Любознательный мальчик Алёша совершает различные путешествия: а) поднимается в лифте; б) стоит на эскалаторе метро, движущемся вверх; в) едет в автомобиле; г) тренируется на велотренажёре; д) сидит на вращающейся карусели; е) находится в каюте идущего по морю теплохода. Укажите, относительно каких тел он находится в движении, а относительно каких — в покое. Что является в каждом случае системой отсчёта?

Движение и покой всегда относительны: один и тот же человек может быть неподвижен относительно одних тел и двигаться относительно других. Телом отсчёта называют тело, относительно которого рассматривают положение Алёши; вместе с выбранными осями координат и часами оно образует систему отсчёта.

а) Алёша поднимается в лифте.
Если он стоит спокойно в кабине, то находится в покое относительно кабины лифта, пола кабины, её стен, кнопок и других пассажиров, стоящих рядом.
Но он движется относительно дома, шахты лифта, этажей, Земли и людей, находящихся на улице.

Системой отсчёта можно выбрать кабину лифта — тогда Алёша покоится. Можно выбрать здание или Землю — тогда он движется вверх.

б) Алёша стоит на эскалаторе, движущемся вверх.
Он покоится относительно ступеньки эскалатора, поручня, если держится за него и поручень движется с той же скоростью, а также относительно других людей на той же ступеньке.
Относительно пола станции, стен метро, колонн, платформы и Земли Алёша движется вверх.

Системой отсчёта может быть ступенька эскалатора — в ней Алёша неподвижен. Если же выбрать стены станции метро или Землю, то он движется.

в) Алёша едет в автомобиле.
Если он сидит спокойно, то покоится относительно сиденья, кузова автомобиля, водителя и пассажиров.
Относительно дороги, домов, деревьев, дорожных знаков, фонарей и Земли он движется вместе с автомобилем.

Системой отсчёта можно считать автомобиль — тогда Алёша находится в покое. При выборе дороги или Земли он находится в движении.

г) Алёша тренируется на велотренажёре.
Велотренажёр обычно неподвижен относительно пола. Поэтому туловище Алёши в целом находится в покое относительно пола, стен комнаты, рамы тренажёра и Земли.
Однако его ноги движутся относительно рамы тренажёра, а педали, шатуны и маховик движутся относительно Алёши и комнаты. Если стопы закреплены на педалях, то каждая стопа в данный момент покоится относительно своей педали, но движется относительно рамы тренажёра.

Здесь важно, что тело человека не является абсолютно неподвижным: его туловище может быть принято за покоящееся относительно комнаты, а ноги совершают движение. Системой отсчёта удобно выбрать раму тренажёра или комнату.

д) Алёша сидит на вращающейся карусели.
Если он не перемещается по сиденью, то покоится относительно сиденья и платформы карусели.
Но относительно Земли, окружающих предметов, неподвижного наблюдателя и оси карусели он движется по окружности. При этом направление его скорости всё время меняется.

Системой отсчёта можно выбрать карусель — тогда Алёша находится в покое. Если выбрать Землю или неподвижные предметы вокруг карусели, то он движется.

е) Алёша находится в каюте идущего по морю теплохода.
Если он сидит или стоит в каюте, то покоится относительно каюты, палубы, мебели и других пассажиров, находящихся рядом с ним.
Относительно берега, маяка, морского дна, Земли и неподвижных предметов на суше он движется вместе с теплоходом.

Системой отсчёта может служить теплоход или каюта — тогда Алёша покоится. Если выбрать берег или Землю, то он движется.

Таким образом, во всех случаях ответ зависит от того, какое тело выбрано телом отсчёта: относительно движущегося вместе с Алёшей транспорта он обычно находится в покое, а относительно Земли и неподвижных окружающих предметов — в движении.