Задача 1
Игрушечный автомобиль стоит на столе в равномерно движущемся поезде; при торможении поезда он покатился вперёд. Выполняется ли закон инерции относительно земли и относительно поезда? Инерциальны ли эти системы отсчёта?
Решение
а) В системе отсчёта, связанной с землёй, закон инерции выполняется. По горизонтали на автомобильчик другие тела не действуют (трением о стол пренебрегаем), и он сохраняет свою скорость относительно земли — ту, с которой двигался вместе с поездом. Именно об этом сказано в условии.
б) Пока поезд движется равномерно и прямолинейно, закон инерции в системе отсчёта «поезд» тоже выполняется: автомобильчик покоится относительно стола, и его скорость относительно поезда не меняется без действия других тел.
Во время торможения закон инерции в системе «поезд» не выполняется: скорость автомобильчика относительно поезда изменилась — он покатился вперёд, хотя никакие тела его не толкали. Причина в том, что сам поезд движется относительно земли с ускорением.
Систему отсчёта, связанную с землёй, считать инерциальной можно. Систему, связанную с поездом, можно считать инерциальной только при его равномерном прямолинейном движении; во время торможения она неинерциальна, так как движется с ускорением относительно инерциальной системы «земля».
Ответ
Первый закон Ньютона выполняется только в инерциальных системах отсчёта, а система, движущаяся с ускорением относительно инерциальной, неинерциальна.
Подробнее — в теме «Инерциальные системы отсчёта. Первый закон Ньютона».