В чём проявляется относительность движения? Ответ проиллюстрируйте примерами.

Относительность движения — это идея, что покой и движение нельзя приписать телу «вообще»; они всегда описываются только относительно выбранной системы отсчёта (другого тела, Земли, вагона, корабля, звёзд и т. п.). Никакого «абсолютного покоя» нет: то, что в одной системе покоится, в другой — движется. Формально для скоростей действует правило сложения (в классической механике):

Отсюда следуют все привычные эффекты.

Примеры.

1. Пассажир в поезде.
   — Относительно пола вагона он стоит на месте.
   — Относительно земли вместе с вагоном движется, скажем, 90 км/ч.
   — Если он идёт по проходу вперёд со скоростью 5 км/ч относительно вагона, то относительно земли его скорость ≈ 95 км/ч; если идёт назад, то ≈ 85 км/ч.

2. Обгон на шоссе.
   Вы едете 80 км/ч, соседняя машина — 100 км/ч в том же направлении. Относительно дороги она быстрее вас на 100 км/ч, а относительно вас движется со скоростью всего 20 км/ч — поэтому «проплывает» мимо медленно. Если навстречу едет машина 80 км/ч, то относительно вас её скорость ≈ 160 км/ч.

3. Катер на реке.
   Катер держит курс поперёк реки со скоростью 10 км/ч относительно воды, течение несёт воду вниз со скоростью 5 км/ч. Относительно берега траектория оказывается диагональной, а скорость «складывается» в вектор 10 поперёк + 5 вниз.

4. Бросок предмета с движущегося средства.
   С вершины мачты плывущего корабля роняют шар. Относительно корабля он падает «под мачту». Относительно берега шар всё время имеет горизонтальную скорость корабля, поэтому его траектория — парабола, но приземлится он у основания мачты, потому что корабль и шар всё время «делят» одну и ту же горизонтальную скорость.

5. Ветер и самолёт.
   Пилот держит курс строго на север 700 км/ч относительно воздуха, попутный ветер 100 км/ч. Относительно земли скорость будет около 800 км/ч. При боковом ветре траектория на карте — не прямая на север, а «сносит», поэтому курс берут с упреждением.

6. Земля как движущаяся система.
   Мы говорим, что Солнце «встаёт» и «заходит», потому что берём за систему отсчёта Землю. В системе отсчёта, связанной с Солнцем, очевидно, вращается Земля. Аналогично ретроградное «обратное» движение планет на небе — результат выбора земной системы отсчёта.

7. Вращающиеся (неинерциальные) системы и мнимые силы.
   На карусели пассажир чувствует «центробежную силу». В инерциальной системе её нет — есть только стремление тела сохранить прямолинейное движение. Явление (отклонение, давление к наружному краю) реально наблюдается, но его объяснение зависит от выбранной системы отсчёта.

Смысл относительности движения в том, что:
• любой объект можно взять за «нулевую» точку отсчёта;
• измеряемые скорости и траектории меняются при смене системы;
• (для инерциальных систем в классике) законы механики одинаковы, а скорости складываются по правилу Галилея.

Именно поэтому один и тот же процесс может выглядеть по-разному для разных наблюдателей — и все «правы» в пределах своей системы отсчёта.