bevaringslovene

Bevaringslovene i fysikken. Noen eksempler, skjematisk illustrert. – A) Keplers 2. lov. En rett linje fra Solen til planeten, radius vektor, beskriver like store flater i like lange tidsrom, dvs. banespinnet bevares. – B) Roterende diskos i kastebane. Rotasjonsfart og akseretning forandres ikke, dvs. spinnet er uforandret. – C) I en sky kan positiv og negativ elektrisk ladning fordele seg ujevnt. Til sammen kan de være like store og oppheve hverandre f.eks. ved et lyn inne i skyen, dvs. summen av elektrisk ladning blir uforandret. – D) En elementærpartikkel og dens antipartikkel (elektron og positron) kan oppheve hverandre, annihilere, og danne to fotoner. Her er flere bevaringslover illustrert: bevegelsesmengde, energi, masse og ladning er bevart.

Av /Store norske leksikon ※.

Bevaringslovene er grunnleggende fysiske lover om legemer eller systemer. Hver av lovene fastslår en fundamental egenskap ved et legeme eller et system som vil bli bevart – det vil si, som ikke vil bli endret – dersom systemet ikke blir tilført eller fratatt noe fra omgivelsene og ikke blir påvirket av omgivelsene.

  1. Systemet vil ikke forandre sin bevegelsesmengde (massefart). Summen av bevegelsesmengdene til systemets deler vil være konstant, selv om disse delene utveksler bevegelsesmengde med hverandre. Dette er tilfelle ved alle støtprosesser.
  2. Systemet vil ikke forandre sin energi og masse. Dette er egentlig to klassiske bevaringslover som nå er satt sammen, fordi massen til et legeme ifølge relativitetsteorien kan uttrykkes ved energien E = mc2. Etter de klassiske bevaringslovene kan verken masse eller energi oppstå av ingenting og heller ikke forsvinne. Energien kan derimot gå over fra en form til en annen form. Bevegelsesenergi kan for eksempel gå over i varmeenergi ved friksjon. I termodynamikken uttrykkes loven om energiens bevaring i termodynamikkens 1. lov.
  3. Systemet vil ikke forandre sitt spinn. Spinn er bevegelsesmengdens moment om et punkt eller en akse, det vil si avstand fra systemets massesenter til aksen ganger bevegelsesmengde. Alle roterende legemer har spinn. Uforandret spinn er godt illustrert i planetenes bevegelser. Siden en planetbane er en ellipse, og Solen er plassert i ellipsens ene brennpunkt, er planetens banefart størst nærmest Solen og minst lengst unna. En roterende diskosskive beholder både rotasjonsfart og akseretning i kastebanen.
  4. Systemet vil ikke forandre sin elektriske ladning. Innenfor systemet kan ladningsfordelingen variere, og positiv og negativ ladning kan øke eller minke, men summen av positiv og negativ ladning vil være den samme.

I elementærpartikkelfysikken har man postulert en rekke nye bevaringslover. I kjernereaksjoner blir antall kjernepartikler bevart. Bestemte partikler kan bare produseres eller tilintetgjøres sammen med tilsvarende antipartikler.

Bevaringslover og symmetri

Den tyske fysikeren Emmy Noether har vist at det er en sammenheng mellom bevaringslover og symmetrier. Med symmetrier mener vi for eksempel at fysikkens lover ikke refererer til starttidspunktet, posisjonen eller orienteringen av et fysisk system.

Bevaring av energi og masse følger fra at et system av partikler som starter fra de samme begynnelsesbetingelsene oppfører seg likt uavhengig av starttidspunkt. Denne symmetrien kalles invarians overfor forflytninger i tiden.

Tilsvarende følger bevegelsesmengdens bevaring fra invarians overfor valg av startposisjon. Spinnets bevaring følger fra en symmetri som kalles rotasjonsinvarians, at orienteringen til systemet i startposisjonen ikke har noe å si for hvordan det utvikler seg.

Bevaringslovene danner grunnlag for en rekke fysiske resonnementer og har vist seg som viktige hjelpemidler innen alle deler av fysikken.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg