طبیعتاً می دانیم که وزن واقعی فرد در این مراحل هرگز نوسان نداشته است. وزن واقعی ما میزان نیرویی است که گرانش به بدن وارد می کند. وزن واقعی به عنوان نتیجه برهمکنش بین جرم یک فرد (m) و جرم زمین و فاصله او از مرکز زمین تعریف می شود. بر روی زمین، نیروی گرانش برابر با 9.8 نیوتن بر کیلوگرم است. علاوه بر این، می دانیم که جرم و وزن چیزهای متفاوتی هستند و در سیاره ای با گرانش متفاوت، وزن یک فرد مقدار متفاوتی خواهد داشت.
سوار شدن بر آسانسور هیچ یک از عوامل ذکر شده در بند بالا را تغییر نمی دهد و تنها چیزی که تغییر می کند وزن ظاهری است. ممکن است کمی عجیب به نظر برسد؛ اما واقعیت این است که چنین اثری برای فضاپیماها بسیار مفید است.
شتاب خطی
فرض کنید در فضایی هستید که جاذبه وجود ندارد. بیایید فرض خود را کمی دقیق تر کنیم: مدار پایین زمین. محیطی که در آن ریزگرانش حاکم است. اصطلاح «ریزگرانش» در واقع نامی است که ما به محیط «بی وزن» نسبت می دهیم. حال سوال این است که اگر فضاپیمای فرضی شما یک آسانسور بزرگ داشته باشد که مدام به سمت بالا شتاب می‌گیرد چه اتفاقی می‌افتد؟ اگر شتاب آن آسانسور با میدان گرانشی روی سطح زمین یکسان بود، وزن شما دقیقاً مانند روی زمین احساس می‌شد.
ایده سفینه فضایی با آسانسور بی نهایت غیرعملی است. یک راه حل ساده تر، شتاب دادن به کل فضاپیما است. چنین شتابی گرانش مصنوعی ایجاد می کند. اگر از طرفداران داستان های علمی تخیلی باشید، احتمالاً به یاد دارید که این روش در واقع روش اصلی مورد استفاده در سفینه های فضایی در سریال علمی تخیلی The Expanse بود.
مشکل اینجاست که در عمل، برای اینکه فضاپیما به طور مداوم شتاب بگیرد، باید پیشرانش را همیشه روشن نگه دارد. بدیهی است که چنین ایده ای به مقادیر فوق العاده ای از سوخت موشک نیاز دارد. علاوه بر این، باید در نظر داشت که خاموش کردن موتورها امکان پذیر نیست. زیرا با انجام این کار شتاب فضاپیما به صفر می رسد. ناسالم، ما می خواهیم جاذبه مصنوعی داشته باشیم!
آنها در The Expanse با اختراع Epstein Thruster که نوعی موشک همجوشی است، این مشکل را حل کردند. چنین ایده ای در دنیای واقعی بیشتر شبیه جادو به نظر می رسد. ما انسان های امروزی به روشی غیر از شتاب خطی برای تولید گرانش مصنوعی با ابزارهای فعلی خود نیاز داریم.
حرکت دایره ای
شتاب به عنوان نرخ تغییر سرعت تعریف می شود. برای مثال، اگر خودرویی در یک ثانیه از 10 متر بر ثانیه به 20 متر بر ثانیه شتاب دهد، آن خودرو شتاب 10 متر بر ثانیه خواهد داشت. در اینجا باید توجه داشته باشیم که سرعت در واقع یک بردار است. یعنی سرعت نه تنها در مورد کمیت سرعت حرکت یک جسم، بلکه در مورد “جهت” حرکت آن نیز به ما اطلاعات می دهد.
فرض کنید ماشینی با سرعت 20 متر بر ثانیه به سمت غرب حرکت می کند. این خودرو به چرخش خود ادامه می دهد به طوری که پس از یک ثانیه با سرعت 20 متر بر ثانیه به سمت شمال در حال حرکت است. در اینجا با وجود اینکه خودرو با همان سرعت حرکت می کند، به دلیل تغییر جهت، شتابی را تجربه کرده است. اگر شعاع (R) مسیری که خودرو در این پیچ طی می کند و سرعت آن (v) را بدانیم، می توانیم میزان شتاب را محاسبه کنیم.