Lei de conservação

História

Durante muito tempo, as pessoas pensaram que estas leis eram verdadeiras para a quantidade de massa e energia no universo. Mais tarde, Albert Einstein disse que elas não eram completamente verdadeiras. Ele disse que a massa poderia se transformar em energia (ou o contrário). Se isso acontecesse, seria contra as leis de conservação porque se a massa fosse transformada em energia, a quantidade total de massa diminui e a quantidade total de energia aumenta.

Einstein disse que as leis de conservação ainda poderiam ser usadas se toda a massa e toda a energia fossem combinadas. Ele disse que mesmo que a massa mude ou a energia mude, a soma quando elas são somadas não muda. Portanto, agora existe apenas uma lei de conservação de massa e energia juntas.

Problemas

Naturalmente, a massa é medida em quilogramas, e a energia é medida em joules. Elas não podem ser somadas diretamente, mas Einstein encontrou uma maneira de adicioná-las juntas. Ele criou a equação E = m c 2 {\displaystyle E=mc^{2}}}. . Esta equação significa que, antes de adicionar a quantidade de massa à quantidade de energia, a massa deve ser multiplicada pela velocidade da luz e, em seguida, pela velocidade da luz novamente.

Objetivo

Algumas das coisas que se pensa que devem ser conservadas são

• momentum
• massa e energia somadas
• Conservação de energia
• Conservação da massa
• impulso angular
• taxa

As leis de conservação são úteis para as pessoas quando elas fazem problemas em Física. Isto porque se eles sabem que uma coisa é conservada, isso lhes dá mais informações matemáticas sobre o que eles estão fazendo em relação ao problema.

Emmy Noether mostrou que se pode dizer que as leis de conservação surgem de simetrias nas leis da física. Este teorema, chamado teorema de Noether, dá aos físicos uma ferramenta extremamente poderosa para tentar resolver problemas complicados.

Por exemplo:

• Como não há posição absoluta, apenas posição relativa, podemos conseguir que o impulso total de um sistema fechado seja conservado.
• Como não há tempo absoluto, apenas tempo relativo, podemos conseguir que a energia total de um sistema fechado seja conservada.
• Como não há orientação absoluta ou direção preferencial no espaço, apenas orientação relativa, podemos conseguir que o momento angular total de um sistema fechado seja conservado.
• Há simetrias mais sofisticadas, como a invariância local da bitola, que levam à conservação da carga.

Tipos de leis de conservação

As leis de conservação podem vir em dois tipos, global ou local.

Conservação global

Uma lei de conservação global diz apenas que a quantidade total de algo no universo não muda no tempo.

Conservação local

Uma lei de conservação local diz um pouco mais do que isso. Ela diz que se a quantidade de algo mudou em um lugar, é porque ele entrou ou saiu daquele lugar, e nós podemos medir esse movimento.