Упражнение 10. 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 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; во время торможения? Можно ли в описанном случае считать инерциальной систему отсчёта, связанную с землёй; с поездом?

Закон инерции выполняется в инерциальных системах отсчёта: если равнодействующая сил равна нулю, тело покоится или движется равномерно и прямолинейно.

а) Система отсчёта, связанная с Землёй. Пока поезд движется равномерно, автомобиль вместе с ним движется относительно Земли равномерно и прямолинейно. При торможении поезда автомобиль сохраняет прежнюю скорость относительно Земли: это проявление инерции. Поэтому закон инерции выполняется в земной системе отсчёта, если считать её приближённо инерциальной.

б) Система отсчёта, связанная с поездом. Во время равномерного прямолинейного движения поезда автомобиль покоится относительно него, и закон инерции выполняется. Во время торможения автомобиль движется вперёд относительно поезда, хотя горизонтальное внешнее воздействие на него пренебрежимо мало. Это происходит потому, что тормозящий поезд замедляется, а система отсчёта, связанная с ним, неинерциальна; в ней закон инерции в обычном виде не выполняется.

Следовательно, земную систему отсчёта в этой задаче можно приближённо считать инерциальной. Систему, связанную с поездом, можно считать инерциальной во время его равномерного прямолинейного движения, но нельзя — во время торможения.