Posso atirar em um trem que se move tão rápido quanto a bala?

Essa é uma boa pergunta, pois envolve o conceito de referenciais. Uma resposta rápida: em relação a você, a bala sempre irá viajar com a mesma velocidade. Mas em relação a outros referenciais, coisas inesperadas podem acontecer!

Você já deve ter ouvido falar da Primeira Lei de Newton: "Todo corpo se mantém em seu estado de repouso ou movimento uniforme em linha reta a menos que seja compelido a alterar esse estado por forças aplicadas sobre ele".

Poderíamos simplificar um pouco essa frase e dizer que um corpo em movimento tende a ficar em movimento e um corpo em repouso tende a ficar em repouso, a menos que sejam afetados por uma força externa.

Imagine que você está em um vagão sem janelas de um trem muito rápido, movendo-se em velocidade uniforme (sem acelerar ou fazer curvas). Não há como você saber sua velocidade (e nem se você estava se movendo ou não). Se você jogar uma bola em linha reta para cima no ar, ela voltará em linha reta para baixo, não importando se o trem está parado ou indo a 1000 km/h. Como você e a bola já estão se movendo na mesma velocidade que o trem, as únicas forças agindo sobre a bola são sua mão e a gravidade, o que significa que a bola se comporta como se você se estivesse no chão e parado.

Mas o que isso tem a ver com nossa arma? Se a arma dispara balas a 1.000 km/h, a bala irá se distanciar da arma a 1.000 km/h em todas as situações. Então, se você for para a parte da frente do trem que está se movendo a 1.000 km/h e der um tiro, a bala vai se distanciar de você e do trem a 1.000 km/h, da mesma maneira que o faria se o trem estivesse parado. Mas, se olharmos a situação usando o chão como referência, a bala viaja a 2.000 km/h: a velocidade da bala mais a velocidade do trem. Isso significa que, se a bala atingir alguma coisa fora do trem, o impacto vai acontecer a 2.000 km/h.

Agora, se você der o tiro da parte traseira do trem, a bala ainda vai se distanciar de você e da arma a 1.000 km/h, mas dessa vez a velocidade do trem terá que ser subtraída da velocidade da bala. Em relação ao chão, a bala simplesmente não vai se mover, caindo direto no chão.

Mas o que é verdade para as balas, porém, não é verdade para algumas outras coisas que você pode "atirar" da parte da frente do trem. Um bom exemplo disso são as ondas sonoras. Se você ligar o aparelho de som na sala, ondas sonoras serão "disparadas" pelo alto-falante na velocidade do som: cerca de 1.125 km/h. Essas ondas se propagam pelo ar com essa velocidade fixa e simplesmente não podem ir mais rápido que isso. Por isso, se você puser um alto-falante na parte da frente do trem que vai a 1.000 km/h, as ondas sonoras não vão sair do trem a 2.125 km/h, simplesmente porque elas não podem ultrapassar a velocidade do som. E essa é a razão de os aviões que viajam a velocidades maiores do que as velocidades do som criarem ruídos sônicos.

Eis alguns links interessantes: