¿Qué es la masa reducida?

Cuando se observan partículas tan pequeñas como un átomo, u objetos tan grandes como la Tierra y la Luna, la masa reducida puede ser una consideración importante al calcular el comportamiento de los objetos que se mueven uno alrededor del otro. Un protón y un electrón o la Tierra y la Luna circulan entre sí con una masa muy diferente, o la cantidad de cada objeto afectado por la fuerza de la gravedad. El uso de una ecuación de masa reducida puede simplificar los cálculos de cómo se comportará cada uno en diferentes situaciones.

A medida que dos objetos giran uno alrededor del otro, tienen una fuerza que puede calcularse mediante la segunda ley de termodinámica de Sir Isaac Newton, que calcula las fuerzas entre los objetos en función de su masa y distancia. Newton (1642-1727) fue un matemático, químico y físico que formuló muchos conceptos sobre el movimiento planetario y la gravedad. Su segunda ley describe las fuerzas que ocurren entre dos objetos, pero supone que los objetos son estacionarios. La masa reducida tiene en cuenta cada objeto y su distancia entre sí, dando un valor que puede usarse en la ecuación de Newton y otros cálculos de gravedad y aceleración.

La Tierra y la Luna tienen tamaños muy diferentes, y se podría suponer que la Tierra es el centro de rotación de los dos cuerpos. Esto no es exactamente cierto, porque la Luna afecta el punto de rotación, llamado centro de rotación, debido a su distancia de la Tierra y su masa. Usar el centro de la Tierra crearía errores en el cálculo si no se corrige la masa de la Luna.

La masa reducida se calcula a partir de la masa de ambos objetos multiplicada entre sí, luego se divide por la suma de la masa de los dos objetos. El resultado se puede usar para calcular los efectos de fuerza y ​​gravedad como si hubiera una sola masa en un punto llamado centro de rotación. Un ejemplo de esto es conectar dos bolas con una cuerda, con las bolas que tienen pesos diferentes. Intentar hacer girar las bolas sujetando la cuerda en el medio no tendría éxito. El experimentador tendría que sostener la cuerda más cerca de la bola más pesada, que es el centro de rotación de las dos bolas.

Los cálculos de masa reducida también se pueden usar para partículas atómicas pequeñas. Cuando los electrones giran alrededor de un núcleo atómico, crean un centro de masa y rotación en puntos distintos del centro del núcleo. Resolver para la masa reducida crea valores que luego pueden usarse para otras fuerzas moleculares.