Vad är minskad massa?

När man tittar på partiklar som är så små som en atom, eller föremål som är så stora som jorden och månen, kan reducerad massa vara ett viktigt övervägande när man beräknar beteendet hos föremål som rör sig runt varandra. En proton och en elektron eller jorden och månen cirklar varandra med mycket olika massa, eller mängden av varje objekt som påverkas av tyngdkraften. Att använda en reducerad massekvation kan förenkla beräkningarna av hur var och en kommer att agera i olika situationer.

När två föremål kretsar kring varandra har de en kraft som kan beräknas med Sir Isaac Newtons andra termodynamiklag, som beräknar krafterna mellan objekt baserat på deras massa och avstånd. Newton (1642-1727) var en matematiker, kemist och fysiker som formulerade många begrepp om planetrörelse och gravitation. Hans andra lag beskriver krafterna som förekommer mellan två objekt, men antar att objekten är stationära. Minskad massa tar hänsyn till varje objekt och deras avstånd från varandra, vilket ger ett värde som kan användas i Newtons ekvation och andra beräkningar för gravitation och acceleration.

Jorden och månen har mycket olika storlekar, och det kan antas att jorden är rotationscentrum för de två kropparna. Detta är inte exakt sant, eftersom månen påverkar rotationspunkten, kallad rotationscentrum, på grund av dess avstånd från jorden och dess massa. Att använda jordens centrum skulle skapa fel i beräkningen om den inte korrigerades för månens massa.

Minskad massa beräknas utifrån massan för båda objekt som multipliceras tillsammans, sedan dividerad med summan av massan för de två objekten. Resultatet kan sedan användas för att beräkna kraft- och tyngdkraftseffekter som om det fanns en enda massa vid en punkt som kallas rotationscentrum. Ett exempel på detta är att ansluta två bollar med ett rep, där bollarna har olika vikter. Att försöka snurra bollarna genom att hålla repet i mitten skulle inte lyckas. Experimenteraren måste hålla repet närmare den tyngre bollen, som är de två kulans rotationscentrum.

Beräkningar för reducerad massa kan också användas för små atompartiklar. När elektroner snurrar runt en atomkärna skapar de ett centrum för massa och rotation vid andra punkter än kärnans centrum. Lösning för den reducerade massan skapar värden som sedan kan användas för andra molekylkrafter.