Quando si osservano particelle piccole come un atomo o oggetti grandi come la Terra e la luna, la massa ridotta può essere una considerazione importante quando si calcola il comportamento degli oggetti che si muovono l’uno intorno all’altro. Un protone e un elettrone o la Terra e la Luna ruotano l’un l’altro con una massa molto diversa, o la quantità di ciascun oggetto influenzata dalla forza di gravità. L’uso di un’equazione di massa ridotta può semplificare i calcoli di come ciascuno si comporterà in situazioni diverse.
Poiché due oggetti ruotano l’uno intorno all’altro, hanno una forza che può essere calcolata dalla seconda legge della meccanica 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 sulla gravità. La sua seconda legge descrive le forze che si verificano tra due oggetti, ma presuppone che gli oggetti siano stazionari. La massa ridotta tiene conto di ciascun oggetto e della loro distanza l’uno dall’altro, fornendo un valore che può essere utilizzato nell’equazione di Newton e in altri calcoli per gravità e accelerazione.
La Terra e la Luna hanno dimensioni molto 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’utilizzo del centro della Terra creerebbe errori nel calcolo se non corretto per la massa della Luna.
La massa ridotta viene calcolata dalla massa di entrambi gli oggetti moltiplicata insieme, quindi divisa 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 un’unica massa in un punto chiamato centro di rotazione. Un esempio di questo è collegare due palline con una corda, con le palline con pesi diversi. Il tentativo di far girare le palline tenendo la corda nel mezzo non avrebbe avuto 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 essere utilizzati per altre forze molecolari.