На столе в равномерно и прямолинейно движущемся поезде стоит легкоподвижный игрушечный автомобиль. При торможении поезда автомобиль без внешнего воздействия покатился вперёд, сохраняя свою скорость относительно поверхности Земли. Выполняется ли закон инерции: а) в системе отсчёта, связанной с Землёй; б) в системе отсчёта, связанной с поездом, во время его прямолинейного и равномерного движения; в) во время торможения? Можно ли в описанном случае считать инерциальной систему отсчёта, связанную с Землёй; с поездом?
Пока поезд движется равномерно и прямолинейно, автомобиль покоится относительно поезда. Его скорость относительно Земли равна скорости поезда и постоянна. После начала торможения автомобиля ничто не толкает вперёд; он сохраняет прежнюю скорость относительно Земли, как требует первый закон Ньютона (§
а) В земной системе скорость свободно катящегося автомобиля сохраняется. Следовательно, закон инерции выполняется; для описания этого опыта земную систему можно считать инерциальной.
б) Во время равномерного прямолинейного движения поезд не ускоряется относительно Земли. Автомобиль без нескомпенсированного воздействия покоится относительно поезда, что тоже соответствует первому закону Ньютона. В этот период систему поезда можно считать инерциальной.
в) При торможении скорость поезда относительно Земли уменьшается, а скорость свободного автомобиля сохраняется. Поэтому автомобиль движется вперёд относительно поезда без направленного вперёд действия другого тела. В тормозящем поезде закон инерции в таком виде не выполняется; эта система неинерциальна.
Таким образом, применимость закона зависит от движения выбранной системы отсчёта.
а) Да; б) да; в) нет. Система Земли в этом опыте инерциальна, система поезда инерциальна только при его равномерном прямолинейном движении.
