Una pregunta básica sobre la gravedad, la inercia o el impulso o algo por el estilo

Lo que arrojas al aire también viaja a la misma velocidad que tú, en la misma dirección. Cuando lo arrojas, no importa que la tierra de abajo se mueva hacia atrás a gran velocidad, ni que la luna pase aún más rápido, ni que la tierra misma esté girando y moviéndose en relación con el sol.

La pelota tiene una velocidad y dirección y actualmente coincide con su velocidad y dirección.

Cuando lanzas la pelota hacia arriba, agregas fuerza en una nueva dirección, lo que altera su velocidad y dirección, pero solo con respecto a tu velocidad y dirección. En otras palabras, a usted le parece que la pelota sube y baja, pero a la tierra cae como un proyectil, hacia adelante, hacia arriba y hacia abajo. Dado que viaja hacia adelante a la misma velocidad que el proyectil, le parece que solo sube y luego baja, aunque durante ese tiempo ambos avanzaron.

En realidad no voy a descifrar las matemáticas, pero aquí está la versión corta:

Tú y el objeto se están moviendo a una velocidad y en una dirección que llamaremos vector P y B, respectivamente.

Actualmente tus dos vectores coinciden. En relación con algún otro marco de referencia, ambos se están moviendo, pero en relación con usted, dado que sus vectores coinciden, el objeto parece estar inmóvil.

Aplicas una fuerza sobre el vector B, que altera su trayectoria. Ahora bien, esta fuerza da como resultado una velocidad y dirección adicionales descritas por el vector T. El objeto, por lo tanto, ahora se mueve de acuerdo con el vector B + T. Sin embargo, nuevamente, dado que B = P, le parece que el objeto solo se mueve de acuerdo con al vector T.

La gravedad está aplicando una fuerza al objeto, que eventualmente invertirá T en la dirección hacia abajo, a menos que otra fuerza actúe sobre la pelota, como que su mano atrape la pelota nuevamente.

Entonces, independientemente del vector que le aplique, será adicional al vector en el que ya está viajando y, por lo tanto, le parecerá que solo está viajando a lo largo de su nuevo vector.

Toda la física que conocemos obedece al principio de la relatividad , que establece que es imposible saber si el tren se mueve a una velocidad constante o no sin mirar hacia afuera. En un tren real, puedes darte cuenta, pero solo porque el viaje en tren está lleno de baches y el tren cambia de velocidad. En un tren perfectamente fluido, sería fundamentalmente imposible.

Dado que puede lanzar la pelota hacia arriba y atraparla de nuevo cuando el tren no se mueve sobre las vías, puede hacerlo cuando el tren se mueve sobre las vías. Si la pelota se comportara de manera diferente, serías capaz de saber cuándo se está moviendo el tren. Como no puede haber forma de saberlo, la pelota debe comportarse de la misma manera.

No hay una justificación más profunda de este principio. Podemos tomar las diversas teorías físicas que tenemos y demostrar que obedecen el principio (lo que han hecho varios otros respondedores), pero en última instancia, muchos físicos han llegado a creer que la relatividad simplemente está integrada en el universo, y que las teorías futuras la obedecerán, y que si alguna vez encontramos una excepción, se aplicará solo en situaciones extremas (como, por ejemplo, distancias diminutas mucho más pequeñas que un núcleo atómico).

Es posible que también desee ver esta pregunta anterior sobre la relatividad y la velocidad de la luz, donde dije más o menos lo mismo con más palabras.

Salvo los efectos de la resistencia del aire y demás, solo piense en el objeto como "parte" del tren que se mueve a la misma velocidad que usted. Esencialmente, no hay forma de distinguir entre un objeto en reposo o moviéndose a una velocidad constante.

El impulso se conserva. Si estás en un marco (el autobús) moviéndose a una velocidad constante, entonces todo lo demás también lo estará. El momento de cada objeto es$p~=~mv$. Esto es si hay o no algo sujetando el marco. En ausencia de alguna fuerza, un cuerpo mantiene un momento constante.