Leyes de Conservación

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Leyes de Conservación

En la física clásica, este tipo de leyes rigen la energía, el momento, el momento angular, la masa y la carga eléctrica.Entre las Líneas En la física de partículas, otras leyes de conservación se aplican a las propiedades de las partículas subatómicas que son invariables durante las interacciones. Una función importante de las leyes de conservación es que permiten predecir el comportamiento macroscópico de un sistema sin tener que considerar los detalles microscópicos del curso de un proceso físico o una reacción química.

La conservación de la energía implica que la energía no puede crearse ni destruirse, aunque puede cambiarse de una forma (mecánica, cinética, química, etc.) a otra. Por tanto, en un sistema aislado la suma de todas las formas de energía permanece constante. Por ejemplo, un cuerpo que cae tiene una cantidad de energía constante, pero la forma de la energía cambia de potencial a cinética. Según la teoría de la relatividad, energía y masa son equivalentes. Así, la masa en reposo de un cuerpo puede considerarse una forma de energía potencial, parte de la cual puede convertirse en otras formas de energía.

La conservación de la masa implica que la materia no puede crearse ni destruirse, es decir, los procesos que cambian las propiedades físicas o químicas de las sustancias dentro de un sistema aislado (como la conversión de un líquido en un gas) dejan la masa total sin cambios.Entre las Líneas En sentido estricto, la masa no es una cantidad conservada. Sin embargo, excepto en las reacciones nucleares, la conversión de la masa en reposo en otras formas de masa-energía es tan pequeña que, con un alto grado de precisión, puede considerarse que la masa en reposo se conserva. Las leyes de conservación de la masa y de la energía pueden combinarse en una sola ley, la de conservación de la masa-energía.

La conservación del momento lineal expresa el hecho de que un cuerpo o sistema de cuerpos en movimiento conserva su momento total, el producto de la masa y la velocidad vectorial, a menos que se le aplique una fuerza externa.Entre las Líneas En un sistema aislado (como el universo), no hay fuerzas externas, por lo que el momento se conserva siempre. Como el momento se conserva, sus componentes en cualquier dirección también se conservan. La aplicación de la ley de conservación del momento es importante en la solución de problemas de colisión. El funcionamiento de los cohetes ejemplifica la conservación del momento: el aumento del momento de avance del cohete es igual pero de signo contrario al momento de los gases de escape expulsados.

La conservación del momento angular de los cuerpos en rotación es análoga a la conservación del momento lineal. El momento angular es una cantidad vectorial cuya conservación expresa la ley de que un cuerpo o sistema que está girando continúa girando a la misma velocidad a menos que se le aplique una fuerza de torsión, llamada par. El momento angular de cada parte de la materia está formado por el producto de su masa, su distancia al eje de rotación y la componente de su velocidad perpendicular a la línea del eje.

La conservación de la carga establece que la cantidad total de carga eléctrica en un sistema no cambia con el tiempo. A nivel subatómico, se pueden crear partículas cargadas, pero siempre en pares con igual carga positiva y negativa, de modo que la cantidad total de carga siempre permanece constante.

En la física de partículas, se aplican otras leyes de conservación a ciertas propiedades de las partículas nucleares, como el número de bariones, el número de leptones y la extrañeza. Estas leyes se aplican además de las de la masa, la energía y el momento que se encuentran en la vida cotidiana y pueden considerarse análogas a la conservación de la carga eléctrica. Véase también simetría.

Las leyes de conservación de la energía, del momento y del momento angular se derivan de la mecánica clásica. Sin embargo, todas siguen siendo válidas en la mecánica cuántica y en la mecánica relativista, que han sustituido a la mecánica clásica como la más fundamental de todas las leyes.Entre las Líneas En el sentido más profundo, las tres leyes de conservación expresan los hechos, respectivamente, de que la física no cambia con el paso del tiempo, con el desplazamiento en el espacio o con la rotación en el espacio.

Datos verificados por: Brite

Leyes de Conservación en Física

En física, una ley de conservación expresa que una determinada propiedad medible de un sistema físico permanece constante durante la evolución de dicho sistema. Algunas leyes de conservación nunca han sido cuestionadas:

• conservación de la energía (incluida la energía de la masa en la relatividad);
• conservación del momento;
• conservación del momento angular;
• conservación de la carga eléctrica ;
• conservación de la carga de color;
• conservación del flujo magnético ;
• conservación del número bariónico ;
• conservación del número de leptones;
• conservación del producto de simetrías.

Algunas leyes de conservación son sólo aproximadas, en el sentido de que son ligeramente violadas por algunas interacciones:

• conservación del espín isotópico (violado por la interacción electromagnética y la interacción débil) ;
• la conservación de la paridad espacial {dice P}P (violada por la interacción débil) ;
• la conservación de la conjugación de la carga {displaystyle C}C (violada por la interacción débil) ;
• conservación del sabor leptoniano (violado por la interacción débil) ;
• conservación del sabor de los quarks (violada por la interacción débil);
• conservación del producto {displaystyle CP} (violada por la interacción débil, demostrada en un solo fenómeno).

Datos verificados por: Henry FR

La Ley de Conservación de la Materia

La Ley de Conservación de la Materia es el principio de que la masa, o la materia, no puede crearse ni destruirse. De acuerdo con el principio de conservación de la masa, las reacciones e interacciones que cambian las propiedades de las sustancias dentro de un sistema cerrado dejan la masa total dentro del sistema sin cambios en el tiempo. Por ejemplo, cuando el carbón se quema, la masa de todos los productos de la combustión, como las cenizas, el hollín y los gases, es igual a la masa original del carbón y del oxígeno con el que reaccionó (véase la ilustración). De este modo, la masa puede cambiar su ubicación en el espacio y su forma, pero la masa total sumada al principio de la reacción o interacción debe ser igual a la masa al final de la reacción o interacción. Véase también: Reactor químico; Masa; Materia

Para que la conservación de la masa sea realmente válida, un sistema debe ser cerrado, lo que significa que no pueden producirse transferencias de masa o energía al sistema desde el exterior del mismo. Sin embargo, en la mayoría de las situaciones prácticas, incluido el ejemplo del carbón vegetal que acabamos de citar, los sistemas no están cerrados de esa manera. No obstante, el principio de conservación de la masa sigue siendo útil en muchos campos de las ciencias físicas, como la química y la mecánica de fluidos. Véase también: Química

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El principio de conservación de la masa es inherente a la mecánica clásica, desarrollada originalmente por el físico y matemático inglés Isaac Newton a finales del siglo XVII, y que aproxima con precisión el comportamiento de los objetos a escala macroscópica. La teoría especial de la relatividad, propuesta por el físico estadounidense de origen alemán Albert Einstein en 1905, obliga a modificar la conservación de la masa, concretamente ampliando la conservación para incluir la energía debido a la equivalencia masa-energía. La teoría especial demuestra que la masa de un cuerpo cambia cuando cambia la energía que posee el cuerpo. Estos cambios de masa se detectan habitualmente en las colisiones de alta energía de las partículas subatómicas. Véase también: Mecánica clásica; Colisión (física); Conservación de la energía; Energía; Mecánica cuántica; Relatividad

La equivalencia de la materia y la energía explica cómo la masa (la materia) puede crearse o destruirse, en aparente desafío a la concepción original de la conservación de la masa. Por ejemplo, la materia se crea mediante la materialización de un fotón virtual (un cuanto de energía electromagnética sin masa) en un par electrón-positrón, que es un par de partículas elementales de materia y antimateria que poseen masa. La materia también puede destruirse cuando este par de partículas se aniquila, produciendo un par de fotones. Véase también: Producción y aniquilación de pares electrón-positrón; Fotón; Mecánica relativista
Datos verificados por: Thompson
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Recursos

Notas y Referencias

Véase También

Invariante (física)
Sistema conservador
Cantidad conservada
Algunos tipos de helicidad se conservan en el límite sin disipación: helicidad hidrodinámica, helicidad magnética, helicidad cruzada.
Principio de mutabilidad
Ley de conservación del tensor tensión-energía
Invariante de Riemann
Filosofía de la física
Principio de totalización
Ecuación de convección-difusión

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