3. В вагоне поезда, движущемся равномерно и прямолинейно, на столике лежит теннисный мяч. Что произойдёт с мячом, если поезд начнёт тормозить? Будет ли выполняться первый закон Ньютона в системе отсчёта, связанной с поездом: а) во время его прямолинейного и равномерного движения; б) во время торможения?

При торможении поезд уменьшает скорость, а мяч по инерции стремится сохранять прежнюю скорость и направление движения. Поэтому относительно вагона мяч начнёт перемещаться вперёд, к передней стенке вагона. Если столик гладкий, мяч будет скользить; если между мячом и столиком есть трение, он покатится вперёд.

1. Во время равномерного прямолинейного движения поезда система отсчёта, связанная с поездом, является инерциальной. Первый закон Ньютона выполняется: мяч остаётся в покое относительно столика, если равнодействующая сил на него равна нулю.
2. Во время торможения система отсчёта, связанная с поездом, движется с ускорением и является неинерциальной. В этой системе первый закон Ньютона в обычной форме не выполняется: мяч начинает двигаться относительно вагона даже без направленной вперёд силы. Для описания движения в такой системе вводят силу инерции.

Ответ: при торможении мяч движется вперёд относительно вагона; первый закон выполняется в пункте а), но не выполняется в обычной форме в пункте б).