Le leggi di conservazione

Lo studio del comportamento di un sistema fisico costituito da uno o più corpi, sottoposto all'azione di forze, si basa sulle leggi della dinamica. Studiare un sistema fisico significa prevedere, istante per istante, come cambiano le grandezze fisiche che lo caratterizzano, come la sua massa, la sua velocità ecc. In certi casi, conoscendo in ogni istante le forze che agiscono sul sistema e le sue caratteristiche, il compito risulta particolarmente semplice: è possibile, per esempio, determinare il moto di un corpo di massa nota in caduta libera soggetto alla forza di gravità, o di una molla soggetta alla forza elastica. In generale, però, le cose sono più complicate: la maggior parte delle forze che agiscono in natura, infatti, non sono costanti nel tempo, o agiscono per brevissimi istanti, e occorre quindi disporre di leggi più generali dalle quali dedurre l'andamento delle grandezze fisiche variabili, utile per trarre informazioni sul moto dei sistemi.

Quando un sistema fisico va incontro a una trasformazione, si determina in genere la variazione di una delle grandezze fisiche che lo caratterizzano: per esempio, un corpo in quiete che viene messo in moto da una forza varia la sua velocità (quindi la sua energia cinetica) oppure una sostanza che subisce una reazione chimica può variare la sua massa. In questi casi, anziché rivolgere l'attenzione alle grandezze variabili del sistema in esame, si può provare a vedere se esistono delle grandezze che rimangono costanti.

Una legge di conservazione (o principio di conservazione) è un postulato fondamentale della fisica che stabilisce che in un sistema fisico la quantità totale di certe grandezze (come per esempio l'energia o la carica elettrica ), rimane costante nel tempo anche quando tali grandezze vengono scambiate tra i componenti del sistema.

Grazie alle leggi di conservazione, a cui i fisici sono giunti in base ai risultati di numerose misure sperimentali, si possono formulare previsioni generali sul comportamento di un sistema (per esempio, due corpi che si urtano, o si scambiano energia, o reagiscono chimicamente) senza conoscere in dettaglio il complesso di interazioni coinvolte. Le leggi di conservazione forniscono infatti una connessione diretta fra le grandezze fisiche che caratterizzano il sistema nel suo stato iniziale e nel suo stato finale. Sapendo che tali grandezze devono essere complessivamente uguali prima e dopo l'interazione, si possono scrivere delle equazioni che le legano, dalle quali dedurre il comportamento del sistema in seguito alla trasformazione.