Cos'è la massa ridotta?
Quando si osservano particelle piccole come un atomo o oggetti grandi come la Terra e la luna, una massa ridotta può essere una considerazione importante nel calcolo del comportamento degli oggetti che si muovono l'uno attorno all'altro. Un protone e un elettrone o la Terra e la Luna si circondano l'un l'altro con una massa molto diversa, o la quantità di ciascun oggetto influenzato dalla forza di gravità. L'uso di un'equazione di massa ridotta può semplificare i calcoli di come ciascuno si comporterà in situazioni diverse.
Quando due oggetti ruotano l'uno attorno all'altro, hanno una forza che può essere calcolata dalla seconda legge della termodinamica di Sir Isaac Newton, che calcola le forze tra gli oggetti in base alla loro massa e distanza. Newton (1642-1727) fu un matematico, chimico e fisico che formulò molti concetti sul moto planetario e la gravità. La sua seconda legge descrive le forze che si verificano tra due oggetti, ma presuppone che gli oggetti siano fermi. La massa ridotta tiene conto di ogni oggetto e della loro distanza l'uno dall'altro, dando un valore che può essere utilizzato nell'equazione di Newton e altri calcoli per gravità e accelerazione.
La Terra e la Luna hanno dimensioni ampiamente diverse e si potrebbe presumere che la Terra sia il centro di rotazione dei due corpi. Questo non è esattamente vero, perché la Luna influenza il punto di rotazione, chiamato centro di rotazione, a causa della sua distanza dalla Terra e della sua massa. L'uso del centro della Terra creerebbe errori nel calcolo se non corretto per la massa lunare.
La massa ridotta viene calcolata dalla massa di entrambi gli oggetti moltiplicati insieme, quindi divisi per la somma della massa dei due oggetti. Il risultato può quindi essere utilizzato per calcolare gli effetti di forza e gravità come se ci fosse una singola massa in un punto chiamato centro di rotazione. Un esempio di ciò è il collegamento di due sfere con una corda, con sfere aventi pesi diversi. Tentare di girare le palle tenendo la corda nel mezzo non avrebbe successo. Lo sperimentatore dovrebbe tenere la corda più vicina alla palla più pesante, che è il centro di rotazione delle due palle.
I calcoli per la massa ridotta possono essere utilizzati anche per piccole particelle atomiche. Quando gli elettroni ruotano attorno a un nucleo atomico, creano un centro di massa e rotazione in punti diversi dal centro del nucleo. Risolvere per la massa ridotta crea valori che possono quindi essere utilizzati per altre forze molecolari.