TENAGA DAN INFORMASI
Penggunaan tenaga listrik yang paling dini adalah untuk telegrafi, telepon, dan penerangan listrik. Telepon dan telegrafi kedua - duanya mempunyai tujuan untuk memindahkan informasi dari satu lokasi ke lokasi lainnya. Di dalam telegrafi, pengirim membuat kode berita ke dalam implus listrik ( yakni representasi alpabet dalam kode Morse ), kemudian kode tersebut ditransmisikan, diterima, dan diterjemahkan kodenya. Dengan cara yang serupa, trasnmisi telepon memerlukan pengubahan suara pembicara menjadi sinyal listrik yang bersangkutan yang dengan pasti dapat dihasilkan kembali di tempat penerima pendengar. Di dalam kedua-dua kasus maka bentuk tenaga listriklah yang mengandung informasi, yang merupakan hal terpenting. Banyaknya tenaga yang dihabiskan hanyalah yang diperlukan untuk memperoleh informasi di ujung penerima.
Supaya penerangan gedung dan penerangan jalan menjadi efektif, maka lampu pijar mengharuskan tersedianya tenaga listrik di titik penggunaan. Keberhasilan semula penerangan listrik telah dihasilkan dari penggabungan lampu dalam sistem keseluruhan untuk menghasilkan dan mendistribusikan tenaga yang diperlukan. Faktor penting di sini adalah kuantitas tenaga yang dipindahkan; pentingnya bentuk tenaga tersebut adalah hal yang sekunder karena tak ada pemindahan informasi yang terjadi.
Seperti ya dilukiskan oleh pemakaian-pemakaian dini ini, maka kegunnaan tenaga listrik dapat digolongkan sebagai sistem-sistem yang mengolah informasi dan sistem-sistem yang mengolah tenaga. Sistem mutakhir untuk komunikasi, komputasi, dan kontrol pada umumnya dipandang untuk mengola informasi; sistem untuk menghasilkan daya listrik, sistem pengolahan, dan sistem distribusi adalah jelas merupakan pengolah tenaga, Akan tetapi, kedua-duanya kelompok sistem adalah menyangkut pemindahan tenaga listrik, yakni, menyangkut kerja yang dilakukan dengan mengatarkan tenaga ke tempat yang tepat, dalam bentuk yang tepat, dan dengan daya yang mencukupi untuk tujuan yang di maksudkan. Arti umum dari kalimat yang terdahulu dapat dikumpulkan dengan memikirkan perkataan-perkataan
kerja,
tenaga, dan
daya seperti yang digunakan dalam pembicaraan biasa. Akan tetapi, istilah-istilah ini, yang sangat mendasar untuk bidang keinsinyuran, haruslah ditinjau dalam artinya yang lebih tepat dan lebih kuantitatif.
Kerja dilakukan bila sesuatu digerakkan melawan sebuah gaya penolak. Misalnya, kerja dilakukan bila sebuah berat diangkat melawan tarikan gravitasi. Secara kuantitatif, kerja yang di lakukan didapatkan dengan mengalikan gaya yang dipakaikan dengan jarak melalui mana gaya tersebut bergerak. Satuan kerja dalam sistem satuan meter-kilogram-detik ( SI ) adalah joul ( disingkat J). Satu joul adalah kerja yang dilakukan bila sebuah gaya sebesar satu newton ( 0,225 lbf ) bereaksi melalui sebuah jarak sebesar satu meter. Satuan Inggris dari kerja adalah kaki-poin. ( 1 J = 1 N * m = 0,738 kaki lbf )¹. Sistem inggris hanya digunakan dimana ditentukan oleh penggunaan industri yang lazim.
Tenaga adalah kapasitas untuk melakukan kerja; cara lain untuk memikirkan kerja adalah sebagai pemindahan tenaga. Tenaga mekanis diukur dalam satuan yang sama seperti kerja. Bila sebuah berat dinaikkan, maka tenaga dihabiskan oleh badan manusia atau oleh suatu alat pengerek. Sebaliknya, berat tersebut memperoleh tenaga potensional . Yakni, karena berat tersebut dinaikkan di atas tanah, maka berat dapat melakukan kerja. Berat tersebut dapat menaikkan berat lain dengan menggunakan sebuah katrol; atau berat tersebut dibolehkan jatuh, seperti dalam sebuah mesin pancang, yang memindahkan
tenaganya bila berat tersebut memukul bagian atas pancang. Dalam kasus ini, maka tenaga potensional pada permukaan jatuhnya berat tersebut akan berubah menjadi tenaga kinetik sewaktu alas tersebut didekati. Yakni, benda tersebut akan mempunyai kemampuan untuk melakukan kerja karena geraknya. Sewaktu terjadi tumbukan, maka tenaga mesin pancang tersebut di pindahkan ke pancang.
Gambar Mesin Pancang :
 |
| Mesin Pancang |
Sebuah prinsip umum yang dapat dipakaikan kepada semua sistem fisis adalah prinsip kekekalan tenaga ( principle of conservation of energy ), yang menyatakan bahwa tenaga tidak diciptakan dan juga tidak dihancurkan; hanya bentuk tenaga tersebutlah yang berubah. Tenaga dapat diubah menjadi panas, cahaya, atau bunyi; tenaga dapat merupakan tenaga mekanis kedudukan atau tenaga mekanis gerak; tenaga dapat disimpan dalam sebuah baterai atau dalam sebuah pegas; tetapi tenaga tidaklah dapat diciptakan atau dihancurkan. Antar-pengubahan materi tenaga dalam abad keduapuluh adalah suatu perbaikan yang tidak mempengaruhi kegunaan hukum tersebut untuk proses yang tak relativisitik.
Untuk tujuan-tujuan prakti, maka kita sangat banyak membahas banyaknya kerja yang dilakukan per satuan waktu ( rate of doing work ) atau sebaliknya membahas pengantaran tenaga. Banyaknya kerja yang dilakukar per satuan waktu dinamakan daya. dalam satuan SI, daya diukur dalam watt ( disingkat W ), dengan satu watt sama denang satu joul per detik. Dalam satuan Inggris, daya diukur dalam kaki-pon per detik. Daya kuda ( horse power ), yang ekivalen dengan 550 kaki-lb/s ( 1ho = 746 W ), masih kadang-kadang digunakan untuk menunjukkan daya, khususnya untuk menunjukkan daya guna motor. Jadi, dari definisi daya, jika W adalah kerja yang dirampungkan atau tenaga yang dihabiskan atau diantarkan dalam waktu tₒ detik, maka daya rata-rata untuk perioda tersebut adalah :
P = W
tₒ
yang persis seperti kita mendapatkan laju rata-rata pada suatu perjalanan dengan membagi jarang yang ditempuh dengan waktu yang diperlukan.
Mempelajari daya sesaat ( instantaneous power ), seperti kita berminat mempelajari pembacaan sementara spedometer mobil. Pernyataan untuk daya sesaat dapat dituliskan sebagai :
p = dW
dt
dengan huruf kecil "p" menunjukan sebuah kuantitas sesaat dan suku dW/dt sudah tentu adalah norasi matematika yang biasa untuk kerja yang dilakukan per satuan waktu.
