Prezi

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in the manual

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

Nota Pecut Tingkatan 4: Bab 2: Daya dan Gerakan

No description
by c.AH.MK | AlumniFizik on 23 April 2014

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of Nota Pecut Tingkatan 4: Bab 2: Daya dan Gerakan

BAB 2: DAYA DAN GERAKAN
(FORCE AND MOTION)

2.1 Gerakan Linear
(Linear Motion)

Jarak (Distance), d
Jumlah laluan
yang diambil oleh satu
gerakan
objek
Unit SI: meter (m)
Kuantiti skalar (scalar quantity)
Sesaran (Displacement), s
Jumlah jarak
dengan mengambil kira
arah gerakan
objek
Unit SI: meter (m)
Kuantiti vektor (vector quantity)
Laju (Speed), v
Jarak per unit masa
v = d/t di mana
d = jarak
t = masa yang diambil
Unit bagi laju: m s
-1
Halaju (Velocity), v
Sesaran per unit masa
v = s/t di mana
s = sesaran;
t = masa yang diambil

Unit bagi halaju: m s
-1
Pecutan (Acceleration)/ Nyahpecutan (Deceleration), a
Kadar perubahan halaju
a = v/t di mana
v = halaju akhir - halaju awal
t = masa yang diambil
Unit bagi pecutan/nyahpecutan: m s
-2
*Bagi nyahpecutan, ada tanda negatif di depan magnitudnya
Kajian Gerakan dalam Pita Detik (Ticker Timer)
1 detik (tick)
=
sela masa
(time interval) di antara
dua titik
yang berturutan
= 0.02 s
2.2 Graf Gerakan
(Graph of Motions)

Persamaan Gerakan Linear (Linear Motion Equation)
v = u + at
v = u + 2as
s = ut + (1/2)at
s = (1/2)(u + v)(t)

2
2
2
di mana, s = sesaran; u = halaju awal; v = halaju akhir; a = pecutan; t = masa yang diambil
Graf sesaran-masa
(s-t Graph)

s
t
A
B
C
D
Sesaran: bertambah (arah positif)
Halaju: malar
Pecutan: sifar
Sesaran: tidak bergerak
Halaju: sifar
Pecutan: sifar
Sesaran: bertambah (berlawanan arah - negatif)
Halaju: malar (negatif)
Pecutan: sifar
Kecerunan graf = halaju
Luas di bawah graf = tiada
Graf halaju-masa
(v-t Graph)

A
B
C
D
v
t
Sesaran: meningkat
Halaju: meningkat
Pecutan: malar
Sesaran: meningkat
Halaju: malar
Pecutan: sifar
Sesaran: meningkat (berlawanan arah - negatif)
Halaju: berkurang
Pecutan: malar (negatif - nyahpecutan)
Kecerunan graf = pecutan
Luas di bawah graf = sesaran
Graf pecutan-masa
(a-t Graph)
A
B
C
D
a
t
Sesaran: meningkat
Halaju: meningkat
Pecutan: meningkat
Sesaran: meningkat
Halaju: meningkat
Pecutan: malar
Sesaran: meningkat (berlawanan arah - negatif)
Halaju: berkurang
Pecutan: berkurang (nyahpecutan)
Kecerunan graf = tiada
Luas di bawah graf = halaju
Tafsiran graf sesaran-masa
Tafsiran graf halaju-masa
Tafsiran graf pecutan-masa
2.3 Inersia
(Inertia)

Definisi Inersia
Satu
sifat
objek apabila ia
menentang
sebarang
perubahan
pada arah
gerakan
objek tersebut.
Demonstrasi Inersia Menggunakan Telur
Hubungan di antara Jisim dan Inersia
Semakin besar jisim objek, semakin besar inersia
Demonstrasi Kesan-Kesan Inersia
Kesan-Kesan Negatif Inersia
Rekabentuk kereta
ruang penumpang diperkukuhkan
tali pinggang keledar
beg udara
Lori tangki - struktur besi kukuh di belakang kepala lori
Kapal kontena - perlu mematikan enjin jauh dari pelabuhan sebelum berlabuh
2.4 Momentum
Definisi Momentum, p
Hasil darab bagi jisim objek dan halaju
p = mv di mana
m = jisim objek
v= halaju
Unit bagi momentum: kg m s
-1
Prinsip Keabadian Momentum
(Principle of Conservation of Momentum)
Jumlah momentum
linear dalam satu
sistem yang tertutup
bagi satu jasad adalah
sama
.
Oleh itu,
jumlah momentum sebelum perlanggaran
adalah
sama
dengan
jumlah momentum selepas perlanggaran
.
Jenis-Jenis Perlanggaran dalam Momentum
(Type of Collision in Momentum)
Perlanggaran kenyal (Elastic collision)
m u + m u = m v + m v
1
2
1
1
1
2
2
2
Perlanggaran tak kenyal (Inelastic collision)
m u + m u = (m + m )v
2
2
2
1
1
1
Letupan (Explosion)
(m + m )u = m v + m v
1
1
1
2
2
2
Aplikasi melibatkan Momentum
Pelancaran roket
Enjin jet
Peluncuran sotong di dalam laut
2.5 Kesan-Kesan Daya
(Effects of Force)

Definisi Daya (Force), F
Satu
tindakan
yang mengubah
keadaan gerakan
bagi satu
jasad/objek
di dalam
satu garis lurus
Unit SI: Newton (N)
Kuantiti vektor
Hukum Newton (Newton's Law) - http://goo.gl/gyNHM
Rumus Daya, F
F = ma di mana
F = daya yang bertindak [unit: Newton/kg m s ]
m = jisim (mass) objek [unit: kg]
a = pecutan (acceleration) objek [unit: m s ]
-2
-2
Definisi 1 N: Magnitud daya yang diperlukan untuk memecutkan (accelerate) 1 kg objek sebanyak 1 m s .
-2
Daya Seimbang (Balanced Force)
Ciri-ciri daya seimbang:
objek pegun (stationary)
objek bergerak dengan halaju seragam (uniform velocity)
daya bersih (net force) sama dengan sifar [ F = 0 ]
Daya Tak Seimbang (Unbalanced Force)
Ciri-ciri daya tak seimbang:
objek bergerak dengan pecutan
daya bersih tidak sama dengan sifar [ F = ma ]
bersih
bersih
Daya Bersih (Net Force), F
bersih
Definisi:
Jumlah daya
yang bertindak ke atas objek apabila
setiap daya individu
yang bertindak ke atas objek itu
ditambah bersama
.
F = F + F
F = F + (-F )
= F - F
bersih
bersih
1
2
1
1
2
2
}
di mana F adalah berlawanan arah
2
Hubungan di antara Daya, Jisim dan Pecutan (Relationship between Force, Mass and Acceleration)
Pecutan yang dialami oleh objek dipengaruhi oleh:
jisim objek
magnitud daya yang bertindak ke atas objek tersebut
Eksperimen berkaitan untuk mengkaji hubungan:
pecutan dan jisim jika daya malar
pecutan dan daya jika jisim malar
2.6 Impuls dan Daya Impuls
(Impulse and Impulsive Force)

Definisi
Impuls:
Hasil darab
bagi
daya, F
terhadap
masa, t
yang diambil untuk daya tersebut

bertindak.

Daya impuls:
kadar perubahan momentum
Rumus Impuls dan Daya Impuls

Untuk daya impuls;



di mana
m = jisim objek
u = halaju awal
v = halaju akhir
t = masa tindakan/hentaman
Unit bagi daya impuls = kg m s /N
-1
-2
Kesan Masa Hentaman terhadap Daya Impuls
Daripada rumus daya impuls,


Jika masa hentaman dipanjangkan (prolong), daya impuls yang dikenakan akan berkurang (decrease)

Sebaliknya,
Jika masa hentaman singkat, daya impuls akan meningkat
Cara-cara untuk Mengurangkan Kesan Daya Impuls
Membengkokkan kaki apabila jatuh mendarat dari kedudukan tinggi
Bahan kaca yang jatuh di atas permukaan lembut (seperti karpet) tidak mudah pecah berbanding di atas permukaan lantai
Bahagian depan dan belakang kereta diperbuat daripada logam lembut untuk mudah remuk semasa berlakunya kemalangan
Beg keselamatan udara digunakan untuk memanjangkan masa hentaman terhadap penumpang kenderaan.
Barangan rapuh atau mudah rosak seperti telur, kaca, barang elektrik dibungkus dengan polisterin lembut
Ujian Kemalangan Kereta
Kepentingan Daya Impuls
Kayu hoki dan kayu golf diperbuat daripada bahan yang keras pada permukaan sentuhannya
Ahli seni mempertahankan diri melakukan gerakan/serangan pantas kepada pihak lawan
Batu lesung (pestle and mortar) yang diperbuat daripada bahan keras
2.7 Ciri-Ciri Keselamatan di dalam Kenderaan
(Safety Features in Vehicles)

Papan Pemuka Berlapik (Padded Dashboard)
meningkatkan selang masa (time interval) perlanggaran supaya daya impuls yang terhasil dapat dikurangkan
Kerangka Keselamatan Penumpang (Passenger Safety Case)
Menggunakan aloi logam yang diperkukuhkan (reinforced) untuk melindungi penumpang
Penyandar Kepala (Headrest)
Mencegah penumpang daripada mengalami kecederaan leher yang teruk akibat daripada inersia
Cermin Hadapan (Windscreen)
Diperbuat daripada kaca kalis pecah (shatter-proof glass) supaya ia tidak mudah pecah berkecai
Ini akan mengurangkan kecederaan yang disebabkan oleh kepingan kaca yang berkecai semasa kemalangan
Tali Pinggang Keledar Keselamatan (Safety Seat Belt)
Untuk mencegah penumpang daripada tercampak ke hadapan yang disebabkan oleh inersia
Zon Remuk Hadapan/Belakang (Front/Rear Crumple Zone)
Senang diremukkan untuk meningkatkan selang masa hentaman (impact)
Bampar Getah Hadapan (Front Rubber Bumper)
Untuk menyerap (absorb) hentaman untuk mencegah kerosakan kepada kereta
2.8 Graviti (Gravity)
Jatuh Bebas (Free Fall)
Definisi:
jatuhan
bagi suatu
objek/jasad
yang hanya dipengaruhi oleh
daya tarikan graviti
sahaja.
Pecutan Graviti (Acceleration due to Gravity) - http://goo.gl/IFMQ9
Definisi:
Pecutan
yang dialami oleh suatu
objek/jasad
semasa berlakunya
jatuh bebas

Simbol: g
Nilai g: -10 m s
Medan Graviti (Gravitational Field) & Kekuatan Medan Graviti (Gravitational Field Strength)
-2
Definisi medan graviti:
kawasan (region)
di mana
objek/jasad
akan mengalami
daya tarikan graviti
Definisi kekuatan medan graviti:
Daya graviti
per
unit jisim
Nilai kekuatan medan graviti, g: 9.8 N kg
-1
Berat (Weight), W
W = mg
di mana
m = jisim objek (Unit: kg)
g = pecutan graviti (Unit: -10 m s )
Definisi berat, W:
Hasil darab jisim
objek terhadap
pecutan graviti
/ Daya graviti yang bertindak ke atas objek
Definisi jisim (mass), m:
jumlah kuantiti bahan
yang terkandung dalam suatu objek
Jisim objek tidak berubah tetapi berat objek boleh berubah bergantung kepada pecutan graviti yang dialami oleh objek tersebut
Rumus Persamaan Gerakan disebabkan oleh Graviti
v = u + gt
v = u + 2gs
s = ut + (1/2)gt
2
2
2
di mana
v = halaju akhir
u = halaju awal
t = masa (Unit: s)
s = sesaran
g = pecutan graviti
= -10 m s
-2
2.9 Keseimbangan Daya (Forces in Equilibrium)
Apa itu Keseimbangan Daya?
Paduan bagi kesemua daya yang bertindak ke atas objek tersebut adalah bersamaan dengan sifar ( F = 0 )
Boleh berada dalam keadaan:
pegun (stationary)
bergerak dengan halaju seragam (uniform velocity)
Dikaitkan dengan Hukum Newton Ketiga - Untuk setiap tindakan (action) ke atas objek, akan terdapat satu tindakbalas (reaction) yang mempunyai magnitud sama tetapi dalam arah berlawanan
bersih
Contoh-Contoh Keseimbangan Daya
Penambahan Daya (Addition of Forces)
Untuk vektor daya selari
Untuk vektor daya tak selari, terdapat dua kaedah, iaitu:
kaedah segi empat selari (parallelogram) - (a)
kaedah segitiga - (b)
Nota:
F = F + F
*negatif jika berlawanan arah
1
2
Leraian Daya (Resolution of Forces)
F = F cos
F = F sin
x
y
W = mg
W = mg cos
W = mg sin
x
y
2.10 Kerja, Tenaga, Kuasa dan Kecekapan
(Work, Energy, Power and Efficiency)

Kerja (Work), W
Hasil darab daya (force)
dan
sesaran (displacement)
bagi suatu objek dalam
arah yang sama
dengan daya yang dikenakan.
W = F x s
W = F cos x s
di mana W = kerja dilakukan (joule, J); F = daya (N); s = sesaran (m)

1 J = 1 N s
Maksud 1 J -
kerja yang dilakukan
apabila
daya sebanyak 1 N
dikenakan ke atas objek yang
tersesar sebanyak 1 m
dalam
arah yang sama dengan daya
itu.
Kerja
tidak dilakukan
apabila:
daya dikenakan
tetapi
objek tidak bergerak
arah daya
dikenakan tidak sama dengan
arah sesaran
objek
Tenaga (Energy), E
Definisi: keupayaan/kebolehan untuk melakukan kerja
Apabila kerja dilakukan, tenaga akan dipindahkan dari satu jasad ke jasad yan lain
Unit tenaga: joule (J)/ N m
Contoh tenaga: tenaga keupayaaan, tenaga kinetik, tenaga haba, tenaga elektrik, tenaga nuklear
Tenaga Kinetik (Kinetic Energy), E
Tenaga yang terhasil oleh objek/jasad yang bergerak
di mana E = tenaga kinetik (unit: J); m = jisim objek (unit: kg); v = halaju objek (unit: m s )
-1
Tenaga Keupayaan Graviti (Gravitational Potential Energy), E
Tenaga yang terhasil oleh objek yang disebabkan oleh kedudukan/ketinggian
E = mgh
di mana E = tenaga keupayaan graviti (unit: J) ; g = kekuatan graviti (10 N/kg); h = jarak ketinggian (unit: m)
Prinsip Keabadian Tenaga
(Principle of Conservation of Energy)
Tenaga tidak boleh dicipta atau dimusnahkan dengan cara apa sekalipun tetapi ia boleh bertukar/berpindah dari satu bentuk tenaga ke bentuk tenaga lain
Contoh:
Kereta yang bergerak: tenaga kimia ----> tenaga kinetik
Mentol menyala: tenaga elektrik ----> tenaga cahaya + tenaga haba
Penerjun udara bebas yang terjun ke bumi: tenaga keupayaan ----> tenaga kinetik
Kecekapan (Efficiency)
Definisi:
kebolehan
alat/mesin untuk
menukarkan tenaga input
(dimiliki/dihasilkan)
kepada bentuk tenaga output
lain
tanpa berlaku kehilangan tenaga
(contoh: geseran/haba)
Mesin memerlukan tenaga untuk bekerja/berfungsi iaitu dipanggil tenaga input
Mesin akan menukarkan tenaga input kepada bentuk tenaga lain untuk menghasilkan kerja.
Walaubagaimanapun, proses penukaran tenaga ini akan melibatkan
kehilangan tenaga
(energy loss) sama ada
dalam bentuk haba
atau
kerja dilakukan terhadap daya geseran.
Untuk impuls;

Impuls = Ft = mv - mu

di mana
F = daya yang bertindak (unit: N)
t = masa tindakan/hentaman (unit: s)
mv - mu = kadar perubahan momentum
Unit bagi impuls = kg m s /N s

F =
__________
mv - mu
t
F =
__________
mv - mu
t
-2
}
Rumus Kecekapan
Kecekapan =
Tenaga Output
Tenaga Input
______________
x 100 %
2.11 Menghargai Kepentingan Memaksimumkan Kecekapan Alat/Mesin
(Appreciating the Importance of Maximising the Efficiency of Devices)
Kita telah mengetahui bahawa apabila berlaku pemindahan/pertukaran tenaga, tidak kesemua tenaga akan digunakan sebagai melakukan kerja.
Sebahagiannya akan ditukarkan sama ada sebagai tenaga haba atau tenaga lain.
Jumlah tenaga terbuang bergantung kepada alat yang digunakan.
Semakin tinggi nilai peratus kecekapan alat,
Semakin tinggi kecekapan alat itu untuk menukarkan tenaga input kepada tenaga output yang boleh melakukan kerja,
Semakin kecil tenaga yang terbuang (contohnya: tenaga haba)
Kuasa (Power), P
Definisi:
Kadar perubahan tenaga
Jumlah kerja dilakukan/tenaga terhasil per unit masa
Unit kuasa: watt (W) / J s
Definisi 1 W: Kuasa yang diperlukan untuk melakukan kerja sebanyak 1 J dalam masa 1 saat.
Kuasa bergantung kepada
masa diambil ---> Semakin kecil masa yang diambil untuk melakukan kerja, semakin besar kuasa mesin
nilai kerja dilakukan ---> Semakin besar kerja dilakukan mesin, semakin besar kuasa mesin diperlukan
Rumus kuasa:
P =
t
t
___
W
di mana
W = kerja dilakukan (unit: J)
t = masa diambil (unit: s)

2.12 Kekenyalan
(Elasticity)

Definisi Kekenyalan
Definisi: kebolehan suatu bahan untuk kembali kepada keadaan asal setelah daya tidak bertindak ke atasnya.
Apabila satu spring diregangkan (stretched) atau dimampatkan (compressed), terdapat daya yang akan menentang perubahan panjang spring tersebut.
Daya tarikan akan terhasil untuk menentang regangan spring
Manakala daya tolakan akan terhasil untuk menentang mampatan spring
Hukum Hooke

Menyatakan bahawa:
Pemanjangan (extension) spring adalah berkadar terus (directly proportional) terhadap daya yang dikenakan dengan syarat had kenyal tidak dilampaui.
Had kenyal (elastic limit)
Had spring untuk kembali kepada panjang asal setelah daya dialihkan.
Sekiranya daya dikenakan melebihi had kenyal spring, maka spring itu akan hilang kekenyalannya dan panjangnya tidak kembali kepada asal.
Graf dan Rumus bagi Hukum Hooke
X
Had kenyal
Graf daya, F melawan pemanjangan spring, x
F / N
x / cm
Rumus Hukum Hooke:

F = kx

di mana
k = F/x
= pemalar spring (Unit: N cm /N m )
x = pemanjangan spring (Unit: cm/m)
= panjang spring akhir - panjang spring awal
F = daya yang dikenakan ke atas spring (Unit: N)
Berdasarkan graf Hukum Hooke,

k = pemalar spring
= kecerunan graf
Tenaga Keupayaan Kenyal (Elastic Potential Energy), E
Definisi: Tenaga yang tersimpan di dalam spring
X
Had kenyal
Graf daya, F melawan pemanjangan spring, x
F / N
x / cm
E =
___
1
2
Fx
di mana
E = tenaga keupayaan kenyal (Unit: J)
F = daya yang dikenakan ke atas spring (Unit: N)
k = pemalar spring (Unit: N m )
x = pemanjangan spring (Unit: m)
E =
___
1
2
kx
2
atau
-1
-1
-1
Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kekenyalan Spring
Panjang spring
Semakin besar panjang spring, semakin kecil nilai pemalar spring
Semakin besar panjang spring, semakin besar pemanjangan, x bagi spring
Diameter gelung spring
Semakin besar diameter gelung spring, semakin kecil nilai pemalar spring
Semakin besar diameter gelung spring, semakin besar pemanjangan spring
Jenis bahan
Pemanjangan spring kuprum lebih besar berbanding pemanjangan spring keluli
Diameter dawai spring
Semakin besar dawai spring, semakin besar nilai pemalar spring
Semakin besar dawai spring, semakin kecil pemanjangan spring
Susunan spring
Pemanjangan spring yang disusun secara sesiri lebih besar berbanding spring yang disusun secara selari
E = Luas di bawah graf
See the full transcript