amali fizik soalan no. 1

AMALI FIZIK SCE 3105 [RUHAIZAM BINTI AHMAD 741004-02-5490]

AMALI FIZIK 1 : DAYA DAN GERAKAN

1.0 PENGENALAN

A. KEKENYALAN

Kekenyalan bahan ialah kebolehan sesuatu bahan untuk kembali ke bentuk

dan saiz asalnya apabila daya yang dikenakan ke atasnya dialihkan atau

dihentikan. Contoh-contoh bahan yang kenyal adalah seperti tali getah, span,

dan penutup plastik boleh lentur. Sifat kekenyalan disebabkan oleh kewujudan

daya tarikan dan tolakan antara zarah pepejal.

Rajah susunan zarah-zarah dalam pepejal

Dalam keadaan biasa zarah bergetar sekitar kedudukan keseimbangan. Pada

kedudukan tersebut, daya tarikan dan daya tolakan (lekitan) antara zarah

diseimbangkan.

Apabila dimampatkan zarah-zarah dirapatkan . Daya tolakan bertambah dan

melebihi daya tarikan untuk mengembalilkan pepejal kepada bentuk

asalnya .Apabila diregangkan , zarah-zarah dijauhkan. Daya tarikan bertambah

dan melebihi daya tolakan untuk mengembalikan pepejal ke bentuk asalnya.


B. Hukum Hooke

Hukum Hooke menyatakan bahawa pemanjangan sesuatu bahan kenyal

berubah atau berkadar secara secara langsung dengan daya regangan yang

bertindak terhadapnya jika daya itu tidak melebihi had kekenyalan bahan itu.

Jika pemanjangan spring yang dihasilkan oleh daya regangan , F, ialah x, maka

dengan , k, ialah pemalar spring.

Pemalar spring, k, ditakrifkan sebagai daya yang diperlukan untuk menghasilkan

seunit pemanjangan. Pemalar spring diukur dalam Newton per meter,( N m-1). Nilai

pemalar spring boleh ditentukan dengan menentukan kecerunan graf F melawan x

seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2.

Rajah 2

F ∝ x atau F = kx


Bahan yang mempunyai pemalar spring yang tinggi adalah lebih keras berbanding

dengan bahan yang mempunyai pemalar spring yang rendah. Pemalar spring yang

tinggi bermaksud daya yang lebih besar diperlukan untuk meregang atau memampat

bahan itu. Rajah 3 menunjukkan graf bagi spring yang berlainan kekerasan.

Rajah 3

Sekiranya sesuatu spring diregangkan melebihi had kenyal , spring tidak akan

kembali kepada bentuk dan saiz asalnya selepas daya itu dialihkan, Had kekenyalan

(atau had kenyal) sesuatu spring merujuk kepada daya maksimum yang boleh

dikenakan ke atas spring itu sebelum spring itu kehilangan sifat kekenyalannya.

Apabila had kenyal dicapai, F, tidak lagi sama dengan kx. Graf bagi satu spring yang

diregang melebihi had kenyalnya ditunjukkan dalam Rajah 4 di bawah menunjukkan

bahagian graf yang melampaui had kekenyalan bukan lagi satu garis yang lurus


Rajah 4

Rajah 5 pula menunjukkan graf daya regangan melawan pemanjangan suatu spring

regangan .

Rajah 5

Graf menunjukkan :

a) Spring mematuhi Hukum Hooke

b) F ∝ x atau F = kx

Dengan k adalah pemalar dan sama dengan kecerunan graf.

c) Pemalar k juga dikenali sebagai pemalar spring. Oleh sebab

,unit SI bagi k, ialah Nm-1.

d) Kerja yang dilakukan untuk meregangkan sring, W diberi oleh

W = Daya purata x pemanjangan

= Fx

Atau

W= Luas di bawah graf daya lawan pemanjangan

F x

12


Kesetaraan Hukum Hooke bagi spring mampatan ialah jarak mampatan berubah

secara langsung dengan mampatan selagi spring tidak dimampatkan sehingga

panjang yang minimum.

Kerja yang dilakukan untuk memampatkan spring mampatan,W adalah sama

dengan daya mampatan purata lawan dengan jarak mampatan dan boleh juga

ditentukan dengan menentukan luas di bawah graf daya mampatan lawan jarak

mampatan.

Kerja yang dilakukan untuk meregang atau memampatkan spring akan

menyebabkan pertambahan tenaga keupayaaan kenyal yang tersimpan dalam

spring itu. Tenaga itu boleh digunakan untuk menjalankan kerja lain dan bertukar

kepada bentuk tenaga yang lain.

C.Faktor yang mempengaruhi kekenyalan

i) Panjang spring

Semakin panjang sesuatu spring, semakin kurang ketegarannya atau

mempunyai pemalar spring yang lebih kecil. Oleh itu ,pemanjangannya

adalah lebih daripada spring pendek.

ii) Diameter spring.

Spring yang berdiameter lebih besar adalah kurang tegar atau mempunyai

pemalar spring yang lebih besar, maka pemanjangannya adalah lebih

daripada spring berdiameter kecil.

iii) Jenis spring

Spring kuprum kurang tegar berbanding spring keluli. Oleh sebab itu,

pemanjangannya lebih daripada spring keluli.

iv) Saiz (keluasan rentas spring )


Spring yang dibuat daripada dawai halus adalah kurang tegar berbanding

dawai tebal. Oleh sebab itu , pemanjangan spring berdawai halus lebih

daripada spring berdawai tebal.

v) Susunan spring

Spring-spring yang bersusunan bersiri menghasilkan pemanjangan lebh

daripada yang bersusunan selari.

vi) Kekerasan spring

Spring yang lebih keras memerlukan daya regangan lebih besar untuk seunit

pemanjangan spring itu.Ini bermaksud spring itu mempunyai pemalar spring ,

k, yang lebih besar.

Rajah 6

Merujuk kepada Rajah 6 untuk pemanjangan sebanyak x1 cm ,spring A dan

spring B memerlukan daya FA melebihi FB, spring A adalah lebih keras

daripada spring B. Kecerunan graf yang menunjukkan pemalar spring juga

menunjukkan pemalar spring bagi spring A adalah lebih besar daripada spring

B.


LAPORAN FIZIK AMALI 1 : DAYA DAN GERAKAN

Tujuan eksperimen : Untuk menentukan pemalar daya, k, bagi suatu spring.

Langkah eksperimen

1. Ikatkan benang Q pada satu hujung spring supaya hujung bergelung benang Q lebih kurang 3 cm dari hujung spring itu.

2. Ikatkan benang yang satu lagi pada hujung spring yang bebas seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1.

3. Ukur panjang asal, l0, spring itu dan rekodkan nilainya di halaman 6

Rajah 1


4. Apitkan susunan bongkah kayu dan protaktor pada pengapit kaki retort A.5. Laraskan susunan bongkah kayu dan protraktor ini supaya garis sudut 90º C

pada protraktor itu tegak.6. Ikatkan hujung benang Q yang bebas pada paku di susunan bongkah kayu dan

protraktor supaya panjang benang di antara paku dengan spring itu lebih kurang 20 cm.

7. Ikatkan benang yang satu lagi pad kaki retort B supaya membentuk satu gelung yang boleh digelongsorkan.

8. Sangkutkan jisim berslot sejumlah 200 g pada gelung benang Q.9. Regangkan spring secara mengufuk dengan menganjakkan kaki retort B supaya

benang Q membuat sudut ө bernilai 30º dengan garis tegak seperti ditunjukkan dalam Rajah 2.

10.Ukur panjang , l, spring dan hitungkan pemanjangan spring , e = l –l011. Ulangi prosedur di atas untuk mendapatkan nilai-nilai l bagi sudut ө seperti

berikut:

ө = 30 º , 35 º , 40 º , 45 º, 50 º , dan 55 º11. Bina satu jadual yang mengandungi perkara berikut :

Sudut ө, tan ө, l dan e = l –l0 di halaman 4 dan rekodkan semua bacaan anda.


l0 = 10.0 cm

Sudutө

tanө

l1/cm

l2/cm lmin= l1 + l2

2

/ cme = l –l0

/ cm

30 0.58 14.5 14.5 14.5 4.5

35 0.70 16.5 16.7 16.6 6.6

40 0.84 18.5 18.6 18.6 8.6

45 1.00 21.5 21.5 21.5 11.5

50 1.19 25.5 24.5 25.0 15.0

55 1.43 27.5 27.1 27.3 17.3

Lukiskan satu graf e melawan tan Ө pada kertas graf di halaman 7. Seterusnya

tentukan kecerunan graf, n, bagi graf anda.

Kecerunan , n = y2 – y1 x2 – x1

= 11.5 – 4.5 1.00 – 0.58

= 16.67 cm


Graf e melawan tan Ө


Pemalar daya , k,bagi spring, dalam unit N m-1 , diberi oleh persamaan berikut :k = 196

n Hitungkan pemalar daya , k, bagi spring itu.

k = 196 n

= 196 16.67

= 11.76 Nm-1

Pemalar daya , k = .....11.76.....Nm-1

a) Terangkan bagaimana anda menentukan garis sudut 900 pada protaktor berada dalam keadaan tegak.

Bagi menentukan garis sudut 90 0 pada protektor berada dalam keadaan tegak dengan menggantungkan pemberat pada kedudukan 900 pada protektor dengan menggunakan tali. Gunakan pembaris atau buku, sesiku yang bersudut tegak.

b) Terangkan bagaimana anda menentukan spring itu mengufuk.

Spring itu mengufuk apabila kaki retort B dianjakkan supaya benang Q membuat

LAMPIRAN GAMBAR-GAMBAR FIZIK AMALI 1

amali fizik soalan no. 1

Documents