Е. А. Бөкетов атындағы

2020-2021 оқу жылы

Сақталу заңдары — кез келген процесте немесе олардың белгілі класында кейбір физикалық шамалардың сан мәндерінің уақытқа байланысты өзгермейтіндігін тұжырымдайтын физикалық заңдылықтар. Кез келген оқшауланған физикалық жүйе үшін орындалатын маңызды сақталу заңдарына энергияның, импульстің, қозғалыс мөлшері моментінің, электр зарядының сақталу заңдары жатады. Жалпы сақталу заңдарымен бірге физикалық жүйелер мен құбылыстардың тек шектеулі кластары үшін ғана орындалатын сақталу заңдары да болады. Салыстырмалықтың арнайы теориясында масса мен энергияның сақталу заңдары қайта қаралып біріктірілді. Сақталу заңдары физикалық жүйелердің симметриялық қасиеттерімен тығыз байланысты. Егер жүйенің симметриялық қасиеті белгілі болса, онда ол үшін сақталу заңдарын немесе керісінше сақталу заңдары белгілі болса, жүйенің симметриялық қасиеттерін анықтауға болады.

Энергияның Сақталу Заңы, энергияның сақталу және айналу заңы – табиғаттағы кез келген материялық тұйық жүйеде өтетін барлық процестер кезінде сол жүйе энергиясының сақталатынын тұжырымдайтын жалпы заң. Энергия бұл жағдайда тек бір түрден екінші бір түрге айналады (егер материялық жүйенің қоршаған ортамен әсерлесуін ескермеуге болса, онда ол жүйені тұйық жүйе деп қарастыруға болады); егер материялық жүйе сыртқы әсердің нәтижесінде бір (бастапқы) күйдегі екінші (соңғы) бір күйге ауысса, онда оның энергиясының артуы (не кемуі) жүйемен әсерлесетін денелер мен өріс энергиясының кемуіне (не артуына) тең болады. Бұл жағдайда жүйе энергиясының өзгеруіне жүйе күйінің біреуіне (бастапқы не соңғы) ғана тәуелді болады да, оның ауысу жолына (тәсіліне) тәуелді болмайды. Басқаша айтқанда, энергия – жүйе күйінің бір мәнді функциясы. Термодинамикада Энергияның сақтау заңы термодинамиканың бірінші бастамасы деп аталады. Физикалық (не химикалық) құбылыстардың кез келген түрлерінде Энергияның сақтау заңы сол құбылысқа тән формада ғана тұжырымдалады. Өйткені энергия берілген процесті сипаттайтын параметрлерге тәуелді. Энергияның сақталу және айналу заңын 19 ғ-дың 40-жылдары Дж.Джоуль және неміс ғалымдары Р.Майер, Г.Гельмгольц бір-біріне байланыссыз ашты

Энергияның сақталу заңының негiзiне уақыттың бiртектiлiгi жатады, яғни кез-келген уақыт мезеттерiнiң бiрдейлiгi. Уақыттың әр кезеңдерінің эквивалентті болу себебі кез келген физикалық процесс оның қашан басталғанына тәуелсіз бірдей жүріп отырады. Энергияның сақталу және айналу заңының терең мағынасы бар. 

Табиғаттағы барлық денелер бір-бірімен әрекеттеседі. Алайда бірқатар жағдайларда қарастырылатын жүйедегі өзара әрекеттесуші денелерге сыртқы күштердің әрекеттері елеусіз болатындықтан, олардың әрекеттері ескерілмейді. Бұл жай екі немесе одан да көп денелердің қозғалысын ғана қарастыруға мүмкіндік туғызады. Ол үшін физикада денелердің тұйық жүйесі деп аталатын ұғым енгізілген.

Тұйық жүйе деп сыртқы күштер әрекет етпеген жағдайда жүйеге енетін денелер бір- бірімен ішкі күштер арқылы ғана әрекеттесетін жүйені айтады.

Теңдеудің сол жағында денелердің өзара әрекеттескенге дейінгі, оң жағында өзара әрекеттескеннен кейінгі импульстерінің қосындысы берілген және олар өзара тең. Әрбір дененің импульсі өзгергенімен, олардың импульстерінің қосындысы өзгеріссіз қалды. Сонымен, тұйық жүйедегі өзара әрекеттесетін денелер импульстерінің қосындысы өзгермейді (сақталады)

Бұл — импульстің сақталу заңы деп аталатын табиғаттың негізгі заңдарының бірі. Егер біз қарастырған мысалдағыдай екі дене ғана болмай, бірнеше дене әрекеттессе де, бұл қорытынды кезкелген тұйық жүйе үшін дұрыс болып табылады. Бұл заңның дұрыстығын адамзат тәжірибесінің өзі айқын дәлелдеп беріп отыр.

Әрине, барлық нақты жүйелер тұйық болып табылмайды. Алайда импульстің сакталу заңын көп жағдайда қолдануға болады

Импульстің, импульс моментінің және энергияның сақталу заңдары басқа заңдардан өздерінің жалпыға бірдейлігімен ерекшеленеді. Табиғаттың осы негізгі заңдары тек классикалық механикада ғана емес, релятивистік физика мен кванттық механикада да орындалады.

Барлық сақталу заңдары алғашында бірнеше эксперименттік фактілерді жалпылау ретінде тәжірибелік жолмен ашылған. Кейін, олардың  сақталу заңдарының терең өзара байланысы түсірілді және қандай шарттар орындалғанда олар өзінің формасын өзгерте алатынын көрсетуге болады.