Korunum Yasaları (Enerjinin Korunumu – Çeviri)

Korunum Kanunları

Eğer bir sistem çevresiyle herhangi bir şekilde etkileşime girmezse, sistemin belirli mekaniksel özelliklerinde değişim olmaz. Bazen “sabit ivmeli hareket” olarak adlandırılırlar. Bu miktarların “korunmuş” olduğu söylenir ve sonuçta ortaya çıkan korunum yasaları mekaniğin en temel ilkeleri olarak kabul edilebilir. Mekanikte, korunmuş miktarların örnekleri enerji, momentum ve açısal momentumdur. Korunum Kanunları Ayrık (İzole) bir sistem için tam olarak geçerlidir.

Burada mekaniğin ilkeleri olarak belirtilen bu korunum kanunlarının, ihlal edilmediğini gördüğümüz doğa simetrileri şeklinde olan geniş kapsamlı etkileri vardır. Herhangi bir bilim dalındaki herhangi bir teori üzerinde güçlü bir kısıtlama görevi görürler. Kuantum dünyasında doğanın davranış tarzını yöneten başka korunum yasaları da vardır.

Momentumun Korunumu

İzole bir sistemin momentumu sabittir. Bir sistemin tüm nesnelerinin momentumunun mv (kütle x hız) vektörel toplamı, sistem içindeki etkileşimlerle değiştirilemez. Bu, izole bir sistemde meydana gelebilecek hareket türlerine ciddi bir kısıtlama getirir. Sistemin bir parçasına belirli bir yönde momentum verilirse, sistemin diğer bir parça veya parçalarına eş zamanlı olarak ters yönde tam olarak aynı momentum verilmelidir. Anlatmaya çalıştığımız kadarıyla, momentumun korunması doğanın mutlak bir simetrisidir. Yani, doğada onu ihlal eden herhangi bir şeye denk gelmedik.

Enerjinin Korunumu

Enerji, iş yapma kapasitesi olarak tanımlanabilir. Çeşitli şekillerde var olabilir ve bir enerji türünden diğerine dönüştürülebilir. Ancak, bu enerji dönüşümleri temel bir ilke olan Enerjinin Korunumu ilkesi ile sınırlandırılmıştır. Bu ilkeyi anlatmanın bir yolu olarak “enerji yoktan var edilemez, var olan enerji yok edilemez” diyebiliriz. Başka bir yaklaşımla ise izole bir sistemin toplam enerjisinin sabit kaldığını söyleyebiliriz.

Temel Bir İlke Olarak Enerjinin Korunumu

Enerjinin korunumu ilkesi, tüm bilim dallarının temel ilkelerinden biridir. Bilimin çeşitli alanlarında, enerjinin korunumu ilkesini sadece uygun bir şekilde yeniden formüle ederek ortaya birinci dereceden denklemlerin çıktığı görülebilir.

Açısal Momentumun Korunumu

İzole bir sistemin açısal momentumu hem büyüklük hem de yön olarak sabit kalır. Açısal momentum, atalet (eylemsizlik) momentinin ve açısal hızın sonucu olarak tanımlanır. Açısal momentum vektörel bir büyüklüktür ve izole edilmiş bir sistemin parçalarının açısal momentumunun vektörel toplamı sabittir. Bu durum, izole bir sistemde meydana gelebilecek dönme hareketlerinin türleri üzerinde sağlam bir kısıtlama oluşturur. Sistemin bir parçasına belirli bir yönde momentum verilirse, sistemin diğer bir parça veya parçalarına eş zamanlı olarak ters yönde tam olarak aynı momentum verilmelidir. Söyleyebildiğimiz kadarıyla, açısal momentumun korunması doğanın mutlak bir simetrisidir. Yani, doğada onu ihlal eden herhangi bir şeye denk gelmedik.

İzole Bir Sistem

İzole bir sistem, evrenin geri kalanıyla hiçbir şekilde etkileşime girmeyen bir madde topluluğunu ima eder -ki bildiğimiz kadarıyla böyle bir sistem gerçekten yoktur. Yerçekimine karşı herhangi bir kalkan bulunmamaktadır ve elektromanyetik kuvvet sonsuz bir menzile sahiptir. Ancak temel ilkelere odaklanmak amacıyla fiziksel yasaların doğasını açıklığa kavuşturmak için böyle bir sistemi önermek yararlıdır. Özellikle, izole bir sisteme atıfta bulunulduğunda korunum kanunlarının kesin olduğu varsayılabilir:

Enerjinin Korunumu: Sistemin toplam enerjisi sabittir.

Momentumun Korunumu: Kütle çarpı kütle merkezinin hızı sabittir.

Açısal Momentumun Korunumu: Sistemin toplam açısal momentumu sabittir.

Newton’un Üçüncü Hareket Yasası: Sistem içindeki tüm kuvvetlerin zıt bir karşı kuvveti olduğu için hiçbir net kuvvet sistem içinde üretilemez. (etki-tepki yasası) Kütle merkezinin ivmesi sıfırdır.

Çeviri

Konuk Yazar/Çevirmen: Dilan Aybütüğ

Sosyal medya adresi: @dilan.aybutug

Orijinal metin: Conservation Laws, HyperPhysics Project, Georgia State University