Co to jest masa zredukowana?

Kiedy patrzysz na cząstki tak małe jak atom lub obiekty tak duże jak Ziemia i Księżyc, zmniejszona masa może być ważnym czynnikiem przy obliczaniu zachowania obiektów poruszających się wokół siebie. Proton i elektron lub Ziemia i Księżyc krążą wokół siebie z bardzo różną masą lub ilością każdego obiektu pod wpływem siły grawitacji. Zastosowanie równania o zmniejszonej masie może uprościć obliczenia zachowania każdego z nich w różnych sytuacjach.

Gdy dwa obiekty obracają się wokół siebie, mają one siłę, którą można obliczyć na podstawie drugiej zasady termodynamiki Sir Isaaca Newtona, która oblicza siły między obiektami na podstawie ich masy i odległości. Newton (1642-1727) był matematykiem, chemikiem i fizykiem, który sformułował wiele koncepcji ruchu planet i grawitacji. Jego drugie prawo opisuje siły występujące między dwoma obiektami, ale zakłada, że ​​obiekty są nieruchome. Masa zredukowana uwzględnia każdy obiekt i ich odległość od siebie, dając wartość, którą można wykorzystać w równaniu Newtona i innych obliczeniach dotyczących grawitacji i przyspieszenia.

Ziemia i Księżyc mają bardzo różne rozmiary i można założyć, że Ziemia jest środkiem obrotu dwóch ciał. Nie jest to do końca prawdą, ponieważ Księżyc wpływa na punkt obrotu, zwany środkiem obrotu, ze względu na jego odległość od Ziemi i jego masę. Użycie środka Ziemi spowodowałoby błędy w obliczeniach, gdyby nie skorygowano o masę Księżyca.

Masę zredukowaną oblicza się na podstawie masy obu obiektów pomnożonych razem, a następnie podzielonej przez sumę masy dwóch obiektów. Wynik można następnie wykorzystać do obliczenia efektów siły i grawitacji, tak jakby istniała pojedyncza masa w punkcie zwanym środkiem obrotu. Przykładem tego jest połączenie dwóch kulek liną, przy czym kule mają różne ciężary. Próba zakręcenia kulkami przez przytrzymanie liny na środku byłaby nieudana. Eksperymentator musiałby przytrzymać linę bliżej cięższej piłki, która jest środkiem obrotu dwóch kulek.

Obliczenia dla zredukowanej masy można również zastosować dla małych cząstek atomowych. Kiedy elektrony wirują wokół jądra atomowego, tworzą środek masy i rotacji w punktach innych niż środek jądra. Rozwiązanie dla zredukowanej masy tworzy wartości, które można następnie wykorzystać dla innych sił molekularnych.