Vztažná (referenční) soustava je zvolená skupina vztažných těles (nebo jediné vztažné těleso), které jsou vůči sobě v klidu, anebo jsou ve vzájemném zadaném (predikovaném) pohybu. Poloha a pohyb zkoumaných těles jsou tedy určovány vzhledem ke zvolené vztažné soustavě. Volba vztažné soustavy představuje volbu relativně „pevných“ bodů v prostoru, které jsou vzájemně v klidu, anebo ve vzájemně zadaném pohybu.
Vzhledem k tomu, že klid nebo pohyb je závislý na volbě vztažné soustavy, je tento pohybový stav relativní. To znamená, že i klid je relativní, neboť je vždy nutno uvést vztažnou soustavu, vzhledem ke které je těleso v klidu či v zadaném pohybu. Pojem klidu nebo pohybu tělesa je relativní a je fyzikálně závislý na volbě vztažné soustavy.
Inerciální (setrvačná) vztažná soustava je taková soustava, v níž platí Newtonovy pohybové zákony pro volnou částici v nejjednodušším tvaru, tj. pohyb volné částice je zjednodušeně uvažován jako pohyb rovnoměrný přímočarý. Každá soustava, která se vzhledem k inerciální vztažné soustavě pohybuje rovnoměrně přímočaře nebo je vzhledem k této soustavě v klidu, je také inerciální soustavou.
Neinerciální vztažná soustava je taková soustava, v níž platí Newtonovy pohybové zákony pro volnou částici ve složitějším tvaru, tj. pohyb volné částice je uvažován jako pohyb nerovnoměrný, děje se vzhledem k nějaké inerciální soustavě se zrychlením.
Vztažná soustava a souřadnicová soustava nejsou zaměnitelné, vztažná soustava je fyzikálního charakteru, souřadnicová soustava je matematicky popisného charakteru, takže v dané vztažné soustavě lze použít libovolný souřadnicový systém. Obvykle se volí takový systém souřadnic, který popis daného pohybu co nejvíce zjednodušuje.
U každé prostorové soustavy souřadnic musí být definována základní rovina procházející počátkem soustavy souřadnic a základní směr.
Podle polohy počátku (středu) souřadnicové soustavy můžeme rozlišovat souřadnice:
- topocentrické (počátek je v místě pozorování),
- geocentrické (počátek je ve středu Země),
- heliocentrické (počátek je ve středu Slunce),
- selenocentrkké (počátek je ve středu Měsíce),
- jovicentrické (počátek je ve středu Jupitera) aj.
Podle vztahu užitých délkových a úhlových parametrů rozeznáváme různé typy soustav souřadnic, neužívanější jsou: k artézská, polární, s férická, cylindrická.
Kartézská (pravoúhlá) soustava souřadnic je taková soustava souřadnic, u které jsou souřadné osy vzájemně kolmé a protínají se v jednom bodě, tj. počátku soustavy souřadnic. Jednotka bývá obvykle volena na všech osách stejně velká, ale může být i jiná na různých osách, a to s ohledem na potřeby názorného zobrazení v daném prostoru. Jednotlivé souřadnice polohy každého bodu lze získat jako kolmé průměty polohy k jednotlivým souřadným osám.
Kartézské souřadnice v prostoru.
Polární soustava souřadnic je po kartézské soustavě souřadnic nejužívanější, ale jde pouze o rovinnou soustavu souřadnic. Jedna souřadnice (označovaná jako průvodič r) udává vzdálenost bodu od počátku souřadnic, druhá souřadnice (označovaná jako polární úhel φ) udává úhel spojnice tohoto bodu a počátku od zvolené osy ležící v rovině (nejčastěji jí odpovídá osa x kartézských souřadnic).
Polární souřadnice v rovině.
Válcová soustava souřadnic je soustava souřadnic v prostoru, u které jedna souřadnice ϱ udává vzdálenost bodu od osy z, druhá souřadnice φ udává úhel průmětu průvodiče bodu do roviny xy od zvolené osy x a třetí souřadnice z polohu bodu na ose z.
Válcové souřadnice v prostoru.
Sférická soustava souřadnic je soustava souřadnic v prostoru, u které jedna souřadnice ϱ udává vzdálenost bodu od počátku souřadnic, druhá souřadnice φ udává úhel průmětu průvodiče bodu do roviny xy od osy x a třetí souřadnice ϑ úhel průvodiče od zvolené roviny xy, respektive od osy z.
Sférické souřadnice v prostoru.