एक अंतरिक्ष-यात्री, पृथ्वी पर जिसका भार 600 N है, पृथ्वी के चारों ओर परिक्रमा कर रहे अंतरराष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन पर भारहीनता का अनुभव करता है । इसका अभिप्राय यह है कि

सही उत्तर — B, 'अंतरिक्ष-यात्री पर अंतरिक्ष स्टेशन के तल का सामान्य प्रतिक्रिया शून्य है'। जिसे हम 'भार' के रूप में अनुभव करते हैं, वह वस्तुतः वह सहारा देने वाला (अभिलंब) बल है जिससे कोई सतह हमें पीछे धकेलती है। कक्षा में स्टेशन और अंतरिक्ष-यात्री दोनों पृथ्वी के चारों ओर निरंतर मुक्त पतन में हैं — दोनों ठीक एक ही दर से पृथ्वी की ओर त्वरित होते हैं — इसलिए तल को अंतरिक्ष-यात्री पर कभी धक्का लगाना ही नहीं पड़ता। अभिलंब प्रतिक्रिया के शून्य हो जाने से अंतरिक्ष-यात्री भारहीनता अनुभव करता है, यद्यपि गुरुत्व अब भी कार्य कर रहा होता है।

अन्य विकल्प क्यों गलत हैं

• (a)
  अंतरिक्ष-यात्री का त्वरण शून्य है — अंतरिक्ष-यात्री का त्वरण शून्य नहीं है — यह पृथ्वी के केंद्र की ओर दिष्ट अभिकेंद्री त्वरण है (ISS की लगभग 400 km ऊँचाई पर लगभग 8.7 m/s^2), और ठीक यही स्टेशन को कक्षा में बनाए रखता है। भारहीनता मुक्त-पतन की अवस्था है, शून्य-त्वरण की अवस्था नहीं।
• (c)
  अंतरिक्ष-यात्री पर पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण शून्य है — ISS की ऊँचाई पर गुरुत्व भरपूर उपस्थित है — पृथ्वी की सतह के मान का लगभग 89 प्रतिशत। यही गुरुत्वाकर्षण वह अभिकेंद्री बल है जो स्टेशन को कक्षा में थामे रखता है; यदि यह शून्य होता तो स्टेशन सीधी रेखा में उड़ जाता। भारहीनता आभासी है, गुरुत्व का अभाव नहीं।
• (d)
  अंतरिक्ष स्टेशन अंतरिक्ष-यात्री पर अपकेंद्री बल लगाता है — अपकेंद्री बल एक छद्म बल है जो केवल तब प्रकट होता है जब गति का विश्लेषण किसी घूर्णी (अ-जड़त्वीय) निर्देश तंत्र में किया जाए; स्टेशन भौतिक रूप से ऐसा कोई बल 'लगाता' नहीं। सही, वास्तविक-बल वाली व्याख्या बस यही है कि मुक्त पतन के दौरान संपर्क/अभिलंब बल शून्य होता है।

आभासी भार किसी पिंड पर सतह द्वारा लगाए गए अभिलंब (सहारा) बल के बराबर होता है, स्वयं गुरुत्व बल के नहीं। जब कोई पिंड मुक्त पतन में हो — जैसे कक्षा में घूमता अंतरिक्ष यान और उसके भीतर का सब कुछ — तब कोई सहारा देने वाली सतह पीछे धकेलती ही नहीं, अतः आभासी भार (अभिलंब प्रतिक्रिया) शून्य होता है। यही 'भारहीनता' है; वास्तविक गुरुत्व तब भी उपस्थित रहता है।

मुख्य तथ्य

• आभासी भार = अभिलंब प्रतिक्रिया बल; मुक्त पतन में यह शून्य होता है।
• ISS की ऊँचाई पर अंतरिक्ष-यात्री का वास्तविक भार अब भी धरातलीय मान का लगभग 89 प्रतिशत होता है (गुरुत्व बंद नहीं हो जाता)।
• ISS लगभग 400 km की ऊँचाई पर परिक्रमा करता है और उसका अभिकेंद्री त्वरण पृथ्वी की ओर लगभग 8.7 m/s^2 होता है।
• गुरुत्व ही वह अभिकेंद्री बल देता है जो किसी उपग्रह को कक्षा में रखता है; उसे हटा दीजिए तो कक्षा समाप्त।

सामान्य भ्रम

• 'भारहीनता' को 'गुरुत्व नहीं' मान लेना (ISS की ऊँचाई पर गुरुत्व लगभग पूर्ण प्रबलता से उपस्थित है)।
• यह सोचना कि शून्य आभासी भार का अर्थ शून्य त्वरण है — त्वरण अभिकेंद्री है, शून्य नहीं।
• शून्य-अभिलंब-प्रतिक्रिया वाली व्याख्या के बजाय 'स्टेशन से लगने वाले वास्तविक अपकेंद्री बल' का सहारा लेना।

• अभ्यास प्रश्न — वास्तविक PYQ नहीं

  एक व्यक्ति लिफ्ट के भीतर तराजू पर खड़ा है। तराजू शून्य पढ़ेगी जब लिफ्ट

  • (a)एकसमान चाल से ऊपर जा रही हो
  • (b)विरामावस्था में हो
  • (c)मुक्त पतन में हो (रस्सी टूट गई हो)
  • (d)एकसमान चाल से नीचे जा रही हो
  उत्तर(c) मुक्त पतन में हो — जब लिफ्ट g के साथ नीचे त्वरित होती है तब तराजू (अभिलंब प्रतिक्रिया) शून्य पढ़ती है, ठीक कक्षीय भारहीनता की तरह।
• अभ्यास प्रश्न — वास्तविक PYQ नहीं

  पृथ्वी के चारों ओर वृत्तीय कक्षा में घूमता उपग्रह कक्षा में बना रहता है

  • (a)अंतरिक्ष के निर्वात के कारण
  • (b)अभिकेंद्री बल के रूप में कार्य करते पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण बल के कारण
  • (c)पृथ्वी से लगने वाले अपकेंद्री बल के कारण
  • (d)चंद्रमा के खिंचाव के कारण
  उत्तर(b) अभिकेंद्री बल के रूप में कार्य करते पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण बल के कारण — यही उपग्रह के पथ को निरंतर मोड़कर वृत्त बना देता है।