O que é um referencial? O que é um referencial inercial?

Passo 1

O enunciado nos pede para entender dois conceitos básicos de mecânica clássica: o que é um referencial (ou sistema de referência) e o que caracteriza um referencial inercial. Para resolver, vamos recorrer à definição formal de sistema de coordenadas e ao enunciado da primeira lei de Newton.

Passo 2

Um referencial é, na prática, um conjunto de regras que define como medimos posições e tempos de eventos. Mais precisamente, é formado por:
  1. Um ponto (ou um conjunto de pontos) que servem de origem para as medidas de posição.
  2. Três eixos ortogonais (ou coordenadas) para atribuir um triângulo de coordenadas (x,y,z) a cada ponto do espaço.
  3. Um relógio que marca o tempo t.
    Em resumo, num referencial qualquer, todo evento é descrito pelas coordenadas (x,y,z,t).

Passo 3

Um referencial inercial é um caso especial de referencial em que vale rigorosamente a primeira lei de Newton: “um corpo livre de forças ou sob ação de forças cujo somatório seja zero move-se em linha reta com velocidade constante”. Em fórmula, no referencial inercial devemos ter
\sum \vec{F} = m\,\vec{a}\,,
e se \sum \vec{F}=0 então \vec{a}=\vec{0}.
Isso significa que, observando um objeto sem forças ou com forças perfeitamente compensadas, sua aceleração será sempre nula e sua trajetória será uma reta com velocidade constante.

Resposta

Um referencial é qualquer conjunto de origem, eixos de coordenadas e relógio que permite descrever a posição (x,y,z) de um ponto em função do tempo t.
Um referencial inercial é aquele em que a primeira lei de Newton vale exatamente: corpos sem forças resultantes \sum \vec{F}=0 mantêm velocidade constante em linha reta.

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