Вопрос о том, является ли система отсчета, связанная с мотоциклом, инерциальной, требует понимания принципов инерциальных систем в физике. Инерциальная система отсчета — это такая система, в которой тело сохраняет свое состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, если на него не действуют внешние силы или если они скомпенсированы.
Рассмотрим каждый из предложенных случаев:
1) Движение равномерно по прямолинейному участку шоссе:
В этом случае мотоцикл движется с постоянной скоростью по прямой линии. Это классический пример инерциальной системы отсчета, так как на мотоцикл не действуют силы, изменяющие его скорость или направление. Система отсчета, связанная с мотоциклом, является инерциальной.
2) Разгоняется по прямолинейному участку шоссе:
Здесь мотоцикл изменяет свою скорость, то есть происходит ускорение. Для создания ускорения требуется наличие ненулевой результирующей силы (например, сила тяги двигателя превышает сопротивление воздуха и трение). Поэтому система отсчета, связанная с мотоциклом, не является инерциальной, так как в ней наблюдается ускорение.
3) Движение равномерно по извилистой дороге:
Хотя скорость мотоцикла может оставаться постоянной по модулю, направление его движения постоянно меняется. Смена направления движения означает наличие центростремительного ускорения, что требует наличия внешней силы. Следовательно, система отсчета, связанная с мотоциклом, не является инерциальной.
4) По инерции вкатывается на гору:
В этом случае мотоцикл движется по инерции, то есть без воздействия дополнительных сил (при условии, что мы пренебрегаем сопротивлением воздуха и трением). Однако из-за наличия гравитационной силы, которая изменяет кинетическую энергию мотоцикла, его скорость будет уменьшаться. Это означает, что система отсчета не является инерциальной, поскольку присутствует ускорение, вызванное изменением направления и скорости из-за силы тяжести.
Таким образом, только в первом случае система отсчета, связанная с мотоциклом, является инерциальной.