Fisica: il sistema di riferimento

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Introduzione

Di un punto o di un corpo o monodimensionale, bidimensionale o tridimensionale collocati nello spazio non si può dire in fisica o in matematica che la posizione sia certa, perché l'esatta ed oggettiva posizione si potranno definire a seconda del sistema di riferimento usato per definirne le coordinate. Esse sono dei numeri, o anche delle lettere che servono a definire l'esatta posizione di un punto nello spazio. Pertanto in queste due materie, la matematica e la fisica, troviamo diversi sistemi di riferimento, dei quali ci si serve a seconda delle situazioni per risolvere svariati problemi.

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Sistema di riferimento monodimensionale

In matematica il sistema di riferimento più ricorrente è quello monodimensionale, che viene basato sul concetto di una retta, sulla quale un punto è obbligato a muoversi e la cui origine conosciuta viene indicata con la lettera O. Per determinare la coordinata del punto P, a questa retta o direzione vengono associati un verso ed una unità di misura. Quest'ultima verrà identificata con un numero (x) reale positivo, se esso risulterà concorde con il verso della retta, oppure negativo nel caso contrario. Nell'ipotesi di uno spazio bidimensionale ci sono due sistemi di riferimento fondamentali: quello cartesiano e quello polare. Il primo è composto da due rette incidenti (le “assi”), che solitamente risultano ortogonali tra loro, formando quindi quattro angoli retti, e che hanno in comune un punto di origine (O), un verso e due unità di misura che possono essere sia identiche che differenti.

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Sistema di riferimento Cartesiano e cilindrico

Relativamente agli spazi tridimensionali, troviamo anche stavolta due sistemi di riferimento fondamentali che rappresentano l’evoluzione dei due esaminati precedentemente. Il sistema Cartesiano, o rettangolare, si presenta come formato da tre rette incidenti che passano per un solo punto, chiamato origine (O). Nel momento in cui si fissano i versi e le unità di misura per ciascuna retta, si possono definire tre coordinate (x, y e z) che indicano la posizione del punto P. Nel sistema cosiddetto “cilindrico”, alle due coordinate ρ e φ si unirà una terza coordinata z, la quale indica la distanza tra il punto P e la sua proiezione sul piano xy, che altro non è che lo spazio bidimensionale precedentemente descritto.

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Sistema di riferimento inerziale e non inerziale

In fisica vigono i concetti e le definizioni di sistema di riferimento “inerziale” e “non inerziale”. Nel primo caso viene applicato il primo principio della dinamica, detto anche "principio di inerzia". Si tratterà dunque di un sistema in cui un punto rimarrà nel suo stato di quiete se non subirà alcun tipo di forza. Se un corpo sottoposto ad una risultante priva di forze si muoverà ugualmente di moto accelerato, e quindi non uniformemente, ci troveremo di fronte ad un sistema di riferimento non inerziale.

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