Первый закон Ньютона формулируется так:
Существуют системы отсчета (называемые инерциальными),
относительно которых тела сохраняют свою скорость неизменной, если на
них не действуют другие тела или действия других тел скомпенсированы.
Поведение шарика, с точки зрения наблюдателя на берегу, совершенно логично. Шарик остается на месте, а корабль под действием качки отклоняется от вертикали.
Если же наблюдатель находится внутри каюты, то шарик, с его точки зрения, изменяет свое положение без всяких видимых причин, и объяснить это с точки зрения первого закона Ньютона невозможно.
Рассматривая
механические движения в доме на берегу моря и в каюте корабля, Галилей обнаружил, что они осуществляются одинаково, когда корабль
плывет по гладкой поверхности без ускорения. По утверждению Галилея, -
никакими механическими опытами, которые проводятся внутри инерциальной
системы отсчета (для пассажира это каюта корабля), невозможно
установить, находится ли эта система в покое или движется равномерно и
прямолинейно. Это утверждение называют принципом относительности
Галилея.
Человек в каюте корабля может установить факт движения только
тогда, когда он будет наблюдать внешние тела: остров, берег моря и т.д.