¿Por qué la masa del sistema se reduce cuando la fuerza de interacción entre dos partículas es de naturaleza central?

La masa del sistema no se reduce. Por el contrario, existe un método conveniente de análisis que se utiliza para comprender dichos sistemas que implica ignorar el movimiento del centro de masa y centrarse en el movimiento relativo entre las partículas.

En lugar de pensar en el sistema como dos masas independientes, [matemática] m_1 [/ matemática] y [matemática] m_2 [/ matemática], cada una asociada con una de las partículas, puede pensar en dos masas alternativas [matemática] M [/ matemáticas] y [matemáticas] \ mu [/ matemáticas]. [matemática] M [/ matemática] es la suma de las dos masas, y puede pensar que se mueve junto con el centro de masa del sistema. Debido a la relatividad, siempre puede analizar el sistema desde el marco de referencia que se mueve junto con este centro de masa; en este marco de referencia, [math] M [/ math] siempre se encuentra en el origen y no se mueve. Mientras tanto, la otra masa [math] \ mu [/ math] es una combinación diferente de las dos masas llamada “masa reducida”: [math] \ mu = \ frac {m_1 m_2} {m_1 + m_2} [/ math] . Mientras la interacción sea una fuerza central, esta masa reducida solo orbitará en un plano alrededor de M en el centro. Por lo tanto, el problema original de dos masas que se mueven independientemente una de otra en un patrón tridimensional complicado se ha reducido a un problema mucho más simple de una sola masa pequeña moviéndose alrededor de una gran masa estacionaria en 2 dimensiones. Matemáticamente, ambos son equivalentes. Es solo que esta forma alternativa es más fácil de analizar y resolver.

A2A. Es básicamente lo que Domino Valdano afirma en su respuesta. Además, en las teorías relativistas, la masa de un sistema acotado es menor que la suma de las partes constituyentes. Un nuclues atómico puede pesar menos que la suma de todos sus protones y neutrones. La masa de energía de un objeto es la suma de todas las masas en reposo más la energía de enlace, debido a la relación masa-energía de Einstein.

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