Naturschutzgesetz, auch Naturschutzgesetz genannt, in der Physik mehrere Prinzipien, die besagen, dass sich bestimmte physikalische Eigenschaften (dh messbare Größen) im Laufe der Zeit innerhalb eines isolierten physikalischen Systems nicht ändern. In der klassischen Physik regeln Gesetze dieser Art Energie, Impuls, Drehimpuls, Masse und elektrische Ladung. In der Teilchenphysik gelten andere Erhaltungsgesetze für Eigenschaften subatomarer Teilchen, die während der Wechselwirkungen invariant sind., Eine wichtige Funktion der Konservierungsgesetze besteht darin, dass sie es ermöglichen, das makroskopische Verhalten eines Systems vorherzusagen, ohne die mikroskopischen Details des Verlaufs eines physikalischen Prozesses oder einer chemischen Reaktion berücksichtigen zu müssen.
Energieeinsparung bedeutet, dass Energie weder erzeugt noch zerstört werden kann, obwohl sie von einer Form (mechanisch, kinetisch, chemisch usw.) geändert werden kann.) in eine andere. In einem isolierten System bleibt daher die Summe aller Energieformen konstant. Zum Beispiel hat ein fallender Körper eine konstante Energiemenge, aber die Form der Energie ändert sich von Potential zu kinetisch. Nach der Relativitätstheorie sind Energie und Masse gleichwertig., Somit kann die Ruhemasse eines Körpers als eine Form potentieller Energie betrachtet werden, von der ein Teil in andere Energieformen umgewandelt werden kann.
Die Erhaltung des linearen Impulses drückt die Tatsache aus, dass ein Körper oder ein System von Körpern in Bewegung seinen Gesamtimpuls, das Produkt aus Masse und Vektorgeschwindigkeit, beibehält, es sei denn, eine äußere Kraft wird auf ihn ausgeübt. In einem isolierten System (wie dem Universum) gibt es keine äußeren Kräfte, so dass der Impuls immer erhalten bleibt. Da der Impuls erhalten bleibt, bleiben auch seine Komponenten in jede Richtung erhalten., Die Anwendung des Gesetzes der Impulserhaltung ist wichtig für die Lösung von Kollisionsproblemen. Der Betrieb von Raketen veranschaulicht die Impulserhaltung: Der erhöhte Vorwärtsimpuls der Rakete ist gleich, aber entgegengesetzt zum Impuls der ausgestoßenen Abgase.
Die Erhaltung des Drehimpulses rotierender Körper ist analog zur Erhaltung des linearen Impulses., Drehimpuls ist eine Vektorgröße, deren Erhaltung das Gesetz ausdrückt, dass sich ein rotierender Körper oder ein rotierendes System mit der gleichen Geschwindigkeit dreht, es sei denn, eine Drehkraft, die als Drehmoment bezeichnet wird, wird auf ihn ausgeübt. Der Drehimpuls jedes Materiebits besteht aus dem Produkt seiner Masse, seinem Abstand von der Drehachse und der Komponente seiner Geschwindigkeit senkrecht zur Linie von der Achse.
Die Erhaltung der Masse impliziert, dass Materie weder erzeugt noch zerstört werden kann—dh Prozesse, die die physikalischen oder chemischen Eigenschaften von Substanzen in einem isolierten System verändern (z. B. Umwandlung einer Flüssigkeit in ein Gas) lassen die Gesamtmasse unverändert. Streng genommen ist Masse keine konservierte Menge. Außer bei Kernreaktionen ist die Umwandlung der Ruhemasse in andere Formen der Massenenergie jedoch so gering, dass man die Ruhemasse mit hoher Präzision als konserviert betrachten kann.,
Ladungserhaltung besagt, dass sich die Gesamtmenge der elektrischen Ladung in einem System nicht mit der Zeit ändert. Auf einer subatomaren Ebene können geladene Teilchen erzeugt werden, jedoch immer paarweise mit gleicher positiver und negativer Ladung, so dass die Gesamtladungsmenge immer konstant bleibt.
In der Teilchenphysik gelten andere Erhaltungsgesetze für bestimmte Eigenschaften von Kernpartikeln, wie Baryonzahl, Leptonzahl und Fremdheit., Solche Gesetze gelten zusätzlich zu denen von Masse, Energie und Impuls im Alltag und können als analog zur Erhaltung der elektrischen Ladung angesehen werden. Siehe auch Symmetrie.
Die Gesetze der Erhaltung von Energie, Impuls und Drehimpuls sind alle von der klassischen Mechanik abgeleitet. Dennoch bleiben alle in der Quantenmechanik und der relativistischen Mechanik wahr, die die klassische Mechanik als grundlegendste aller Gesetze ersetzt haben., Im tiefsten Sinne drücken die drei Erhaltungsgesetze die Tatsachen aus, dass sich die Physik nicht mit der Zeit, mit der Verschiebung im Raum oder mit der Rotation im Raum ändert.