Parece que no quieres la nave espacial normal que gira como en "2001" porque te mareas. Sin embargo, nadie se marea por moverse. Eso es imposible porque moverse con velocidad constante es físicamente lo mismo que estar inmóvil. Lo que se produce es el "mareo por aceleración". Sientes los baches de un viaje en coche. Incluso en ese caso, podría llamarse más exactamente "mareo por sacudidas" o "mareo por mareas". El "mareo por sacudidas" sería cuando tu aceleración cambia con el tiempo, como al pasar por un bache. El "mareo por marea" se produce cuando diferentes partes del cuerpo experimentan diferentes aceleraciones al mismo tiempo.
En el interior de un cilindro giratorio, lo que sientes sería idéntico a la gravedad normal en primer orden, por lo que no te marearías necesariamente como en un coche. Si te mareas porque ves girar las estrellas cuando miras por la ventana, no construyas ninguna ventana y nunca lo sabrás.
Algunos efectos rompen esta ilusión de gravedad perfecta, como las fuerzas de marea, las fuerzas de Coriolis y la velocidad angular no constante de la nave espacial. Cuanto más grande sea tu nave, menores serán estos efectos.
Las fuerzas de marea surgen cuando el campo gravitatorio no es el mismo en todas partes. Para que las fuerzas de marea sean pequeñas, es necesario que el barco sea grande. La fuerza de la gravedad artificial en tu nave es $\omega^2 R$ con $\omega$ la frecuencia angular (la velocidad de rotación del barco) y $R$ la distancia al eje de rotación. Las aceleraciones de marea son entonces del orden de $\omega^2\Delta R$ con $\Delta R$ el tamaño del objeto que estamos considerando (por ejemplo, tu cuerpo). Las fuerzas de marea comparadas con la gravedad son $\Delta R / R$ o el tamaño del objeto comparado con el tamaño de la nave. Si eres 1000 veces más pequeño que tu nave, las fuerzas de marea que sentirás serán 1000 veces menores que la gravedad, demasiado pequeñas para notarlas. (En la Tierra son mucho más pequeñas aún, por supuesto, porque eres muy pequeño comparado con la Tierra).
Las fuerzas de Coriolis son las fuerzas que hacen que los proyectiles lanzados parezcan doblarse cuando se lanzan dentro de la nave, aunque no haya nada que los empuje. El tamaño de la aceleración de Coriolis es del orden de $\omega v$ con $v$ la velocidad de la cosa que se lanza. Para hacerlos más pequeños, hay que disminuir $\omega$ . Recuerda que la fuerza de la gravedad es $g = \omega^2 R$ Así que $\omega = \sqrt{g/R}$ . Para que las fuerzas de Coriolis sean pequeñas, se necesita de nuevo una nave grande. Supongamos que quieres que las fuerzas de Coriolis estén por debajo de alguna fracción $\alpha$ de $g$ cuando vas a una determinada velocidad máxima $v$ . Entonces la fórmula para el tamaño mínimo de la nave espacial es $R > v/(\alpha^2 g)$ . Si $v = 10 {\rm m/s}$ y $\alpha = .01$ Necesitamos una nave espacial de 10 kilómetros de diámetro. Así que vamos a tener que tolerar una aceleración de Coriolis bastante alta. Pero recuerda que no sientes esto en absoluto si estás parado. Si estás en movimiento, es sólo una fuerza constante que empuja hacia arriba/abajo/izquierda/derecha dependiendo de la dirección en la que vayas. Sólo si diferentes partes de ti se mueven en diferentes direcciones se convierte en un problema serio. Tus tiros libres también estarían fuera de lugar.
Por último, cuando las cosas se mueven en la nave espacial, la velocidad de rotación de toda la nave podría cambiar porque las cosas empujan a la nave. Esta aceleración sería del orden de $am/M$ con $a$ la aceleración del objeto en movimiento, $m$ la masa del objeto, y $M$ la masa de la nave. La mayoría de las cosas en la nave tendrían un pequeño $m/M$ así que esto no sería un gran problema.
Si un objeto no se acelerara, sino que se moviera hacia el centro a una velocidad constante $v$ El barco aceleraría como un patinador sobre hielo que acelera mientras tira de los brazos . Esta aceleración sería del orden de $v^2m/RM$ y, de nuevo, sería pequeño para los objetos pequeños.
Otro problema potencial es que si la distribución de la masa del barco no es simétrica, el barco se tambalearía. Supongamos que la nave está equilibrada en algún momento, pero entonces un objeto de masa $m$ se desplaza una distancia $d$ a lo largo del lado del cilindro hacia el final. Entonces la frecuencia del bamboleo debe ser del orden de $\omega md/MR$ y la amplitud debe ser del orden de $md/M$ . El tirón que sientes sería entonces del orden de $\omega^3 m^2d^2/M^2 R$ , que debería ser pequeño siempre que se trate de una masa bastante pequeña moviéndose a una distancia pequeña.
¿Cómo de pequeños pueden ser estos efectos? Eso depende sobre todo del tamaño de la nave, como hemos visto antes. Si la nave va a simular una gravedad terrestre, no puede ser demasiado grande. Al final, la tensión en los lados de la nave sería tan grande que la nave se rompería. Si tu nave fuera un bucle, ese radio crítico sería $T/\lambda g$ con $T$ la tensión y $\lambda$ la densidad de masa lineal de la pared. En el caso de los nanotubos de carbono, esto permite obtener un tamaño de nave de hasta $10^7 {\rm m}$ una cifra tan grande (más grande que la Tierra) que todos los efectos podrían ser intrascendentes. Para el acero se trata de $5*10^3 {\rm m}$ , lo que significa que los efectos sobre el tamaño humano podrían ser en general $.001$ o $.0001$ de la gravedad.
