Краткий ответ
- Закон инерции:
- в системе отсчёта, связанной с Землёй, — выполняется;
- в системе отсчёта, связанной с поездом при равномерном прямолинейном движении, — выполняется;
- в системе отсчёта, связанной с поездом во время торможения, — не выполняется.
Система отсчёта, связанная с Землёй, считается инерциальной. Система, связанная с поездом, инерциальна только при его равномерном прямолинейном движении.
- Компенсируются силы:
- книга на столе: сила тяжести и сила реакции опоры;
- равномерно падающий лист: сила тяжести и сила сопротивления воздуха;
- пакет с яблоками на крючке безмена: сила тяжести и сила упругости пружины безмена.
Объяснение
1. Почему автомобиль покатился вперёд?
До торможения автомобиль и поезд двигались с одной и той же скоростью. При торможении поезд замедлился, а автомобиль по инерции сохранил прежнюю скорость относительно Земли. Поэтому относительно поезда он начал двигаться вперёд.
Во время торможения поезд движется с ускорением, поэтому связанная с ним система отсчёта является неинерциальной. В ней закон инерции в обычном виде не выполняется.
2. Что значит «силы компенсируются»?
Это значит, что силы равны по модулю и противоположны по направлению, поэтому их равнодействующая равна нулю:
\[ \vec F_{\text{рез}}=0. \]
Тело тогда покоится или движется равномерно и прямолинейно. Именно это наблюдается во всех трёх примерах.
