rozpracováno
Obecně k zákonům zachování
Za zákony zachování se označují tvrzení, že některé měřitelné veličiny fyzikálního systému se během jeho vývoje nemění. Tyto zákony zachování jsou úzce spjaté se symetrií daného systému - dle Emy Noetherové. Pokud systém vykazuje symetrii vůči změně měřítka, má tzv. škálovací symetrii, a půjde o fraktální systém.
Lokálnost/Globálnost zachování
Fyzikální veličiny se mohou zachovávat teoreticky buď lokálně či pouze globálně. Rozdíl je v tom, jestli se zajímáme o to, jestli nám daná veličina (přenášená na nějaké částici) nemizí v průběhu jejího přesunu a neobjevuje se někde jinde. Pokud by nám mizela/skákala, ale celkově v nějakém systému se zachovávala, pak jde o globální zákon zachování. Podle teorie relativity by ovšem k takovému skákání nemělo docházet (porušuje to kauzalitu) a proto všechny zákony zachování ve fyzice by měly být lokální.
Rovnice kontinuity
Zákony zachování můžeme vyjádřit pomocí rovnic kontinuity - vlastně co zákon zachování, to rovnice kontinuity. Obecný tvar rovnice kontinuity je
kde je hustota zachovávající se veličiny, je veličina vyjadřující hustotu toku zachovávající se veličiny (množství veličiny prošlé za jednotku času jednotkovou plochou kolnou ve směru průchodu) - je-li skalární, jde o vektor a je zdrojový člen, který vyjadřuje kolik veličiny nám do systému přitéká/odtéká. Pokud má jít o zachovávající se veličinu, pak .
Zákon zachování energie (ZZE)
Energii nelze vytvořit či zničit. Energie se v uzavřeném systému zachovává. ZZE souvisí se symetrií fyzikálních zákonů v čase. Více o energii je na <Energie%20ve%20fyzice>.
Zákon zachování mechanické energie (ZZME)
Zachovává-li se celková mechanická energie soustavy, můžeme porovnávat součet potenciální a kinetické energie v libovolných různých okamžicích bez toho že bychom se dívali na to, co se dělo v intervalech mezi těmito okamžiky a počítali práci interakčních sil částic soustavy.
Užíváme ho často v řešení mechanických úloh. Energie by se nám měla převádět pouze mezi kinetickou energií a potenciální energií. Neplatí ovšem vždy. Ve skutečných systémech se nám energie disipuje např. třením do tepla. Nicméně pro některé výpočty je to vhodná aproximace a např. v nebeské mechanice pro planety je obvykle tření malé. Ale i tam může být problém např. v protoplanetárním disku při tvorbě planet či malá planetka může mít problém s tím, že na ní svítí Slunce a vypařuje se jinak na zahřátí straně a jinak na prochlazené... No prostě brát tento zákon s rezervou.
Mechanická energie soustavy se zachovává u pružných srážek (kdy se tělesa zase od sebe "správně odrazí") a nezachovává se při nepružných srážkách (např. kdy dojde ke spojení obou těles, nějaká energie přejde na deformaci a spol.).
Klasická mechanika
Zákon zachování hybnosti (ZZH)
Vyplývá z translační symetrie fyzikálních zákonů, tedy symetrie v posunutí.
V uzavřeném systému se hybnost zachovává
Pokud na dané těleso působí vnější síla/y, pak celková změna hybnosti za čas je úměrná velikosti těchto sil.
Při pružné i při nepružné srážce se celková hybnost soustavy zachovává.
Zákon zachování momentu hybnosti (ZZMH)
Vyplývá ze symetrie fyzikálních zákonů při otočení souřadnicové soustavy.
Zákon zachování hmotnosti (ZZm)
U zavřeném systému se nemění hmotnost. Tedy pokud například neuvažujeme relativistické rychlosti a srážky nebo u chemických reakcí musíme uvažovat celý systém a zajímat se jenom o omezený počet platných cifer. Takže tento zákon zachování není obvyklým zákonem zachováním a má mnoho limitů.
Elektromagnetismus
Zákon zachování elektrického náboje (ZZQ)
Elektrický náboj nelze ani vytvořit ani zničit. Alespoň zatím to není známo. Pokud třeme jedno těleso o druhé, např. ebonitovou tyč liščím ohonem, tak přecházejí elektrony z jednoho tělesa na druhé a jejich celkový náboj se zachovává. Pokud v relativistické srážce vznikne nějaká částice s nábojem , musí vzniknout ještě další částice s celkovým nábojem , přičemž zatím byl pozorován náboj (u stabilních částic) pouze v násobcích . Kvarky, ze kterých se pak skládají protony, neutrony a další částice, pak mají náboj , ale prozatím nebyly samostatně pozorovány.
Termodynamika
Kvantová fyzika
Zachovají se nám tu veličiny obdobně jako v klasické mechanice:
Zákon zachování hybnosti plyne z toho, že Hamiltonián komutuje s hybností:
ParseError: KaTeX parse error: Undefined control sequence: \[ at position 6: \left\̲[̲ H, p \right]
.Zákon zachování momentu hybnosti plyne z této komutace:
ParseError: KaTeX parse error: Undefined control sequence: \[ at position 6: \left\̲[̲ H, L_\alpha \r…
, kde .Zákon zachování energie z komutace Hamiltoniánu v různých čase
ParseError: KaTeX parse error: Undefined control sequence: \[ at position 6: \left\̲[̲ H (t_1), H (t_…
.
Rovnice kontinuity má tvar
Jaderná a subjaderná fyzika
Zákon zachování baryonového čísla
Zákon zachování leptonového čísla
$$