Система отсчёта жёстко связана с лифтом. В каком из приведённых ниже случаев систему отсчёта можно считать инерциальной? Лифт:
а) свободно падает;
б) движется равномерно вверх;
в) движется ускоренно вверх;
г) движется замедленно вверх;
д) движется равномерно вниз?

Чтобы определить, можно ли считать систему отсчёта, жёстко связанную с лифтом, инерциальной, нужно опираться на основные принципы механики, а именно на законы Ньютона и определение инерциальной системы отсчёта.

Инерциальная система отсчёта — это такая система отсчёта, относительно которой тело, на которое не действуют силы (или на которое действуют силы, взаимно компенсирующие друг друга), движется равномерно и прямолинейно либо остаётся в состоянии покоя (закон инерции). В такой системе все законы Ньютона выполняются в их классической форме. Если система отсчёта ускоренно движется относительно инерциальной системы, то она называется неинерциальной, и в ней появляются дополнительные силы, называемые силами инерции.

Разберём каждую ситуацию с лифтом:

а) Лифт свободно падает.
Когда лифт свободно падает, его движение происходит под действием силы тяжести, и он ускоряется вниз с ускорением свободного падения $ g $. В такой системе отсчёта (жёстко связанной с лифтом) движение тел воспринимается как будто они находятся в состоянии невесомости, но это не соответствует равномерному прямолинейному движению. Следовательно, такую систему отсчёта нельзя считать инерциальной.

б) Лифт движется равномерно вверх.
Равномерное движение лифта вверх означает, что его скорость постоянна, и он не испытывает ускорения. В такой системе отсчёта законы Ньютона выполняются, так как движение происходит равномерно и прямолинейно. Таким образом, эту систему отсчёта можно считать инерциальной.

в) Лифт движется ускоренно вверх.
Если лифт движется ускоренно вверх, то его движение происходит с увеличением скорости, то есть он имеет ускорение. Система отсчёта, связанная с таким лифтом, является неинерциальной, так как законы Ньютона будут нарушены в классической форме без учёта сил инерции.

г) Лифт движется замедленно вверх.
Замедленное движение вверх означает, что скорость лифта уменьшается — он движется с отрицательным ускорением. Система отсчёта, жёстко связанная с таким лифтом, является неинерциальной, поскольку имеется ускорение, и законы Ньютона требуют внесения поправок.

д) Лифт движется равномерно вниз.
Равномерное движение лифта вниз характеризуется постоянной скоростью без ускорения. В такой системе отсчёта законы Ньютона выполняются, поскольку движение происходит равномерно и прямолинейно. Следовательно, эта система отсчёта является инерциальной.

Итак, для определения инерциальности системы отсчёта важно учитывать наличие ускорения. Если система отсчёта связана с объектом, движущимся равномерно и прямолинейно, то она инерциальна. Если объект движется с ускорением (или замедлением), система отсчёта становится неинерциальной.