Wat is verminderde massa?
Wanneer we kijken naar deeltjes zo klein als een atoom, of objecten zo groot als de aarde en de maan, kan verminderde massa een belangrijke overweging zijn bij het berekenen van het gedrag van de objecten die om elkaar heen bewegen. Een proton en een elektron of de aarde en de maan omcirkelen elkaar met een heel verschillende massa, of de hoeveelheid van elk object dat wordt beïnvloed door de zwaartekracht. Het gebruik van een vergelijking met gereduceerde massa kan de berekeningen vereenvoudigen van hoe elk zich in verschillende situaties zal gedragen.
Terwijl twee objecten om elkaar heen draaien, hebben ze een kracht die kan worden berekend door Sir Isaac Newton's tweede wet van de thermodynamica, die de krachten tussen objecten berekent op basis van hun massa en afstand. Newton (1642-1727) was een wiskundige, scheikundige en natuurkundige die vele concepten formuleerde over planetaire bewegingen en zwaartekracht. Zijn tweede wet beschrijft de krachten die optreden tussen twee objecten, maar gaat ervan uit dat de objecten stilstaan. Verminderde massa houdt rekening met elk object en hun afstand tot elkaar, wat een waarde oplevert die kan worden gebruikt in de vergelijking van Newton en andere berekeningen voor zwaartekracht en versnelling.
De aarde en de maan hebben sterk verschillende groottes en er kan van worden uitgegaan dat de aarde het rotatiecentrum van de twee lichamen is. Dit is niet helemaal waar, omdat de maan het rotatiepunt, het centrum van rotatie, beïnvloedt vanwege de afstand tot de aarde en haar massa. Het gebruik van het middelpunt van de aarde zou fouten in de berekening veroorzaken als deze niet wordt gecorrigeerd voor de massa van de maan.
Verminderde massa wordt berekend uit de massa van beide objecten vermenigvuldigd met elkaar, vervolgens gedeeld door de som van de massa van de twee objecten. Het resultaat kan vervolgens worden gebruikt om kracht- en zwaartekrachteffecten te berekenen alsof er een enkele massa was op een punt dat het rotatiecentrum wordt genoemd. Een voorbeeld hiervan is het verbinden van twee ballen met een touw, waarbij de ballen verschillende gewichten hebben. Pogingen om de ballen te laten ronddraaien door het touw in het midden te houden, zou niet slagen. De experimentator zou het touw dichter bij de zwaardere bal moeten houden, wat het rotatiecentrum van de twee ballen is.
Berekeningen voor verminderde massa kunnen ook worden gebruikt voor kleine atomaire deeltjes. Wanneer elektronen rond een atoomkern draaien, creëren ze een centrum van massa en rotatie op andere punten dan het centrum van de kern. Oplossen voor de verminderde massa creëert waarden die vervolgens kunnen worden gebruikt voor andere moleculaire krachten.