Tenaga menurut Richard Feynman

Apa itu tenaga?

Saya kini sedang membaca satu buku Richard Feynman yang bertajuk "Six Easy Pieces". Sebenarnya ia adalah komplikasi 6 topik yang mudah daripada buku "The Feynman Lectures on Physics" yang diterbitkan pada 1963. Pada awalnya, saya ingin mendalami makna tenaga. Nampak seperti mudah untuk kita fahami maknanya. Hakikatnya ia adalah suatu yang abstrak untuk difahami begitu sahaja kerana Richard Feynman sendiri tidak mampu menjelaskan apa itu tenaga sebenarnya. Beliau berkata dalam salah satu syarahannya, iaitu "it is important to realize that in physics today, we have no knowledge of what is energy. We do not have a picture that energy comes in little blobs of a definite amount." dan "We don't really understand what energy is, nor the mechanisms behind the movement of energy (or the conservation of energy). We just understand the numbers behind it all, and that they work.". Seperti dalam kebanyakkan artikel sains atau buku teks sendiri, tenaga paling kerap ditakrifkan sebagai keupayaan dalam melakukan kerja. Bagi saya definisi ini tidak lengkap dan hanya menimbulkan lagi persoalan. Atau definisi yang sedikit abstrak iaitu tenaga adalah nombor/kuantiti yang diberikan kepada objek. Ia suatu kuantiti yang memberitahu kita sesuatu tentang bagaimana ia berkelakuan atau bagaimana ia akan berkelakuan. Kalau berdasarkan wikipedia pula, tenaga ditakrifkan sebagai sifat kuantitatif yang mesti dipindahkan ke objek untuk melakukan kerja (menggerakkan, memanaskan, etc). Oklah, jawapan yang paling jelas dan paling jujur ​​ialah, "Kita tidak tahu pun apa itu sebenarnya tenaga".

Prinsip Keabadian Tenaga

Menurut Feynman, semua tenaga datang dari sumber utama seperti matahari, hujan, arang, hidrogen dan uranium. Beliau menganalogikan tenaga seperti sebuah blok mainan kanak-kanak. Setiap blok tidak boleh diubah tetapi ia boleh digerakkan. Maka ia adalah tugas ahli fizik, memainkan peranan ibu bapa di sini, untuk mengira semua blok ini. Beliau memberi contoh terdapat 28 buah blok dalam satu bilik. Suatu hari hanya terhadap 27 sahaja, namun satu lagi terletak di bawah katil. Pada hari berikutnya, terhadap 29 blok - iaitu seorang rakan membawa sebuah blok. Pada hari lusanya, terdapat 26 blok. Kanak-kanak itu meninggalkan dua buah blok di luar. Tugas menjejaki blok boleh melibatkan beberapa pemikiran dan pengiraan seperti kita lihat. Jika ada kanak-kanak yang menyembunyikan blok dalam kotak, kita perlu memikirkan cara menimbang kotak itu, supaya kita boleh menganggarkan berapa banyak blok yang ada di dalamnya. Jika dia membuangnya ke dalam air mandian, maka kita perlu mencari cara untuk mengukur sesaran air di dalam tab mandi, dsb.

Menurut Feynman, dalam fizik kita bukan memikirkan tenaga sebagai blok tetapi dalam nombor. Kita tidak tahu apa maksud nombor itu, sebenarnya. Kita tahu tenaga mempunyai bentuk sebagai manusia (atau dalam kotak, di bawah air, dll), dan terdapat formula-formula untuk memikirkannya dalam keadaan tersebut. Tetapi bagaimana tenaga bergerak dari satu tempat ke tempat lain? Ia adalah sama mudah dan sama misteri. Iaitu, kita tidak memahami keabadian tenaga, tetapi kita tahu bagaimana ia berfungsi.

Tenaga Keupayaan Graviti ataupun Tenaga graviti

Tenaga graviti ialah tenaga keupayaan objek, atau keupayaannya untuk melakukan kerja. Tenaga keupayaan setiap objek boleh dikira dengan berat objek didarab dengan ketinggian di mana ia berada, atau jarak di mana ia boleh jatuh. Tenaga graviti adalah berdasarkan tarikan graviti bumi itu sendiri (Rangka rujuk bumi).

Tenaga Elektrik

Terdapat juga bentuk lain bagi tenaga keupayaan, sebagai tambahan kepada tenaga graviti iaitu tenaga elektrik. Tenaga elektrik beroperasi pada prinsip yang sama walaupun dengan cas elektrik dan bukannya daya graviti. Elektron (dan pada bahagian proton iaitu lepton dan baryon) bergerak, tetapi tidak dimusnahkan atau dicipta dalam pergerakan tenaga elektrik.

Tenaga Kinetik

Terdapat juga tenaga kinetik, atau daya pergerakkan. Menurut Feynman, untuk lebih memahami perbezaan antara tenaga graviti dan tenaga kinetik, kita fikirkan tentang bandul yang berayun, pemberat yang digantung di bahagian bawah tali yang dilekatkan pada titik tetap yang boleh bergerak bebas. Apabila tali ditarik ke sisi (C) dan dilepaskan, tenaga graviti mendorongnya. Sebaik sahaja ia mencecah bahagian bawah lengkoknya (A), maka ia bukan daya ke bawah tetapi momentum tenaga kinetik yang mendorongnya lebih jauh ke udara (B).

Tenaga kinetik boleh dikira dengan berat objek didarab dengan halaju kuasa dua bahagi pemalar pecutan graviti. Formula untuk kedua-dua tenaga graviti dan kinetik adalah anggaran dan berkembang kurang tepat. Dalam kes tenaga graviti, semakin suatu objek itu jauh dari bumi, semakin kuranglah tarikan graviti, manakala tenaga kinetik pula, pembetulan relativistik (relativistic correlations) bermula.

Bentuk tenaga lain termasuk tenaga sinaran, atau cahaya. Foton mempunyai tenaga pemalar planck didarab dengan kekerapannya. Tenaga kimia pula sebahagian tenaga elektrik dan sebahagian tenaga kinetik. Terdapat tenaga jisim, iaitu tenaga yang kita perolehi oleh setiap jirim di alam ini. Ia adalah tenaga pendam elektron dan proton bersama-sama, yang boleh menghasilkan tenaga apabila digabungkan. Mengetahui jisim objek akan memberikan kita jumlah tenaga yang akan dihasilkannya. Tenaga nuklear ialah susunan zarah di dalam nukleus. Menurut Feynman, ia bukanlah elektrik, kinetik atau kimia sepenuhnya, jadi kita sebenarnya tidak pasti sepenuhnya apa itu.

Terdapat juga tenaga kenyal, daripada tenaga tali yang bergerak ke depan dan ke belakang apabila diikat di antara dua titik. Di sini, kita mungkin tertanya-tanya ke mana tenaga itu dilesapkan. Ia hilang kepada molekul rentetan bergoyang? Getaran atom membawa kepada haba apabila ia bergegar antara satu sama lain.

- hh

Sumber Rujukan :
1. Does energy exist? Do we even know what it is? - Quora
2. Does energy actually even exist? - Quora
3. In what sense is energy a 'real thing'? - Quora
4. Is energy real? From a physics perspective, is there actually energy? If it's not a thing, what is it, and how do we know it really exists? - Quora
5. How does Feynman define energy? – AnswersToAll
6. Six Easy Pieces: Essentials of Physics Explained by Its Most Brilliant Teacher (4th Edition) by Robert B. Leighton, Matthew Sands, Richard Phillips Feynman, Paul Davies