Supón que estás flotando en el espacio en tu cohete y ves otro cohete a la deriva. ¿Qué cohete está quieto y cuál se mueve? Cualquiera de los dos puntos de vista es igualmente correcto.
Se elige un marco de referencia y se define el movimiento con respecto a él. Un marco de referencia es un sistema de coordenadas. Eliges un punto como origen. A menudo te eliges a ti mismo. Eliges las direcciones de los ejes x, y y z. Luego puedes medir la distancia a lo largo de esas direcciones a cualquier otro objeto. Si sigues obteniendo las mismas coordenadas, el objeto no se está moviendo.
Generalmente se eligen las coordenadas para que un objeto en reposo permanezca en reposo a menos que las fuerzas actúen sobre él. Por ejemplo, eliges tu cohete como origen si el motor está apagado. Este tipo de marco de referencia se llama inercial. Sin fuerzas, los objetos se mueven a una velocidad constante.
Si te eliges a ti mismo como origen, y decides que el otro cohete se mueve, puedes comprobar las leyes de la física. Por ejemplo, la posición del otro cohete viene dada por
$$\vec x = \vec x_0 + \vec vt$$
Su propia posición viene dada por la misma ecuación, pero por supuesto $\vec x_0 = \vec 0$ et $\vec v = \vec 0$ . Encontrarías que todas las leyes de la física funcionan.
Puedes elegir que el origen siga al otro cohete, y te estás moviendo. Las leyes de la física siguen funcionando.
Para tus preguntas sobre el hielo sin rasgos, el hielo no es sin rasgos. Está hecho de átomos. Puedes medir la velocidad de los átomos. Puedes tratarlos como el otro cohete.
La gravedad marca la diferencia, de una de dos maneras.
Para las situaciones cotidianas, se puede utilizar la física clásica y describir la gravedad como una fuerza. A menudo nos ocupamos sobre todo del movimiento horizontal. La gravedad tira de nosotros hacia abajo y el suelo nos sostiene. Las dos fuerzas se anulan. Podemos ignorarlas y tratar el mundo como un marco de referencia inercial.
O podemos hacer física con cuerpos que caen libremente, cuya posición viene dada por
$$\vec x = \vec x_0 + \vec vt + \frac{1}{2}\vec g t^2$$
Si se profundiza en la gravedad, las cosas cambian. La relatividad general es fundamentalmente una teoría de la gravedad. Se basa en la idea de que se puede elegir cualquier marco de referencia, inercial o no. Se pueden encontrar formas de describir todas las leyes de la física que se mantienen en cualquier marco de referencia. Las consecuencias de esto son complejas y están fuera del alcance de esta respuesta.
