Ниже перечислены движения тел относительно Земли. Какую систему отсчёта, связанную с одним из этих тел,...

Систему отсчёта, связанную с поездом, нельзя считать инерциальной. Поезд движется равноускоренно, то есть его скорость меняется со временем. В инерциальной системе отсчёта скорость тела остаётся постоянной или равномерно изменяется. В данном случае, система отсчёта, связанная с Землёй, может быть принята за инерциальную, так как относительно неё движения девочки, автомобиля и хоккейной шайбы описываются как равномерные.

Для ответа на вопрос, какую систему отсчёта, связанную с одним из перечисленных движущихся тел, нельзя считать инерциальной, нужно вспомнить определение инерциальной системы отсчёта. Инерциальная система отсчёта — это такая система, в которой выполняется первый закон Ньютона: если на тело не действуют силы или они скомпенсированы, то тело будет либо покоиться, либо двигаться равномерно и прямолинейно.

Рассмотрим каждое из предложенных движений относительно Земли, которую принимаем за инерциальную систему отсчёта:

а) Девочка бежит с постоянной скоростью. Если девочка бежит с постоянной скоростью, то её движение является равномерным и прямолинейным. Следовательно, в системе отсчёта, связанной с девочкой, можно считать, что девочка покоится, а Земля движется с постоянной скоростью в противоположном направлении. Поскольку это движение равномерное и прямолинейное, система отсчёта, связанная с девочкой, также будет инерциальной.

б) Автомобиль движется равномерно по горизонтальной части дороги. Движение автомобиля с постоянной скоростью по горизонтальной дороге также является равномерным и прямолинейным. В системе отсчёта, связанной с автомобилем, автомобиль будет покоиться, а Земля будет двигаться с постоянной скоростью в противоположном направлении. Такая система отсчёта тоже является инерциальной.

в) Поезд движется равноускоренно. Равноускоренное движение означает, что на поезд действует постоянное ускорение. В системе отсчёта, связанной с поездом, это будет восприниматься как наличие постоянной силы, вызывающей это ускорение. Поскольку в инерциальной системе отсчёта ускорение должно отсутствовать, система отсчёта, связанная с поездом, не может быть инерциальной.

г) Хоккейная шайба равномерно скользит по гладкому льду. Если хоккейная шайба скользит равномерно по гладкому льду, её движение является равномерным и прямолинейным. В системе отсчёта, связанной с шайбой, шайба будет покоиться, а Земля будет двигаться с постоянной скоростью в противоположном направлении. Это тоже инерциальная система отсчёта.

Следовательно, единственная система отсчёта, которую нельзя считать инерциальной, — это система отсчёта, связанная с поездом, движущимся равноускоренно (вариант в).

в) Поезд движется равноускоренно. Так как в этом случае в системе отсчёта, связанной с поездом, есть невидимая сила инерции, которая не позволяет считать эту систему инерциальной.