Мальчик стоял на земле и наблюдал, как его младшая сестра каталась на карусели. После катания девочка сказала брату, что и он сам, и дома, и деревья быстро проносились мимо нее.…

Это задача по относительному движению и в ней задействованы два разных системы отсчета.

Что происходит в задаче

• Девочка находится на карусели, которая вращается. Это значит, для неё мир вокруг движется.
• Мальчик же стоит на земле и наблюдает уже из обычной, «не вращающейся» системы отсчета.

Какими телами оперируют reference frames

• Для девочки (кадр на карусели, вращающийся frame): она сама считается неподвижной. Остальные объекты — мальчик, дома, деревья — кажутся ей движущимися, т.е. их скорость относительно неё не нулевая.
• Для мальчика (кадр земли, инерциальный frame): мальчик и дома с деревьями считаются неподвижными, а сестра (на карусели) движется по окружности.

Чьи утверждения правдивы в каких кадрах

• В кадре девочки (вращающийся кадр): девочка правa, что наблюдаемые вокруг неё тела движутся — мальчик, дома и деревья «проносятся» мимо неё.
• В кадре мальчика (не вращающийся, земной кадр): мальчик прав, что он сам, дома и деревья неподвижны, а сестра движется.

Коротко, ответ

• Оба правы, но в своих собственных системах отсчета. Вращающийся кадр карусели относится к движению девочки; инерциальный, городской кадр относится к движению сестры и покою остальных объектов. Это и есть суть относительности движения: скорость зависит от выбранного кадра.