Se due laboratori si muovono l’uno rispetto all’altro di moto traslatorio rettilineo uniforme, non esiste esperimento che dia risultati differenti nell’uno e nell’altro laboratorio.
Supponiamo che nel primo laboratorio valga la legge fisica $A=B$, con $A$ e $B$ grandezze fisiche definite in un riferimento solidale con il primo laboratorio. Nel secondo laboratorio siano $A'$ e $B'$ le grandezze fisiche corrispondenti ad $A$ e $B$. Sia $A'=B'$ la legge fisica scritta in un riferimento solidale con il secondo laboratorio.
Secondo il principio di relatività galileiana, le relazioni $A=B$ e $A'= B'$ rappresentano la stessa legge fisica scritta nei due sistemi di riferimento.
Le grandezze fisiche $A$ e $A'$, $B$ e $B'$ sono legate da leggi di trasformazione che formalmente possono scriversi come segue: $\mathcal{L} :(A,B) \to (A',B')$, dove in generale $A \neq A'$ e $B \neq B'$.
Nel caso speciale in cui $A =A'$ e $B=B'$ si dice che $A$ e $B$ sono invarianti nei due sistemi.
Esiste una speciale classe di sistemi di riferimento in cui un corpo non soggetto a forze o è in quiete o il suo moto traslatorio è rettilineo ed uniforme.
Si dicono sistemi inerziali i sistemi di riferimento appartenenti a detta classe.
Nei sistemi di riferimento inerziali, vi è proporzionalità diretta tra l’accelerazione $\vec{a}$ di un corpo e la risultante $\vec{F}$ delle forze ad esso applicate.
La costante di proporzionalità $m$ è detta massa inerziale e si ha: $\vec{F} = m\vec{a}$.
Ad ogni forza $\vec{F}{AB}$ esercitata da un corpo $A$ su un corpo $B$ ne corrisponde istantaneamente un’altra $\vec{F}{BA} = -\vec{F}_{AB}$ uguale in modulo e direzione, ma opposta in verso, causata dall’azione del corpo $B$ su $A$.