04 Isi Kandungan1 -3105IPGMgabung22Jun

7/31/2019 04 Isi Kandungan1 -3105IPGMgabung22Jun

1/29

SCE3105 Fizik dalam Konteks Hidupan Harian

1

TOPIK 1 FIZIK DAN PENGUKURAN DALAM KEHIDUPAN HARIAN

Sinopsis

Sains fizik adalah berasaskan beberapa prinsip dan melibatkan perkembangan konsep.Aplikasi prinsip-prinsip dan konsep-konsep biasanya melibatkan melibatkan satu ataulebih kuantiti-kuantiti fizik. Hampir seluruh dunia menggunakan sistem metrik dalamkehidupan harian. Satu adaptasi sistem metrik digunakan oleh untuk kegunaan sains,perdagangan dan komunikasi. Sistem ini dikenali sebagai sistem SI (SystemInternational)

Hasil Pembelajaran

1. Menukarkan kuantiti fizik dari satu unit ke unit yang lain

2. Menulis kuantiti fizik yang sangat besar atau sangat kecil ke dalam bentuk piawai

3. Menulis kuantiti fizik kepada angka bererti yang sesuai

4. Menyatakan teknik-teknik pengukuran yang sesuai

Gambaran Keseluruhan

Rajah 1.1 Gambaran Keseluruhan Isi kandungan

Isi Kandungan

Fizik

pengukurandalam

kehidupan

Pertukaran unit Bentuk piawai Kejituan dan

kepersisanAngka bererti Teknik-teknik

pengukuran

yang baik


2/29


2

1.1 Pertukaran Unit

Seperti sistem nombor, sistem metrik adalah satu sistem perpuluhan. Imbuhandigunakan untuk menukar unit SI dalam kuasa sepuluh. Contohnya, satu persepuluhmeter adalah satu desimeter, satu per seratus meter adalah sentimeter.

Unit metrik untuk semua kuantiti menggunakan imbuhan yang sama. Contohnya, satuper seribu gram adalah satu miligram, dan satu ribu gram adalah satu kilogram. Oleh itu,untuk menggunakan unit-unit SI dengan berkesan, adalah penting untuk mengetahuimaksud imbuhan-imbuhan seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 1.1.

Jadual 1.1

Melayari laman web berikut untuk mengumpul maklumat mengenai Unit SI dan

sejarah perkembangan Unit SI. Sediakan satu rumusan terhadap kefahaman andamengenai Unit SI dalam buku nota refleksi.

http://www.bipm.org/en/si/ http://en.wikipedia.org/wiki/SI

Imbuhan Nilai Bentuk Piawai Simbol

Tera 1 000 000 000 000 10

T

Giga 1 000 000 000 10

G

Mega 1 000 000 10

M

Kilo 1 000 10

k

Desi 0.1 10-

d

Senti 0.01 10-

c

Mili 0.001 10-

m

Mikro 0.000 001 10-

Nano 0.000 000 001 10-

n

Piko 0.000 000 000 001 10-

p
http://www.bipm.org/en/si/http://www.bipm.org/en/si/http://en.wikipedia.org/wiki/SIhttp://en.wikipedia.org/wiki/SIhttp://en.wikipedia.org/wiki/SIhttp://www.bipm.org/en/si/


3/29


3

Contoh:

Apakah nilai yang sama dengan 500 milimeter dalam meter?

Jawapan:

Dari Jadual 1.1, kita lihat faktor pertukaran adalah

1 milimeter = 1 x 10-3 meter

Maka, 500mm adalah

(500 mm)mm

m

1

1013

= 500 x 10-3 m = 5 x 10-1 m.

1. Tukarkan setiap pengukuran panjang yang diberi kepada nilai yang setara dalammeter. .a. 1.1 cm b. 56.2 pm c. 2.1 km d. 0.123 Mm

2. Tukarkan setiap pengukuran jisim berikut kepada nilai setara dalam kilogram

a. 147 g b. 11 g c. 7.23 Mg d. 478 mg

1.2 Bentuk Piawai

Kajian dalam sains biasanya melibatkan kuantiti-kuantiti yang sangat besar atau sangatkecil. Sebagai contoh, jisim bumi adalah lebih kurang

6 000 000 000 000 000 000 000 000 kilogram

dan jisim elektron adalah0.000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 911 kilogram

Kuantiti-kuantiti yang ditulis dalam bentuk ini mengambil ruang yang sangat besar dansukar digunakan untuk pengiraan. Oleh itu, untuk memudahkan pengiraan dilakukandengan nombor-nombor sebegini, kita tulisnya dalam bentuk yang lebih pendek denganmenggantikan nombor perpuluhan dengan nombor kuasa asas sepuluh.

Bentuk piawai adalahM x 10n

dengan 1 M 10 dan n adalah integer


4/29


4

Dengan itu, jisim bumi boleh di tulis sebagai 6.0 x 1024 kg dan jisim elektron sebagai9.11 x 1031 kg. Magnitud sesuatu kuantiti fizik biasanya dibundarkan kapada tiga atauempat angka bererti.

1.3 Angka Bererti

Oleh kerana kepekaan alat-alat pengukur adalah terhad, bilangan angka yang sah bagimana-mana pengukuran adalah terhad. Angka yang sah ini di panggil angka bererti.

Bilangan angka bererti dalam satu pengukuran boleh ditentukan dengan merujukkepada pernyataan-pernyataan di bawah:

1. Angka bukan kosong adalah sentiasa bererti.2. Semua kosong terakhir selepas titik perpuluhan adalah bererti.3. Kosong di antara dua angka bererti adalah sentiasa bererti.4. Kosong yang digunakan semata-mata untuk memberi ruang kepada titik perpuluhan

adalah tidak bererti.

Berfikir (1 jam)

1.4 Kejituan dan kepersisan

Kepersisan adalah darjah ketepatan bagi pengukuran satu kuantiti yang diulangi.Sebagai contoh, jika seorang pelajar menjalankan eksperimen untuk mengukur halajucahaya, dia akan mengulanginya beberapa kali. Beberapa cubaan dilakukan danmenghasilkan nilai-nilai antara 3.000 x 108 m/s kepada 3.002 x 108 m/s di mana nilaipuratanya adalah 3.001 x 108 m/s yang membuat kesimpulan bahawa halaju cahayaadalah 3.001 x 108 m/s. Daripada pengukuran pelajar ini, halaju cahaya adalah dalam

julat 3.000 x 108 m/s kepada 3.002 x 108 m/s. Oleh yang demikian, kepersisanpengukuran adalah 0.001 x 108 m/s.

Kepersisan alat pengukur adalah terhad kepada bacaan terkecil pada alat pengukur.

Kejituan adalah sejauh manakah nilai yang diukur hampir kepada nilai sebenar. Dalameksperimen mengukur halaju cahaya, kejituan adalah perbezaan antara nilai ukuranpelajar yang dinyatakan dalam kepersisan yang sama. Sebagai contoh, ukuran pelajaradalah 2.998 x 108 m/s dibandingkan 3.002 x 108 m/s nilai sebenar. Oleh itu, kejituanpengukuran adalah 0.003 x 108 m/s.

Bagaimanakah kamu melakukan hasiltambah, hasiltolak dan hasidarabterhadap nombor-nombor angka bererti? Rujuk kaedah matematik untukmelakukan operasi ini.


5/29


5

Oleh itu, kejituan satu alat pengukur bergantung kepada bertapa baik nilai yangdiukurnya dibandingkan dengan nilai piawai.

Rajah 1.2 Alat-alat untuk mengukur panjang

1.5 Teknik-teknik pengukuran yang baik

Dalam kajian fizik secara eksperimen, pengukuran yang jitu dan persis harus diberikeutamaan. Pertimbangan-pertimbangan berikut harus dititik beratkan:

1. Pemilihan alat pengukuran yang sesuai untuk satu pengukuran

(a) Ralat 0.1 cm dalam pengukuran 100.0 cm adalah kurang serius berbandingdengan 0.1 cm dalam 10.0 cm.

(b) Pengukuran kuantiti besar seperti panjang dawai tidak memerlukan alat yangpeka manakala pengukuran yang kunatiti yang kecil seperti diameter dawaimemerlukan alat yang peka.

2. Pengukuran alat pengukuran yang tepat(a) Sentiasa mematuhi arahan penggendalian alat.(b) Sikap cermat dan berhati-hati ketika membuat pengukuran.(c) Memahami sebab pelbagai jenis ralat yang mungkin timbul.

Perbincangan ( 1 jam)

Bincangkan alat-alat pengukur yang sesuai bagi mengukur kuantiti-kuantitifizik berikut; panjang tali, ketebalan satu keping kertas, ketebalan cermintingkap, ketebalan sebuah buku dan lebar meja

Rujukan

http://www.bipm.org/en/si/

http://en.wikipedia.org/wiki/SI (Sistem Internaional)
http://www.bipm.org/en/si/http://www.bipm.org/en/si/http://en.wikipedia.org/wiki/SIhttp://en.wikipedia.org/wiki/SIhttp://en.wikipedia.org/wiki/SIhttp://www.bipm.org/en/si/


6/29


6

TOPIK 2 GERAKAN DALAM ARAH MANA?

Sinopsis

Gerakan objek boleh digambarkan melalui. Sesiapa juga boleh menggambarkangerakan menggunakan perkataan untuk memerihalkan gerakan misalnya jarak dan laju.Dalam fizik, kita juga menggunakan perkataan baru seperti sesaran, halaju dan pecutanuntuk mewakili gerakan. Perbezaan antara dua kategori perkataan-perkataan ini adalahdari segi kuantitinya, iaitu samada ia adalah kuantiti vektor atau kuantiti skalar.

Hasil Pembelajaran

1. Menyatakan cara mewakilkan kuantiti vektor2. Melakukan hasil tambah dan hasil tolak vektor menggunakan kaedah grafik

3. Menyatakan halaju relatif4. Menyatakan komponen-komponen vektor5. Melakukan hasil tambah vektor secara algebra


Rajah 2.1 Gambaran keseluruhan isi kandungan

Gerakan

Vektor Skalar

Hasil tambah dan hasil

tolak vektor

Grafik

Algebra

Komponen

(Leraian vektor)

Halaju relatif


7/29


7

Isi kandungan

2.1 Mewakilkan kuantiti vektor

Satu kuantiti vektor diwakili oleh satu garis yang mempunyai anak panah dihujungnya.Panjang garis dilukis mengikut skala untuk mewakili magnitud kuantiti tersebut. Arah

anak panah menunjukkan arah kuantiti tersebut. Selain mewakilkan vektor secara grafik,kita juga boleh mencari hasil tambah dua vektor secara grafik. Vektor diwakilkan denganhuruf-hurufA, B dan sebagainya.

2.2 Hasil tambah vektor

Hasil tambah vektor dalam satu dimensi

Rajah 2.2

Jika seorang kanak-kanak bergerak 200 m ketimur, dan seterusnya 400 m ke timur, jumlahsesarannya dicari dengan menambahkan duavektor tersebut.

A dan B dilukis mengikut skala sepertiditunjukkan dalam Rajah 13.2(a). Oleh itumagnitud paduan daya, R = A + B atau,R = 200m + 400m =600 m, dan arah paduandaya adalah ke timur.Oleh itu paduan daya, A dan B adalah 600m ketimur.

Perhatikan rajah (b) dan (c). Fikirkan bagaimanakamu boleh memperoleh paduan daya secaragrafik bagi rajah-rajah tersebut.


8/29


8

Hasil tambah vektor dalam dua dimensi

Rajah 2.2

Rujukan

http://phet.colorado.edu/sims/vector-addition/vector-addition_en.html

2.3 Hasil tolak vektor dalam satu dimensi

Untuk mencari hasil tolak dua vektor, kamu hanya perlu mencari hasil tambah duavektor yang bertentangan arah (Rajah 2.2c). A + (-B) = R

2.4 Halaju relatif : beberapa aplikasi

Kadang kala objek bergerak dalam medium yang bergerak relatif kepada pemerhati.Satu kapal terbang yang bergerak pada satu arah akan mengalami perubahan arah danhalaju.

Halaju kapal terbang + halaju angin = Halaju paduan

Halaju relatif = 100 km/j + 25 km/j = 125 km/j

Apakah halaja relatif kapal terbang ini pada arah-arah angin di bawah?25 km/j ke arah utara? 25 km/j ke arah barat ?

Bacaan

lukis segiempatselari

Paduanvektor

A

B

Sila rujuk lama web berikut untuk melihat beberapa aplikasi vektor

untuk mencari halaju relatifhttp://physics.bu.edu/~duffy/java/RelV2.html
http://phet.colorado.edu/sims/vector-addition/vector-addition_en.htmlhttp://phet.colorado.edu/sims/vector-addition/vector-addition_en.htmlhttp://phet.colorado.edu/sims/vector-addition/vector-addition_en.htmlhttp://physics.bu.edu/~duffy/java/RelV2.htmlhttp://physics.bu.edu/~duffy/java/RelV2.htmlhttp://physics.bu.edu/~duffy/java/RelV2.htmlhttp://physics.bu.edu/~duffy/java/RelV2.htmlhttp://phet.colorado.edu/sims/vector-addition/vector-addition_en.htmlhttp://phet.colorado.edu/sims/vector-addition/vector-addition_en.html


9/29


9

2.5 Komponen-komponen vektor

Komponen vektor bermaksud bahagian-bahagian dalam vektor. Dalam kebanyakansituasi, komponen vektor yang penting adalah komponen-x dan komponen-y.

Rajah 2.3

Warna merah pada Rajah 2.3 menunjukkan komponen-x vektor F, dan warna hitammenunjukkan komponen-y bagi vektor F.

2.6 Melakukan hasil tambah vektor secara algebra

Hasil tambah dua boleh dilakukan dengan menggunakan trigonometri, yang mengaitkansudut dalam segi tiga dengan sisi-sisi segi tiga.

Dua kaedah matematik yang digunakan adalah:

35

F = 316N


10/29


10

Contoh:

Cari hasil tambah vektor bagi dua vektor di bawah

Jawapan:

Langkah 1 : Melengkapkan segi tiga bersudut tepat

Langkah 2: Menggunakan teorem Pythagoras untuk mencari magnitud vektor paduan.

Langkah 3: Menggunakan trigometri untuk mencari sudut arah vektor paduan,

Rujukan:

http://physicslearningsite.com/vectors.html (hasil tambah dan hasil tolak vektor)

http://id.mind.net/~zona/mstm/physics/mechanics/vectors/findingComponents/findingComponents.htm(komponen vektor)http://www.glenbrook.k12.il.us/gbssci/Phys/Class/vectors/u3l1f.html http://physics.bu.edu/~duffy/java/RelV2.html (halaju relatif)
http://physicslearningsite.com/vectors.htmlhttp://physicslearningsite.com/vectors.htmlhttp://id.mind.net/~zona/mstm/physics/mechanics/vectors/findingComponents/findingComponents.htmhttp://id.mind.net/~zona/mstm/physics/mechanics/vectors/findingComponents/findingComponents.htmhttp://id.mind.net/~zona/mstm/physics/mechanics/vectors/findingComponents/findingComponents.htmhttp://www.glenbrook.k12.il.us/gbssci/Phys/Class/vectors/u3l1f.htmlhttp://www.glenbrook.k12.il.us/gbssci/Phys/Class/vectors/u3l1f.htmlhttp://physics.bu.edu/~duffy/java/RelV2.htmlhttp://physics.bu.edu/~duffy/java/RelV2.htmlhttp://physics.bu.edu/~duffy/java/RelV2.htmlhttp://www.glenbrook.k12.il.us/gbssci/Phys/Class/vectors/u3l1f.htmlhttp://id.mind.net/~zona/mstm/physics/mechanics/vectors/findingComponents/findingComponents.htmhttp://id.mind.net/~zona/mstm/physics/mechanics/vectors/findingComponents/findingComponents.htmhttp://physicslearningsite.com/vectors.html


11/29


11

TOPIK3 GERAKAN DALAM SATU DIMENSI

Gerakan adalah perubahan kedudukan sesuatu jasad mengikut masa dibandingkan

dengan persekitarannya. Gerakan dalam satu dimensi adalah gerakan dalam satulaluan yang lurus. Terdapat pelbagai jenis daya yang bertindak ke atas satu jasadbergerak, samada memecut, menyahpecut atau kekal pegun. Dalam bahagian ini, andaakan mempelajari jenis-jenis daya yang bertindak dalam ke atas suatu objek danmelukis daya-daya tersebut dalam satu rajah jasad bebas.

Hasil Pembelajaran

1. Menerangkan daya-daya berikut; geseran, normal, tegangan, julangan dan beratdan membincangkan tindakan daya-daya dalam konteks yang berlainan

2. Membina rajah jasad bebas dalam pelbagai konteks; halaju seragam, memecut,

jatuh bebas dan sebagainya


Gerakan dalam satu dimensi

Daya Rajah bebas jasad

Daya geseran

Daya normal

Daya tegangan

Daya julangan

Daya graviti


12/29


12

Isi kandungan

3.1 Jenis-jenis Daya

Daya adalah tolakan atau tarikan ke atas suatu objek yang mengakibatkan interaksiobjek ini dengan objek yang satu lagi. Bila interaksi ini berkurangan, objek ini tidak lagi

merasai daya. Daya hanya wujud hasil daripada interaksi.

Daya diukur dalam unit SI Newton. Satu Newton adalah bersamaan dengan 1kgms-2.Daya adalah satu kuantiti vektor. Ia mempunyai kedua-dua magnitud dan arah.

Beberapa daya antara objek yang akan dibincangkan adalah:

Jenis-jenis daya

Daya geseran

Daya graviti (berat)

Daya normal

Daya teganganDaya Julangan

Daya geseran

Daya geseran adalah daya yang dikenakan oleh satu permukaan apabila satu cubabergerak melaluinya. Ia biasanya bertindak pada arah yang bertentangan dengan arahgerakan. Terdapat dua jenis daya geseran iaitu daya geseran statik dan daya geseranmenggelongsor.

Geseran dihasilkan oleh dua permukaan ditekankan bersama, menyebabkan dayatarikan molekul antara molekul dari permukaan berbeza. Geseran bergantung kepadajenis permukaan dan sekuat mana bahan ditekan. Geseran maksimum boleh dikiramenggunakan rumus berikut:

Daya graviti

Graviti adalah satu daya yang menarik objek-objek ke bawah ke arah bumi. Objek yangjatuh ke bumi tanpa pengaruh daya-daya luar (seperti rintangan udara) dikatakansebagai jatuh bebas. Objek yang jatuh bebas akan mengalami pecutan yang dikenalisebagai pecutan graviti.

Berat adalah daya tarikan bumi terhadap objek itu. Jika jisim objek adalah m, pecutangraviti adalah g, maka Berat = mg.

Fgeseran x Fnormaldi mana = koefisien geseran


13/29


13

Daya normal

Daya normal adalah daya sokongan pada objek apabila ia bersentuh dangan satupermukaan. Sebagai contoh, jika satu buku terletak di atas meja, permukaanmengenakan satu daya ke atas untuk menyokong berat buku itu (Rajah 3.1a). Ia jugaboleh wujud secara mengufuk antara dua objek yang bersentuh. Misalnya, seorang

yang bersandar pada suatu dinding akan mengenakan satu daya ufuk ke atas dinding.Maka dinding akan mengenakan satu daya normal ufuk ke atasnya (Rajah 3.1b).

(a) (b)Rajah 3.1

Daya tegangan

Daya tegangan adalah daya yang dipindahkan melalui tali, benang, kabel atau wayaryang ditarik dengan tegang pada daya yang dikenakan pada kedua-dua hujungnya.

Daya Julangan

Daya julangan adalah daya yang menolak objek ke atas dan menyebabkan ia kelihatankehilangan berat dalam bendalir (cecair atau gas). Ia juga boleh menyebabkan kapalterbang bergerak melalui udara.

3.2 Membina rajah jasad bebas yang melibatkan daya-daya diatas dalam pelbagaikonteks

Rajah jasad bebas adalah rajah-rajah yang digunakan untuk menunjukkan magnitud

relatif dan arah semua daya-daya yang bertindak ke atas suatu objek dalam suatusituasi. Rajah haruslah mengandungi komponen-komponen berikut:

(1) Anak panah: saiz anak panah mewakili magnitud daya arah anak panahmewakili arah daya

(2) Label daya yang bertindak: daya dilabel untuk mewakili jenis daya(contoh, Ffric = daya geseran, Fgrav = daya graviti, Fnorm = daya normal,

Ftens = daya tegangan)


14/29


14

(3) Objek diwakili dengan titik atau kotak, dan daya-daya dilukis daripada pusat titikatau kotak itu

Sebagai contoh:

Contoh-contoh:

Sebuah buku berada di atas permukaanmeja

Seorang budak perempuan duduk diatas buaian

Sabuah buku ditolak ke kanan di atasmeja supaya ia bergerak denganpecutan

Sebuah kereta yang bergerak kekananatas permukaan jalan yang kasarsedang dinyahpecut

Fnorm

: daya normalFap : daya aplikasiFfric atau Fgeseran : daya geseranFgrav : daya graviti


15/29


15

Lukis rajah jasad bebas bagi situasi-situasi di bawah:(a) Seorang budak sedang duduk di atas kerusi(b) Sebiji telur sedang jatuh ke lantai(c) Sebuah baldi berisi penuh dengan air ditarik keluar daripada perigi

(d) Sebuah budak mengayuh basikal dengan laju yang bertambah

Bacaan

3.3 Rujukan

http://www.physicsclassroom.com/Class/1DKin/

http://www.glenbrook.k12.il.us/GBSSCI/PHYS/Class/newtlaws/u2l2a.html http://www.zephyrus.co.uk/forcetypes.html

Sila rujuk lama web berikut untuk melihat beberapa jenis daya dan

aplikasinya di

http://www.glenbrook.k12.il.us/GBSSCI/PHYS/Class/newtlaws/u2l2a.html http://www.zephyrus.co.uk/forcetypes.html

Sila rujuk lama web berikut untuk melihat beberapa cara pergerakan

boleh diperihalkanhttp://www.physicsclassroom.com/Class/1DKin/
http://www.physicsclassroom.com/Class/1DKin/http://www.physicsclassroom.com/Class/1DKin/http://www.glenbrook.k12.il.us/GBSSCI/PHYS/Class/newtlaws/u2l2a.htmlhttp://www.glenbrook.k12.il.us/GBSSCI/PHYS/Class/newtlaws/u2l2a.htmlhttp://www.zephyrus.co.uk/forcetypes.htmlhttp://www.zephyrus.co.uk/forcetypes.htmlhttp://www.glenbrook.k12.il.us/GBSSCI/PHYS/Class/newtlaws/u2l2a.htmlhttp://www.glenbrook.k12.il.us/GBSSCI/PHYS/Class/newtlaws/u2l2a.htmlhttp://www.zephyrus.co.uk/forcetypes.htmlhttp://www.zephyrus.co.uk/forcetypes.htmlhttp://www.physicsclassroom.com/Class/1DKin/http://www.physicsclassroom.com/Class/1DKin/http://www.physicsclassroom.com/Class/1DKin/http://www.physicsclassroom.com/Class/1DKin/http://www.zephyrus.co.uk/forcetypes.htmlhttp://www.glenbrook.k12.il.us/GBSSCI/PHYS/Class/newtlaws/u2l2a.htmlhttp://www.zephyrus.co.uk/forcetypes.htmlhttp://www.glenbrook.k12.il.us/GBSSCI/PHYS/Class/newtlaws/u2l2a.htmlhttp://www.physicsclassroom.com/Class/1DKin/


16/29


16

TOPIK 4 GERAKAN DALAM DUA DIMENSI

Sinopsis

Gerakan adalah sesuatu yang biasa anda dapat perhatikan dalam kehidupan seharian.Ia dihasilkan apabila daya dikenakan kepada suatu objek. Biasanya daya dalam suatuhala tertentu misalnya ufuk akan menghasilkan suatu gerakan dalam arah ufuk juga. Iadinamakan sebagai gerakan dalam satu dimensi. Jika satu lagi daya yang sama tetapibertentangan arah dengan daya ufuk tadi dikenakan pada objek, dua daya itu dikatakandalam keadaan seimbang. Dengan itu tiada gerakan akan dihasilkan. Daya dalam duaarah berlainan dan tidak seimbang menghasilkan gerakan dalam dua dimensi. Suatuobjek yang terletak pada suatu satah condong akan mengalami beberapa daya yangberlainan untuk menghasilkan gerakan dua dimensi. Dalam topik ini, anda akandidedahkan kepada konsep keseimbangan antara daya bagi daya dalam dua dimensidan aplikasinya dalam satah condong.

Hasil Pembelajaran

1. Menyatakan syarat untuk keseimbangan untuk objek dikenakan daya-daya2. Mengenalpasti daya yang dapat mewujudkan keseimbangan dalam situasi yang

melibatkan tiga daya3. Menghurai gerakan objek pada suatu satah condong


Rajah 4.1 Gambaran keseluruhan Isi Kandungan

Gerakan dalam Dua

Dimensi

Keadaan Keseimbangan

antara daya-daya

Daya Penyeimbang Gerakan pada suatu Satah

Condong


17/29


17

Isi kandungan

4.1 Keadaan Keseimbangan dan Daya Penyeimbang

Suatu objek adalah dalam keadaan keseimbangan apabila daya bersih yang bertindakke atasnya adalah sifar. Dalam keadaan seimbang, objek akan menjadi pegun atau

bergerak dengan halaju seragam. Keadaan keseimbangan juga akan berlaku apabiladaya paduan untuk tiga atau lebih daya yang bertindak ke atas suatu objek adalah sifar.

Rajah 4.1(a) menunjukkan tiga daya yang bertindak ke atas suatu objek berbentuk titik.Apakah paduan daya A, B dan C yang bertindak pada objek tersebut?Rajah 4.1(b) menunjukkan hasil tambah tiga daya A, B dan C. Perhatikan bahawaketiga-tiga daya itu membentuk satu segitiga tertutup. Ini bermakna tiada daya bersih keatas objek tersebut, jadi hasil tambah ketiga-tiga daya itu adalah sifar. Objek itu adalahdalam keadaan keseimbangan.

(a) (b)

Rajah 4.1 Objek adalah dalam keadaan seimbang jika kesemua daya yang bertindakke atasnya mempunyai paduan atau hasil tambah sama dengan sifar.

(Punca: Physics: Principles and Problem)Katakan terdapat dua daya, L dan M,(Rajah 4.2(a)) bertindak ke atas sesuatu objek danhasil tambah dua daya bukan sifar. Bagaimanakah anda mencari satu daya apabiladitambah kepada dua daya tersebut suapaya menghasilkan suatu daya paduan yangsifar? Daya tersebut dikenali sebagai daya penyeimbang (equilibrant).

Untuk mencari daya keseimbangan, anda perlu mencari hasil tambah dua daya L dan Mdahulu. Hasil tambah dua daya atau paduan dua daya, R,(Rajah 4.2(b)) adalah satudaya yang mempunyai kesan serupa dengan gabungan dua daya L dan M. Dayapenyeimbang adalah daya yang mempunyai magnitud yang sama tetapi dengan arahbertentangan dengan R.(Rajah 4.2 (c))

(a) (b)


18/29


18

(c)

Rajah 4.2 Daya penyeimbang mempunyai magnitud yang sama dengan daya paduantetapi bertindak pada arah yang bertentangan.

Layari internet untuk mencuba soalan berkaitan dengan dayaKeseimbangan. Berikut adalah suatu sumber web yang anda bolehmembuat latihan secara interaktif dalam topik daya keseimbanganhttp://glencoe.mcgraw-hill.com/sites/0078807220/student_view0/chapter5/interactive_tutor.html

4.3 Gerakan Pada Suatu Satah Condong

Semua objek pada permukaan bumi mengalami satu daya tarikan graviti yangmenghala ke pusat bumi. Bagi suatu objek yang berada pada lereng bukit, apakahdaya-daya lain yang bertindak ke atasnya selain daya graviti, W,? Rajah 4.3menunjukkan daya yang bertindak ke atas objek itu.

Figure 4.3 Manufactured materials(Source:http://google.images.com)
http://google.images.com/http://google.images.com/http://google.images.com/http://google.images.com/


19/29


19

Dalam rajah di atas, N adalah daya normal yang bertindak secara serenjang kepadasatah lereng bukit dan F adalah daya geseran yang bertindak secara selari dengansatah lereng bukit. Arah tindakan daya geseran F adalah berlawanan dengan arahgerakan objek. Apabila objek itu adalah dalam keadaan pegun, daya-daya yangbertindak pada objek itu adalah seperti ditunjukkan dalam Rajah 4.4.

Rajah 4.4

Untuk memudahkan kajian gerakan objek pada satah lereng, satu sistem koordinat yangbersesuaian untuk arah gerakan digunakan. Komponen daya paksi-x selari dengansatah lereng bukit dan komponen daya pada paksi-y adalah serenjang dengan satahlereng.

Dalam sistem koordinat ini, daya normal dan daya geseran tidak perlu ditukar manakaladaya tarikan graviti perlu dileraikan kepada dua komponen daya, satu mengikut paksi-xdan satu lagi mengikut paksi-y

Fikir


20/29


20

Layari laman web berikut yang menunjukkan satu animasi yangberkaitan dengan daya yang bertindak ke atas seorang pemain skihttp://glencoe.com/sec/science/physics/ppp_09/animation/Chapter%205/Motion%20Along%20an%20Inclined%20Plane.swfCuba kaji dengan teliti tayangan berkenaan dan bina sebuah

gambarajah untuk menyatakan daya yang bertindak pada seorangyang sedang bergerak turun suatu satah condong seperti dalampemainan gelongsor.

Rujukan

http://glencoe.mcgraw-hill.com/sites/0078807220/student_view0/chapter5/ (daya dalam dua dimensi)

Zitzewitz,P.W.(2002) Physics: Principles and Problems. Ohio: Glencoe/McGraw-Hill.
http://glencoe.com/sec/science/physics/ppp_09/animation/Chapter%205/Motion%20Along%20an%20Inclined%20Plane.swfhttp://glencoe.com/sec/science/physics/ppp_09/animation/Chapter%205/Motion%20Along%20an%20Inclined%20Plane.swfhttp://glencoe.com/sec/science/physics/ppp_09/animation/Chapter%205/Motion%20Along%20an%20Inclined%20Plane.swfhttp://glencoe.mcgraw-hill.com/sites/0078807220/student_view0/chapter5/http://glencoe.mcgraw-hill.com/sites/0078807220/student_view0/chapter5/http://glencoe.mcgraw-hill.com/sites/0078807220/student_view0/chapter5/http://glencoe.com/sec/science/physics/ppp_09/animation/Chapter%205/Motion%20Along%20an%20Inclined%20Plane.swfhttp://glencoe.com/sec/science/physics/ppp_09/animation/Chapter%205/Motion%20Along%20an%20Inclined%20Plane.swf


21/29


21

TOPIK 5 APLIKASI HUKUM-HUKUM NEWTON DALAM KEHIDUPANHARIAN

Sinopsis

Daya merupakan sesuatu yang kerap digunakan dalam kehidupan anda seharian. Daya-daya boleh diklasifikasi kepada daya sentuhan dan daya yang bertindak dari jarak jauhtanpa sentuhan. Daya memainkan peranan yang utama dalam perkembangan manusiasejak purba kala dan alhi sains yang terkenal sekali, Isaac Newton telah membentukkantiga Hukum tentang daya. Dalam topik ini, anda akan didedahkan kepada Hukum-hukumgerakan Newton dan aplikasinya untuk membantu anda memahami banyak peritiwamelibatkan penggunaan daya dalam kehidupan seharian.

Hasil Pembelajaran

1. Menakrifkan daya serta membeza antara daya sentuhan dan daya tanpa sentuhan2. Menerang makna Hukum gerakan Newton yang pertama.3. Mengenali keistimewaan Hukum gerakan Newton yang kedua4. Menyelesaikan masalah dengan kegunaan Hukum gerakan Newton yang kedua


Isi Kandungan

5.1 Jenis Daya

Daya boleh diklasifikasikan kepada 2 jenis iaitu daya bersentuhan dan daya bertindaksecara jauh.Daya bersentuhan bertindak dalam situasi dimana satu sentuhan berlaku antara objek

dengan daya itu seperti daya geseran yang bertindak apabila dua permukaanbersentuhan.Daya secara jauh bertindak tanpa sentuhan antara daya dengan objek berkenaanseperti daya magnet dan graviti.

5.2 Hukum-hukum Gerakan Newton


22/29


22

Hukum gerakan Newton pertama

Suatu objek yang berada dalam keadaan pegun atau bergerak dengan laju seragamakan terus kekal dalam keadaan yang sama sekiranya daya paduan bertindak padaobjek itu adalah sifar. Hukum ini juga dikenali sebagai Hukum inersia.

Inersia adalah kecenderungan suatu objek untuk menentang sebarang perubahandalam keadaannya.

Hukum gerakan Newton kedua

Hukum gerakan Newton kedua menyatakan bahawa kadar perubahan momentumadalah berkadar terus dengan daya paduan yang bertindak ke atas objek itu. Perubahanmomentum adalah dalam arah yang sama dengan arah tindakan daya paduan itu.

Persamaan yang dihasilkan dari hukum gerakan Newton kedua adalah

Daya paduan (F) = Jisim x Pecutan (m x a)

Hukum gerakan Newton ketiga

Hukum ini menyatakan bahawa untuk setiap daya tindakan terdapat satu dayatindakbalas yang bermagnitud sama tetapi bertindak pada arah yang bertentangan.

5.3 Aplikasi Hukum-hukum Newton

Berat suatu objek adalah bergantung kepada pecutan graviti pada lokasi

berkenaan serta jisim benda, maka jisim kekal sama di mana juga tetapiberat boleh berubah-ubah bergantung kepada pecutan graviti.(HukumNewton Kedua)

Daya geseran bertindak antara dua permukaan yang bersentuhan dan iaadalah berkadar langsung dengan daya yang merapatkan dua permukaanbersama(daya normal).

Layari laman web berikut yang menunjukkan satu animasiberkaitan dengan berat ketara seorang menaiki lifhttp://glencoe.com/sec/science/physics/ppp_09/animation/Chapter%204/Apparent%20Weight.swfCuba kaji dengan teliti tayangan berkenaan dan buat nota untukmengaitkan Hukum Gerakan Newton dengan konsep berat ketara..
http://glencoe.com/sec/science/physics/ppp_09/animation/Chapter%204/Apparent%20Weight.swfhttp://glencoe.com/sec/science/physics/ppp_09/animation/Chapter%204/Apparent%20Weight.swfhttp://glencoe.com/sec/science/physics/ppp_09/animation/Chapter%204/Apparent%20Weight.swfhttp://glencoe.com/sec/science/physics/ppp_09/animation/Chapter%204/Apparent%20Weight.swfhttp://glencoe.com/sec/science/physics/ppp_09/animation/Chapter%204/Apparent%20Weight.swf


23/29


23

Rujukan:

Zitzewitz,P.W.(2002) Physics: Principles and Problems. Ohio: Glencoe/McGraw-Hill.(Chapter 6 Forces)

http://glencoe.com/sec/science/physics/ppp_09/animation/Chapter%204/Apparent%20W

eight.swf (Konsep berat ketara concept of apparent weight)

http://www.physicsclassroom.com/Class/newtlaws/index.cfm (Hukum-hukum Gerakan Newtonnota dan tutorial)

TOPIK 6 Kerja Dan Mesin Ringkas

Sinopsis

Topik ini bertumpu kepada kerja dan mesin ringkas di mana anda akan didedahkan

kepada contoh-contoh kerja, pengiraan kerja, contoh-contoh mesin ringkas dan mesinmajmuk serta pengiraan faedah mekanikal dan kecekapan setiap mesin ringkas. Selainitu anda akan didedahkan kepada aplikasi mesin dalam kehidupan seharian serta mesinmanusia berjalan.

Hasil Pembelajaran

1. Mendefinisi kerja dan mesin ringkas.2. Memberi contoh-contoh mesin ringkas dan mesin majmuk.3. Menerangkan faedah mekanikal dan kecekapan mesin.4. Membandingkan antara mesin ringkas dan mesin majmuk dan juga

antara faedah mekanikal dan kecekapan.5. Membina mesin ringkas dan mesin majmuk dan mencadangkan

bagaimana untuk menambahbaik faedah mekanikal dan kecekapannya.6. Menerangkan mesin manusia berjalan.


Rajah 6.1 Gambaran Keseluruhan Isi Kandungan
http://glencoe.com/sec/science/physics/ppp_09/animation/Chapter%204/Apparent%20Weight.swfhttp://glencoe.com/sec/science/physics/ppp_09/animation/Chapter%204/Apparent%20Weight.swfhttp://www.physicsclassroom.com/Class/newtlaws/index.cfmhttp://www.physicsclassroom.com/Class/newtlaws/index.cfmhttp://www.physicsclassroom.com/Class/newtlaws/index.cfmhttp://glencoe.com/sec/science/physics/ppp_09/animation/Chapter%204/Apparent%20Weight.swfhttp://glencoe.com/sec/science/physics/ppp_09/animation/Chapter%204/Apparent%20Weight.swf


24/29


24

Isi Kandungan

6.1 Kerja

Kerja didefinisikan sebagai daya yang bertindak ke atas objek untuk mengakibatkansesaran. Kerja yang dilakukan ke atas objek oleh satu daya tetap adalah hasil

komponen daya yang selari dengan arah sesaran objek, darab dengan magnitudsesaran. Kerja dan tenaga diukur dalam unit yang sama, Joule (J).

Kerja yang dilakukan (Joule, J) = Daya (Newton, N) x Sesaran (meter, m)

W = F.s cos

Contoh-contoh kerja

Seekor kuda menarik beban melalui padang.Seorang pelajar mengangkat buku buku ke atas bahunya.

Seorang ahli sukan melontar lontar peluru.

Kerja berhubung dengan jarak daya yang mengerakkan objek dan bukan masa yangdiambil untuk mengerakkan objek.Sudut yang diukur didefinisikan sebagai sudut antara daya dan sesaran.

Senario A

Satu daya bertindak ke arah kanan ke atas objek yang tersesar ke kanan. Vektor dayadan vektor sesaran adalah pada arah yang sama. Maka, sudut antara F dan d adalah 0darjah.

Senario B

Satu daya bertindak arah kiri ke atas objek yang tersesar ke kanan. Vektor daya danvektor sesaran adalah dalam arah bertentangan. Jadi sudut antara F dan d adalah 180darjah.

darjah


25/29


25

Senario C

Satu daya bertindak ke atas ke atas objek yang tersesar ke kanan. Vektor daya danvektor sesaran adalah pada sudut 90 darjah.

Contoh soalan

Seorang pelayar menarik sebuah bot sepanjang dok menggunakan tali pada sudut 600dengan ufuk. Berapakah kerja yang dilakukan oleh pelayar itu jika dia mengenakan daya

255N ke atas tali dan menarik tali sepanjang 30.0 m?

6.2 Mesin ringkas dan mesin majmuk

Mesin ringkas ialah alat yang membantu kita melakukan kerja. Ia membantu kita denganmengubah jumlah daya ke atas objek dan mengubah arah daya.

Jenis-jenis mesin ringkas

A. Tuas dibuat daripada papan atau bar yang diletakkan di atas fulkrum. Digunakanuntuk mengangkat berat.

Contoh tuas:Jongkang jongkit, pengumpil, kayu besbol, pencakar tanah.

Ada tiga jenis tuas iaitu tuas kelas pertama, tuas kelas kedua dan tuas kelas ketiga

darjah

darjah

Daya usaha

Beban

Daya usaha Daya usaha

BebanBeban


26/29


26

B. Satah condong merupakan permukaan sendeng untuk memudahkan kerja.Contoh: Cerun dan tangga

C. Baji adalah dua satah condong digunakan untuk mengangkat dan memisahkanobjek.Contoh: Pisau, baji pintu dan kapak.

D. Skru ialah satah condong disekeliling paku atau shaf untuk memegang bahan-bahan bersama-sama atau menebuk lubang.

Contoh: Gerudi kecil dan skru

E. Roda dan gandar merupakan roda yang berputar yang membantu mengerakkanbarang dengan mudah dan cepat.Contoh: Roda stering, tombol pintu dan pemutar skru.

F. Takal ialah roda yang mempunyai alur(groove) dihujungnya untuk memegang talidan kabel.Contoh: Tiang bendera, penyidai baju, pancing ikan dan kren.

Takal bekerja dengan dua cara iaitu dengan mengubah arah daya atau mengubahjumlah daya. Takal ada dua jenis iaitu takal tetap dan takal bergerak. Sistem takal

terdiri daripada kombinasi takal-takal tetap dan bergerak. Faedah mekanikal takalsama dengan bilangan tali sokongan (supporting ropes).

Mesin majmuk merupakan gabungan beberapa jenis mesin ringkas. Contohnya, basikaldan kereta.

6.3 Faedah mekanikal (MA) dan kecekapan

Mesin ringkas unggul tidak mempunyai kehilangan disebabkan geseran ataukekenyalan. Jadi kecekapannya adalah 100%. Jika wujud geseran atau kekenyalan didalam sistem, kecekapan akan jadi lebih rendah. Kerja input akan jadi lebih besardaripada kerja output.

Ada dua jenis faedah mekanikal iaitu Faedah Mekanikal Unggul (Ideal MechanicalAdvantage) danFaedah Mekanikal Sebenar (Actual Mechanical Advantage)

FaedahMekanik Unggul (Ideal Mechanical Advantage- IMA)

Dalam Fizik, faedah mekanikal unggul adalah untuk mesin unggul. IMA mesin bolehdicari dengan formula berikut:-

IMA = de dr dimana

Kelas pertama Kelas kedua Kelas ketiga
http://www.knowledgerush.com/kr/encyclopedia/Ideal_mechanical_advantage/http://www.knowledgerush.com/kr/encyclopedia/Ideal_mechanical_advantage/http://www.knowledgerush.com/kr/encyclopedia/Ideal_mechanical_advantage/http://www.knowledgerush.com/kr/encyclopedia/Ideal_mechanical_advantage/http://www.knowledgerush.com/kr/encyclopedia/Ideal_mechanical_advantage/


27/29


27

de sama dengan jarak usaha (effort distance) and dr sama denganjarak rintangan (resistance distance).

Faedah Mekanikal Sebenar (Actual Mechanical Advantage- AMA)

Dalam fizik, faedah mekanikal sebenaradalah untuk mesin sebenar. AMA untuk mesin

boleh dicari dengan menggunakan formula berikut:AMA* = FR Fe dimana- FR sama dengan daya rintangan (resistance force) and Fe sama dengandaya usaha (effort force) sebenar.

* AMA boleh juga ditulis sebagai MA

Faedah mekanikal adalah faktor dimana mesin menggandakan daya yang dikenakan. Iaboleh dikira untuk mesin-mesin ringkas menggunakan formula berikut:

MA = (jarak dimana daya dikenakan) (jarak dimana beban digerakkan)MA = de / dr

Atau, KERJAin = KERJAout

Faedah mekanikal (MA) =

di mana Fe=daya usahaFr=daya rintangan

Kebanyakan mesin mempunyai MA >1(bermakna mesin meningkatkan daya yang dikenakan)

Mesin unggul (IMAIdeal Mechanical Advantage)

kerja output = kerja inputWo = Wi

Frdr = Fede

Untuk mesin unggul,

IMA =

Mesin sebenar (real)Kecekapan mesin =

=

=

e

r

F

F

r

e

e

r

d

d

F

F

i

o

W

W

%100

r

e

e

r

dd

FF

%100IMA

MA
http://www.knowledgerush.com/kr/encyclopedia/Effort_distance/http://www.knowledgerush.com/kr/encyclopedia/Effort_distance/http://www.knowledgerush.com/kr/encyclopedia/Effort_distance/http://www.knowledgerush.com/kr/encyclopedia/Resistance_distance/http://www.knowledgerush.com/kr/encyclopedia/Resistance_distance/http://www.knowledgerush.com/kr/encyclopedia/Resistance_distance/http://www.knowledgerush.com/kr/encyclopedia/Resistance_force/http://www.knowledgerush.com/kr/encyclopedia/Resistance_force/http://www.knowledgerush.com/kr/encyclopedia/Resistance_force/http://www.knowledgerush.com/kr/encyclopedia/Effort_force/http://www.knowledgerush.com/kr/encyclopedia/Effort_force/http://www.knowledgerush.com/kr/encyclopedia/Effort_force/http://www.knowledgerush.com/kr/encyclopedia/Effort_force/http://www.knowledgerush.com/kr/encyclopedia/Resistance_force/http://www.knowledgerush.com/kr/encyclopedia/Resistance_distance/http://www.knowledgerush.com/kr/encyclopedia/Effort_distance/


28/29


28

MA Takal

Takal adalah roda yang disambung dengan tali. Dengan ini arah daya boleh diubah,dengan sedikit kehilangan daya geseran. Walaubagaimanapun, takal-takal bolehdigabung untuk membentuk faedah mekanik tambahan dengan mempunyai tali yangdigelung ke beberapa takal.

Takal dengan 1 tali (1 takal tetap) mempunyai MA = 1, Takal dengan 2 tali (1 takal bergerak) mempunyai MA = 2. Takal dengan 6 tali (block and tackle) mempunyai MA = 6.

MA Tuas

Tuas: MA = Panjang lengan usaha panjang lengan rintangan.

MA Roda dan Gandar

Roda merupakan tuas dengan satu lengan berjarak antara gandar dengan titik luar

roda dan yang lagi satu merupakan jejari gandar. Mempunyai faedah mekanik (MA)yang sangat besar.

MA Satah condong

MA = panjang cerun tinggi cerun

Contoh soalan

Seorang pelajar menggunakan roda basikal dengan jejari giar 4.00 sm dan jejari roda35.6 sm. Bila daya 155 N dikenakan ke atas rantai, roda akan bergerak 14.0 cm.

Disebabkan geseran, kecekapannya adalah 95.0%.

a. Apakah IMA roda dan giar itu?b. Apakah MA roda dan giar itu?c. Apakah bacaan daya pada skala roda itu?d. Bagaimana pelajar itu menarik rantai?

Penyelesaian

a.

b. Oleh kerana kecekapan =

107.0%100

)112.0%)(0.95(

%100

IMAkecekapanMA

c. MA=

NNFMAF er 6.16)155)(107.0())((

d.

e

r

F

F

cmcmdIMAd

d

dIMA fe

f

e 7.15)0.14)(112.0())((

112.06.35

00.4

_

_

cm

cm

rodajejari

giarjejari

d

dIMA

r

e

%100IMA

MA


29/29


6.4 Mesin manusia berjalan

Sistem tuas di dalam badan kita mempunyai 4 bahagian asas: tulang, sumber daya(pengecutan otot), fulkrum (sendi-sendi boleh gerak diantara tulang temulang) danrintangan (berat badan atau objek yang diangkat). Bila kita berjalan punggung kitabertindak sebagai fulkrum. Pusat jisim badan bergerak sebagai rintangan disekeliling

fulkrum. Panjang jejari bulatan adalah panjang tuas yang dibentuk oleh tualng-tulangkaki. Untuk meningkatkan halaju berjalan, punggung dihayun ke atas untukmeningkatkan jejari.

6.5 Contoh soalan dan latihan

1. Seorang kerani membawa bungkusan 34 N daripada tingkat bawah ke tingkatlima bangunan pejabat yang ketinggianya 15 m. Berapakah kerja yang dilakukanoleh kerani itu?Jawapan: 510 J

2. Seorang pekerja menggunakan sistem takal untuk menaikkan barang 225 Nsetinggi 16.5 m. Satu daya 129 N dikenakan dan tali ditarik sejauh 33.0 m.

a. Apakah faedah mekanikal sistem takal?b. Apakah kecekapan sistem?Jawapan: a. 1.74 b. 87%

6.6 Rujukan

1. http://www.mrfizix.com/home/worksimplemachines.htm2.http://atlantis.coe.uh.edu/archive/science/science_lessons/scienceles1/finalhome.htm3. http://www.physicsclassroom.com/Class/energy/
http://atlantis.coe.uh.edu/archive/science/science_lessons/scienceles1/finalhome.htmhttp://atlantis.coe.uh.edu/archive/science/science_lessons/scienceles1/finalhome.htmhttp://atlantis.coe.uh.edu/archive/science/science_lessons/scienceles1/finalhome.htmhttp://atlantis.coe.uh.edu/archive/science/science_lessons/scienceles1/finalhome.htmhttp://www.physicsclassroom.com/Class/energy/http://www.physicsclassroom.com/Class/energy/http://www.physicsclassroom.com/Class/energy/http://atlantis.coe.uh.edu/archive/science/science_lessons/scienceles1/finalhome.htmhttp://atlantis.coe.uh.edu/archive/science/science_lessons/scienceles1/finalhome.htm

04 Isi Kandungan1 -3105IPGMgabung22Jun

Documents

Transcript of 04 Isi Kandungan1 -3105IPGMgabung22Jun