Kolej Komuniti Semporna Sabah Sains Gunaan II(SPA 305)

A. Kadar dan Rintangan

Bab 1: Kadar dan Rintangan Dalam Sistem Mekanik(Rate and Resistance In Mechanical System)

Jarak Dan SesaranJarak (Length) ialah panjang satu lintasan yang dijalani oleh sesuatu jasad. Unit S.I. bagi jarak ialah meter. Jarak hanya mempunyai magnitud.

Sesaran (distance) ialah kedudukan satu titik relatif kepada satu titik rujukan yang tertentu. Terdapat dua faktor dalam sesaran iaitu jarak antara dua titik dan arah titik kedua dari

titik pertama. Sesaran mempunyai kedua-duanya magnitud dan arah. Tanda positif ( + ) dan tanda negatif ( – ) digunakan untuk mewakili dua arah yang

bertentangan.

ContohSatu zarah yang bermula dari suatu titik O sedang bergerak di sepanjang satu garis lurus. Ia bergerak melalui titik-titik A, B dan C berturut-turut.

Gerakan ke arah kanan dianggapkan sebagai positif dan gerakan ke arah kiri sebagai negatif. Oleh itu, sesaran zarah pada titik A, B dan C ialah masing-masing +3 m, +7 m dan –5 m dari O.

PerhatianSesaran menunjukkan kedudukan zarah dari titik awal ke satu titik baru dan bukan jarak yang dijalani. Dalam rajah di atas, bila zarah tiba di titik C, jarak yang telah dijalaninya ialah 19 m tetapi sesarannya dari titik O ialah –5 m, iaitu pertukaran dari titik permulaan O ke titik akhir C yang berjarak 5 m ke kiri titik O.

Laju Dan HalajuLaju (Speed) sesuatu zarah ialah kadar perubahan jarak dengan masa. Unit bagi laju dalam sistem S.I. ialah meter per saat ( m/s atau ms-1 ) Laju mempunyai magnitud tetapi tidak mempunyai arah.

Laju =

Suatu zarah dikatakan bergerak dengan laju malar jika ia bergerak dengan jarak yang sama dalam selang masa yang sama.

Purata laju sesuatu zarah ialah:

Kadar dan Rintangan Dalam Sistem Mekanik 1

OC A B7 m

5 m 3 mMula

JarakMasa

Rajah 1.1

Kolej Komuniti Semporna Sabah Sains Gunaan II(SPA 305)

Purata laju =

Halaju (Velocity) menakrifkan laju sesuatu zarah dan juga arah pergerakan zarah tersebut. Halaju mempunyai magnitud dan arah. Dalam gerakan sepanjang garis lurus, magnitud halaju zarah adalah sama dengan

magnitud lajunya. Halaju ditakrifkan sebagai kadar perubahan sesaran dengan masa.

Halaju =

Gerakan Linear Gerakan linear ialah gerakan yang melibatkan sesuatu zarah yang bergerak melalui sesuatu laluan yang lurus. Halaju linear ialah kadar perubahan sesaran bagi sesuatu zarah yang bergerak lurus.

Gerakan PutaranGerakan putaran ialah gerakan bagi sesuatu zarah yang berputar pada sesuatu paksi tetap.

Rajah 1.2 menunjukkan satu jasad bergerak dalam satu bulatan yang berjejari r dengan laju seragam v. Dalam masa t, jasad itu bergerak dari A ke B, dan OA melalui satu sudut .Halaju Sudut , jasad itu diberi oleh

=

Halaju sudut adalah kadar perubahan sudut yang dilalui oleh sesuatu jasad mengikut masa tertentu.

Contoh:Dapatkan halaju sudut bagi jarum saat suatu jam tangan.Penyelesaian:Halaju sudut jarum saat jam tangan, =

=

= 0.1047 rad/s

Kadar dan Rintangan Dalam Sistem Mekanik 2

Jumlah jarak yang dilaluiJumlah masa yang diambil

SesaranMasa

Jasad yang berputar

AB

rO

t

t

2 rad60 s

Rajah 1.2 Rajah 1.3

Kolej Komuniti Semporna Sabah Sains Gunaan II(SPA 305)

Rintangan Dalam Sistem Mekanik Rintangan dalam sistem mekanik(Resistance in mechanical system) ialah halangan

bagi sesuatu benda untuk bergerak. Contoh rintangan dalam sistem mekanik ialah udara, air, permukaan yang kasar dan lain-lain.

Geseran ialah nama yang diberikan kepada daya yang menentang gerakan menggelongsor di antara dua permukaan yang bersentuhan.

Geseran juga boleh dikatakan sebagai rintangan kepada gerakan sesuatu jasad. Terdapat pelbagai geseran yang wujud di antara dua permukaan di bumi ini cuba fikirkan beberapa contoh yang wujud di sekeliling anda.

Kaedah Untuk Mengurangkan Daya Geseran Geseran dapat dikurangkan dengan menukarkan gerakan menggelongsor kepada gerakan

mengguling dengan menggunakan penggolek atau alas bebola.

Geseran juga dapat dikurangkan dengan menggunakan minyak pelincir. Molekul-molekul minyak akan memenuhi ruang-ruang kosong di antara dua permukaan jasad yang bersentuhan untuk memudahkan pergerakan mereka.

Rajah 1.6 di atas menunjukkan dua permukan bersentuhan yang diperhati melalui mikroskop yang berkuasa tinggi. Walaupun kita dapati permukaan itu licin dari mata kasar tetapi bila di bawah mikroskop permukaan itu kasar dan geseran tetap wujud.

Rajah 1.7 di bawah menunjukkan keadaan di mana selepas minyak pelincir di tambah.

Geseran juga dapat dikurangkan dengan menggunakan satu lapisan udara sebagai pelincir. Satu lapisan udara di antara dua permukaan jasad yang bersentuhan akan menukarkan geseran di antara dua permukaan pepejal kepada geseran di antara pepejal dengan gas.

Kadar dan Rintangan Dalam Sistem Mekanik 3

Dua permukaan yang bersentuhan.

Molekul-molekul minyak pelincir memenuhi ruang supaya permukaan atas mengglongsor atas molekul minyak.

Gerakan menggelongsor.

Gerakan mengguling dengan menggunakan roda.

Rajah 1.4 Rajah 1.5

Rajah 1.6

Rajah 1.7

Kolej Komuniti Semporna Sabah Sains Gunaan II(SPA 305)

Kebaikan Geseran Geseran di antara tapak kaki kita dengan permukaan bumi menhalang kita daripada

tergelincir dan membolehkan kita berhenti pada bila-bila masa sahaja. Geseran di antara tayar kereta dengan jalan raya membolehkan kereta bergerak,

memusing dan berhenti dengan menekan brek. Geseran di antara tangan kita dengan objek membolehkan kita memegang objek itu. Apakah kebaikan geseran cuba fikirkan.

Keburukan Geseran Kehausan di antara dua permukaan yang bergerak, misalnya kasut dan mesing mesin

yang bergerak. Tenaga yang berlebihan diperlukan untuk mengatasi daya geseran dan tenaga ini di

bazirkan dalam bentuk haba. Kita merasa susah untuk menggerakkan objek yang berat di atas permukaan yang kasar.

Keburukan Yang Akan Timbul Jika Tiada Geseran Manusia tidak dapat bergerak. Objek yang diletakkan di atas permukaan condong akan menggelongsor ke bawah. Perlanggaran akan berlaku bila-bila masa kerana objek yang bergerak tidak dapat berhenti

dan membelok.

Kadar dan Rintangan Dalam Sistem Mekanik 4