Hva er redusert masse?

Når man ser på partikler som er så små som et atom, eller objekter som er så store som jorden og månen, kan redusert masse være en viktig vurdering når man beregner oppførselen til objektene som beveger seg rundt hverandre. Et proton og et elektron eller Jorden og Månen sirkler hverandre med vidt forskjellig masse, eller mengden av hver gjenstand påvirket av tyngdekraften. Å bruke en redusert masse-ligning kan forenkle beregningene av hvordan hver enkelt vil oppføre seg i forskjellige situasjoner.

Når to objekter kretser rundt hverandre, har de en kraft som kan beregnes av Sir Isaac Newtons andre lov om termodynamikk, som beregner kreftene mellom objekter basert på deres masse og avstand. Newton (1642-1727) var en matematiker, kjemiker og fysiker som formulerte mange konsepter om planetbevegelse og tyngdekraft. Hans andre lov beskriver kreftene som oppstår mellom to objekter, men antar at objektene er stasjonære. Redusert masse tar hensyn til hvert objekt og deres avstand fra hverandre, og gir en verdi som kan brukes i Newtons ligning og andre beregninger for tyngdekraft og akselerasjon.

Jorden og månen har vidt forskjellige størrelser, og det kan antas at Jorden er rotasjonssenteret for de to kroppene. Dette er ikke helt sant, fordi månen påvirker rotasjonspunktet, kalt rotasjonssenteret, på grunn av dets avstand fra jorden og dens masse. Å bruke jordens sentrum ville skape feil i beregningen hvis ikke korrigert for Månens masse.

Redusert masse beregnes ut fra massen til begge objekter multiplisert sammen, deretter delt med summen av massen til de to objektene. Resultatet kan deretter brukes til å beregne kraft- og tyngdekrafteffekter som om det var en enkelt masse på et punkt kalt rotasjonssenteret. Et eksempel på dette er å koble to baller med et tau, med ballene ulik vekt. Å forsøke å snurre ballene ved å holde tauet i midten ville være mislykket. Eksperimentøren måtte holde tauet nærmere den tyngre ballen, som er rotasjonssenteret for de to ballene.

Beregninger for redusert masse kan også brukes for små atompartikler. Når elektroner spinner rundt en atomkjerne, skaper de et massesenter og rotasjon på andre punkter enn sentrum av kjernen. Å løse for den reduserte massen skaper verdier som deretter kan brukes til andre molekylkrefter.