Het traagheidsmoment van twee hemellichamen

Bereken het traagheidsmoment van twee hemellichamen die in een perfect circulaire baan om elkaar heen draaien.

De Zon en de Aarde bewegen nagenoeg circulair om elkaar heen
(Credits: NASA voor de foto’s van de hemellichamen)
Twee hemellichamen draaien om elkaar heen, om precies te zijn: ze draaien allebei om hun gemeenschappelijke zwaartepunt. Wanneer het ene hemellichaam een massa m1 heeft en het andere hemellichaam een massa m2, terwijl de afstand tussen de zwaartepunten van de hemellichamen r is, dan bevindt m1 zich op deze afstand van het zwaartepunt:
En m2 bevindt zich op deze afstand van het zwaartepunt:
Ik leg mijn oorsprong in het gemeenschappelijke zwaartepunt. De wiskundige definitie van het traagheidsmoment is:
Of in woorden: van een bepaald systeem met massa m moet ieder infinitesimale deelstukje dm vermenigvuldigd worden met het kwadraat van de loodrechte afstand tot de rotatie-as en vervolgens opgeteld worden voor alle deelstukjes dm. Dat is in dit geval simpel, want het systeem bestaat uit slechts twee elementen in een circulaire baan. Vergelijking (3) gaat daarom over in:
Ik vul de vergelijkingen (1) en (2) in:
Ik breng de gereduceerde massa in herinnering:
Waarmee vergelijking (5), het traagheidsmoment, tenslotte wordt: