En el siglo XIX se creía que la luz necesitaba un medio para propagarse, llamado éter luminoso

Se pensaba que la Tierra se movía a través del éter generando un "viento de éter", por lo que la velocidad de la luz debía ser:

• c + v en la dirección del viento

• c − v en sentido contrario

• Un valor intermedio en dirección perpendicular

Experimento de Michelson–Morley (1887)

Buscaba medir ese cambio de velocidad usando un interferómetro.
Resultado: no se detectó ninguna diferencia en la velocidad de la luz

Conclusión: no existe el éter y la velocidad de la luz es constante e independiente del movimiento del observador.

Este resultado fue fundamental para el desarrollo de la Teoría Especial de la Relatividad de Einstein.