Většinou se pohyb těles vyšetřuje ve vztažné soustavě, která se považuje za nehybnou. Takovou vztažnou soustavou je např. povrch Země i všechny předměty pevně spojené s povrchem Země. Stejným způsobem můžeme také vyšetřovat pohyb těles v každé vztažné soustavě, která se sama vzhledem k soustavě spojené s povrchem Země pohybuje rovnoměrně přímočaře (např. železniční vagon jedoucí stálou rychlostí po přímé vodorovné trati). Tyto vztažné soustavy nazýváme soustavy inerciální neboli setrvačné. Latinské slovo inertia znamená setrvačnost. V nich všechny mechanické děje probíhají stejným způsobem. Při vyšetřování pohybů vzhledem k inerciální vztažné soustavě platí Newtonovy pohybové zákony a síly v nich působící nazýváme pravé.
Příkladem inerciální vztažné soustavy může být železniční vagon. Jestliže se vagon pohybuje rovnoměrným přímočarým pohybem bez otřesů, tak cestující nepozná, zda vagon stojí nebo se pohybuje. Jestliže ve vagonu necháme padat kuličku, bude volný pád stejný při rovnoměrném pohybu i při klidu. Z tohoto příkladu plyne, že žádným pokusem nemůžeme v inerciální vztažné soustavě rozlišit klid a pohyb. Tento příklad zobecnil již v 17. století i a my ho známe jako Galileiho princip relativity: Zákony mechaniky jsou stejné ve všech inerciálních vztažných soustavách. Rovnice, které je vyjadřují, mají stejný tvar. Skutečnost, že zákony mechaniky platí ve všech inerciálních vztažných soustavách, však neznamená, že i hodnoty všech fyzikálních veličin, které popisují pohybový stav tělesa, musí být ve všech inerciálních soustavách stejné.
Galileo Galilei.
Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Pavel Trnka. Under Creative Commons.
Z uvedených pokusů plyne, že modelu inerciální vztažné soustavy s dobrou přesností vyhovuje Galileova vztažná soustava, jejíž počátek leží v hmotném středu sluneční soustavy a osy mají vzhledem ke stálicím stálý směr. Vztažná soustava spojená se Zemí (laboratorní vztažná soustava) je pak neinerciální, protože se vzhledem ke Galileově vztažné soustava pohybuje po zakřivené trajektorii a současně se otáčí. Při běžných dějích však nejsou projevy její neinerciálnosti příliš významné, a proto ji v prvním přiblížení obvykle považujeme za soustavu inerciální.
Jestliže vztažná soustava spojená s povrchem Země je inerciální, pak každá další soustava, která je vzhledem k této inerciální soustavě v klidu nebo v rovnoměrném přímočarém pohybu, je rovněž inerciální. Klid a pohyb jsou dva rovnocenné pohybové stavy, které lze rozlišit jen relativně, tj. ve vztahu k okolí. Tuto skutečnost nazýváme klasický princip relativity Newtonovy mechaniky.
Uvažujme rozjíždějící se vagon. Vzhledem k vztažné soustavě spojené se Zemí koná rovnoměrně zrychlený pohyb. Vztažnou soustavu, která se vzhledem k inerciální soustavě pohybuje zrychleně nebo zpomaleně, nazýváme neinerciální vztažná soustava. V neinerciálních soustavách na tělesa působí tzv. zdánlivé síly. Z těch nejběžnějších uveďme sílu setrvačnou, odstředivou, Coriolisovu a Eulerovu. Nazýváme je zdánlivé síly, protože nevznikají působením jiných těles. Jejich projevy jsou ale reálné, i když závisejí na stanovisku pozorovatele (vztažné soustavě). Setrvačná síla vzniká při přímočarém rovnoměrném pohybu; ostatní síly vznikají při pohybu po kružnici. Při rovnoměrném pohybu vzniká coriolisova (těleso v rotující soustavě není upevněné) a odstředivá (těleso v rotující soustavě je upevněné) síla; při nerovnoměrném pohybu po kružnici síla eulerova.
Protože zdánlivé síly nevznikají vzájemným působením těles, neexistuje na ně reakce. Tyto síly existují jen z pohledu pozorovatele, který se nachází v neinerciální soustavě (pohybující se zrychleně, zpomaleně nebo křivočaře).
