bab 3 daya & tekanan
TRANSCRIPT
Bab 3
Daya & TekananDisunting oleh
SMK Changkat Beruas, Perak
Dengan kolaborasi bersama
SMK Seri Mahkota, Kuantan
Cikgu Desikan Cikgu Khairul Anuar
FIZIKTINGKATAN 4
Bab 3
Daya & Tekanan
TIN
GK
ATA
N 4
F
IZIK
2016
Objektif Pembelajaran:
Pelajar-pelajar yang dikasihi,
2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
P1 7 8 7 8 5 7 9 9
P2
A 1 1 1 - - - 1 1
B 1 - 1 1 - 1 - -
C - - - - 1 - 1 -
P3A - - 1 - 1 1 -
B - 1 - - - - 1 1
Analisis Soalan-soalan Tahun Lepas
Apa yang anda lakukan hari ini boleh memperbaiki semua
hari esok anda.~ Ralph Marston
1. Memahami tekanan
2. Memahami tekanan dalam cecair
3. Memahami tekanan gas dan tekanan atmosfera
4. Aplikasi Prinsip Pascal
5. Aplikasi prinsip Archimedes
6. Memahami prinsip Bernoulli
Peta Konsep
Pelajar-pelajar yang dikasihi,
Suatu perkara sentiasa kelihatkan mustahil dilakukan
sehingga ia dilakukan.~ Nelson Mandela
Daya dan Tekanan
Jirim
Cecair Gas Pepejal
Tekanan Tekanan Tekanan
Gas
Tekanan
Atmosfera
Prinsip
Archimedes
Prinsip
Pascal
Prinsip
Bernoulli
Aplikasi daya dan tekanan
Bab 3
Daya & Tekanan
Tekanan
Tekanan = ______________
Unit SI :
Nm-2 = Pascal = Pa
A↑ P↓
A P
Amaks → P
Amin → P
3.1 Tekanan
F
A
4
Sebatang pisau yang
tajam mempunyai luas
permukaan yang sangat
kecil di pinggir
pemotongan agar
tekanan tinggi dikenakan
untuk memotong sayur-
sayuran.
Stad pada boot bola
sepak mempunyai luas
permukaan yang
bersentuhan dengan
tanah yang kecil.
Tekanan di bawah stad
yang cukup tinggi
memberikan cengkaman
tambahan dengan
permukaan padang.
Paku jarum dan pin mempunyai hujung
yang tajam dengan kawasan
permukaan yang sangat kecil. Apabila
daya dikenakan pada kepala paku,
tekanan yang tinggi akan memandu
hujung yang tajam ke dalam sekeping
kayu dengan mudah. 5
Aplikasi melibatkan
tekanan tinggi
Papan peluncur salji
mempunyai luas yang
besar bagi mengurangkan
tekanan
ke atas permukaan salji.
Maka, peluncur salji tidak
terlalu terbenam di dalam
salji.
Aplikasi melibatkan
tekanan rendah:
Mengurangkan tekanan
dengan menambahkan
luas
Traktor bergerak di kawasan
berpaya yang lembut dan
berair menggunakan tayar
yang lebar bagi
mengurangkan tekanan
supaya tidak terbenam ke
dalam tanah.
6
Pelapik bahu pada tali bag
bertujuan mengurangkan tekanan
sekaligus mengurangkan
kesakitan apabila membawa
muatan berat.
Latihan 3.1
1. Satu blok logam berdimensi 0.5 m x 0.6 m x 1.0 m mempunyai
jisim 300 kg. Kira
a) tekanan maksimum yang bertindak di atas tanah
7
b) tekanan minimum yang bertindak di atas tanah.
0.5 m
0.6 m
1.0 m
2. Seorang pelajar menekan paku tekan ke dalam
sekeping kayu dengan daya 20 N. Luas permukaan
kepala paku tekan 1 cm2 dan luas keratan rentas
hujung paku tekan adalah 0.01 cm2.
Hitung:
a) tekanan yang dihasilkan oleh pelajar itu pada
kepala paku tekan.
b) tekanan yang dihasilkan oleh pelajar itu pada
hujung paku tekan.
c) Apakah kesimpulan yang anda boleh buat
berdasarkan jawapan anda di (a) dan (b)?
8
Ibu jari
kayu
Kepala
paku tekan
Hujung paku tekan
3.2 Tekanan dalam cecair
Cecair mengenakan tekanan
kerana beratnya.
Sebagai contoh, jika anda
meletakkan jari anda di muncung
paip, anda boleh merasai tekanan
air dalam paip apabila air mengalir.
Ciri-ciri Tekanan Dalam Cecair
• Tekanan dalam cecair pada suatu titik pada
kedalaman tertentu bertindak dengan magnitud yang
sama dan dari semua arah.
• Tekanan dalam cecair tidak bergantung kepada luas
objek yang berada di dalam cecair.
• Tekanan dalam cecair tidak bergantung kepada
bentuk bekas.
Hubungan antara kedalaman
dan tekanan dalam cecair
Tekanan dalam cecair
berkadar terus
dengan kedalaman.
Tekanan dalam cecair
meningkat dengan
kedalaman.
Tekanan dalam cecair berkadar terus
dengan ketumpatan cecair.
9
Air
Minyak
masak
Air
Lubang pada
paras yang
sama
Terbitan Formula Tekanan Dalam Cecair
10
Bekas di sebelah mempunyai luas dasar, A, diisikan
dengan suatu cecair berketumpatan, ρ dengan
kedalaman, h.
Hitung
Isipadu cecair, V = Ah
Jisim cecair, m = ρV = ρAh
Berat cecair, W = mg = ρAhg
Daya pada dasar, F = ρAhg
Tekanan, P = = = ρhg
∴Tekanan dalam cecair,
A
F
A
ρAhg
Luas Tapak, A
Ketumpatan, ρ
Kedalaman,
h
1. Jika ketumpatan air laut ialah 1150 kgm-3, hitung tekanan pada suatu titik 40 m di bawah paras
laut yang disebabkan air sahaja.
2. Rajah menunjukkan sebuah silinder yang mengandungi merkuri.
Apakah tekanan yang disebabkan oleh merkuri pada titik P?
[Ketumpatan merkuri ialah 1.36 x 104 kgm-3 ]
11
Latihan 3.2
Merkuri 0.8m
0.2mP
Applications of
pressure in liquids
12
Empangan menyimpan
air pada kedudukan
yang tinggi. Dinding
empangan mestilah
lebih tebal di dasar.
Jelaskan.
Kapal selam dibina
dengan dinding yang
tebal. Jelaskan.
Seorang pesakit disuntik suatu
larutan ke dalam aliran darahnya
menggunakan intra-vena. Botol
larutan mesti digantung pada
kedudukan tinggi dari paras
suntikan. Kenapa?
Air disimpan di dalam
tangki air pada kedudukan
yang lebih tinggi.Jelaskan.
Empangan
Takungan
3.3 Tekanan gas dan Tekanan atmosfera
13Tekanan Atmosfera
Tekanan Gas
Tekanan atmosfera
1. Tekanan atmosfera ialah tekanan disebabkan oleh berat udara dalam atmosfera yang
dikenakan ke atas semua objek di permukaan bumi.
2. Tekanan atmosfera di suatu titik bertindak pada semua arah dengan magnitud yang sama.
3. Disebabkan oleh daya tarikan graviti bumi, atmosfera mempunyai ketumpatan udara yang
semakin berkurang dengan altitud (ketinggian yang diukur dari aras laut).
4. Semakin tinggi altitud dari aras laut, semakin berkurang berat udara di atmosfera menyebabkan
tekanan atmosfera semakin berkurang.
1. Isikan gelas dengan air sehingga penuh dan basahkan sedikit
rim gelas.
2. Letakkan kadbod di atas gelas.
3. Pegang kad dengan kuat dan terbalikan kedudukan gelas.
4. Alihkan tangan anda daripada kadbod.
Apa yang akan berlaku ? Kenapa?
Aktiviti-aktiviti yang menunjukkan kewujudan tekanan atmosfera
14
Stim
Tin logam
Air
Udara disedut
Tekanan
atmosfera
Jus
1. Panaskan satu tin logam yang mengandungi air
sehingga air di dalamnya mula mengewap.
2. Benarkan stim keluar dari mulut tin.
3. Tutup penutup tin dan sejukkan tin tersebut dengan air
paip.
Apa yang akan berlaku? Mengapa?
1. Apabila kita menyedut melalui straw, tekanan udara di
dalam straw itu berkurangan.
2. Tekanan atmosfera yang bertindak pada permukaan jus
dalam gelas itu menolak jus masuk ke dalam straw dan
seterusnya ke dalam mulut kita.
15
Tiub kaca panjang
Merkuri
Takungan
Mercuri
76 cm
Vakum
Mengukur tekanan atmosfera dengan menggunakan Barometer Fortin Ringkas
1. The barometer Fortin ringkas adalah sebatang tiub kaca yang panjang yang diisi dengan
merkuri dan ditelangkupkan ke dalam takungan yang juga berisi merkuri.
2. Turus merkuri naik atau turun mengikut tekanan udara pada permukaan merkuri dalam
takungan.
3. Ruangan di atas turus merkuri adalah vakum supaya tiada tekanan yang bertindak pada
permukaan turus merkuri.
4. Jika ketinggian menegak merkuri adalah h cm, maka bacaan tekanan atmosfera adalah "h cm
merkuri".
Bagaimana ketinggian, h barometer Fortin yang berubah?
Ketinggian turus merkuri, h tidak akan berubah apabila
1.
2.
3.
4.
5.
16
Ketinggian, h akan bertambah
1. apabila barometer itu ditenggelamkan perlahan-lahan di dalam air.
Ketinggian, h akan berkurang
1.
2.
Mengukur tekanan gas dengan menggunakan Tolok Bourdon
1. Apabila bekalan gas bersambung dengan tolok Bourdon, tekanan dalam tiub logam
melengkung akan cuba untuk meluruskannya.
2. Oleh itu, penunjuk akan berputar.
3. Magnitud tekanan gas boleh dibaca pada skala tolok.
Mengukur tekanan gas dengan menggunakan manometer
Contoh 1
Rajah menunjukkan yang sebuah manometer
merkuri yang disambungkan kepada bekalan
gas.Hitungkan tekanan bekalan gas dalam unit
(i) cm Hg
(ii) Pa
[ Ketumpatan merkuri = 1.36 x 104 kg m-3 dan
Tekanan Atmosfera = 76 cm Hg ]
Tekanan
Atmosfera
Gas
Tekanan
Atmosfera
Gas
h
Tekanan
Atmosfera
h
Gas
15 cm
Gas
17
3.4 Prinsip Pascal
Mengesahkan Pascal Prinsip
Apabila omboh ditolak ke dalam sfera kaca jet air
terpancut keluar dari lubang-lubang dalam sfera
kaca dengan kelajuan yang sama.
Ini kerana tekanan yang bertindak ke atas air itu
dipindahkan secara seragam di seluruh air.
Sistem hidraulik
OmbohAir
Sfera kaca
Jet air
1. Satu daya input kecil, F1 yang dikenakan
pada omboh kecil menghasilkan daya output
yang besar, F2 pada omboh besar.
2. Berdasarkan Prinsip Pascal, tekanan
dipindahkan secara seragam pada semua
arah, P1 = P2 =F1/A1 = F2/A2.
18Bendalir
Omboh
input
Omboh
output
d2
d1
A1 A2
F2
F1
Pascal’s Principle
__________________ yang dikenakan kepada suatu bendalir yang tertutup akan
__________________ kepada keseluruhan bendalir tersebut secara _______________.
3. Apabila bendalir tak termampat digerakkan melalui sistem hidraulik, isipadu bendalir yang
bergerak dalam sistem input mestilah sama isipadu bendalir yang bergerak dalam sistem
output. Oleh itu, ______________.
4. Sistem hidraulik bertindak sebagai pengganda kuasa. Ia menggandakan daya input dengan
faktor tertentu untuk mendapatkan daya output yang lebih besar.
5. Magnitud daya pada omboh besar bergantung kepada
1. ____________________________________________________
2. ____________________________________________________
Formula penting ***
19
Bendalir
hidraulik
tidak mengandungi sebarang
gelembung udara. Kewujudan
gelembung udara akan
mengurangkan kecekapan sistem di
mana sebahagian daripada daya yang
dikenakan akan digunakan untuk
memampatkan gelembung udara.
bendalir tak
termampat
Tidak menghakis
Takat didih yang
didih
1. Rajah menunjukkan satu sistem hidraulik asas
yang mempunyai omboh kecil dan besar dengan
luas keratan rentas masing-masing 0.005 m2 dan
0.1 m2. Satu daya 20N dikenakan pada omboh
kecil. Tentukan
a) tekanan yang dipindahkan dalam bendalir
hidraulik
b) jisim beban
c) jarak yang dilalui oleh omboh besar jika
omboh kecil ditolak 0.04 m ke bawah
20
Bendalir
Omboh
kecil
Omboh
besar
20N
Load
Latihan 3.4
2. Rajah menunjukkan satu sistem hidraulik dengan
dua omboh A dan B, disambungkan kepada tiub
yang mengandungi minyak. Luas permukaan
omboh A dan B adalah masing-masing 5 cm2 dan
50 cm2, dan daya 10 N dikenakan pada omboh A.
a) Kira tekanan yang dikenakan oleh omboh A
pada minyak.
b) Apakah tekanan yang dikenakan oleh minyak
pada omboh B? Terangkan jawapan anda.
c) Kira daya F, jika geseran omboh boleh
diabaikan.
21
Minyak
A B
10NF
Aplikasi Prinsip Pascal
1. Apabila omboh kecil diangkat, minyak hidraulik bergegas masuk dari takungan melalui injap
terbuka P. Dalam pada itu, injap Q tertutup. Silinder disambungkan kepada omboh kecil
dipenuhi dengan minyak hidraulik.
2. Apabila omboh kecil ditolak ke bawah, tekanan yang dihasilkan dipindahkan ke minyak
hidraulik dalam omboh besar. Pada masa yang sama, injap P tertutup dan injap Q terbuka.
3. Satu daya besar yang bergantung kepada luas permukaaan omboh besar terhasil.
Keduduakan omboh besar dikunci.
4. Melalui daripada gerak pemegang omboh kecil yang berterusan, omboh besar diangkat tinggi
dan lebih tinggi sehingga ketinggian yang dikehendaki dicapai.
5. Apabila injap pelepasan dibuka, minyak hidraulik daripada silinder besar balik ke dalam
takungan dan beban turun.
Jek Hidraulik
22
Beban
Omboh
besar
Minyak
hidraulik
Injap Q
Injap P
Injap pelepas
Takungan
Tekanan
atmosfera Omboh
kecil
Pivot
1. Apabila pemandu menekan pedal kaki, omboh kecil ditolak ke dalam.
2. Tekanan akan dipindahkan melalui cecair brek (minyak) daripada silinder utama ke silinder brek
pada roda.
3. Tekanan ini akan menolak kasut brek sehingga pad brek bersentuhan dan bergeser dengan
drum brek yang diperbuat daripada logam.
4. Geseran antara pad brek dan drum brek akan memperlahankan kereta sehingga berhenti.
5. Apabila pedal kaki dilepaskan, spring akan menarik kasut brek dan pad brek daripada
bersentuhan dengan drum brek supaya kembali ke kedudukan asal.
Brek Hidraulik
23
1. Terangkan pengubahsuaian yang perlu
dilakukan supaya kerusi dalam rajah 1
adalah selamat dan sesuai untuk
digunakan untuk orang dewasa,
berdasarkan aspek berikut :
24
kaki
Omboh
besarOmbor
kecil
Rajah 1
Soalan Esei
i. saiz omboh
ii. bahan binaan badan jek
iii. saiz tempat duduk
iv. jenis cecair untuk jek
Pengubahsuaian Penerangan
3.5 Prinsip Archimedes
Hubungan antara daya apungan dengan berat sebenar dan berat ketara objek
Daya keapungan
1. Daya apung menjadikan suatu objek seolah-olah
menjadi lebih ringan.
2. Berat objek di udara adalah berat sebenar objek
tersebut.
3. Berat yang diukur apabila objek direndam dalam
bendalir adalah berat ketaranya.
4. Kehilangan berat objek adalah disebabkan oleh
daya apung.
5. Dalam air, objek yang mengalami dua daya :
a) Berat sebenar objek ( ke bawah)
b) Daya apungan (ke atas)
6. Daya apungan = kehilangan berat objek
7. Daya apungan = Berat sebenar – Berat ketara
25 – 15 = 10 N
8. Objek itu sesarkan sejumlah isipadu air. Semakin
besar isipadu objek tersebut tenggelam, semakin
besar isi padu cecair yang disesarkan.
9. Isipadu cecair yang disesarkan = isi padu
bahagian objek yang tenggelam 25
25 N
15 N
Paras asal
air
Air
tersesar
_____________________ke atas yang terhasil apabila suatu objek tenggelam
____________________atau ____________________di dalam bendalir.
Hubungan antara daya apungan dengan berat bendalir tersesar
1. Tuangkan air secara perlahan-lahan ke dalam tin eureka sehingga air mengalir keluar dari
muncung.
2. Timbang bikar kosong dan letakkannya di bawah muncung tin eureka.
3. Gantung bola plastisin di cangkuk neraca spring dengan tali dan timbang di udara.
4. Turunkan plastisin ke dalam tin eureka sehingga plastisin tenggelam sepenuhnya dalam air.
Catatkan bacaan neraca spring.
5. Apabila tidak ada lagi air yang mengalir keluar dari muncung,
timbang bikar dengan air.
Berat plastisin dalam udara = x N (Berat sebenar)
Berat plastisin dalam air = y N (Berat ketara)
Berat bikar kosong = z N
Berat bikar + air tersesar = w N
Daya apungan = Berat sebenar – Berat ketara
= N
Berat air tersesar = N.
Keputusan menunjukkan nilai ( ) = ( )
26
Plastisin
Tin
Eureka
Bikar
Neraca
spring
Daya apungan = =
Prinsip Archimedes
Apabila sesuatu objek tenggelam sebahagian atau sepenuhnya dalam suatu bendalir (cecair
atau gas), ___________________(daya tujah) yang bertindak ke objek tersebut adalah ______
dengan _____________ cecair yang disesarkannya.
Menurut Prinsip Archimedes :
Daya keapungan = Berat cecair yang tersesar
=
=
Jadi , FB =
di mana FB = Daya keapungan
ρ = Ketumpatan bendalir
V = Isipadu cecair yang tersesar atau isipadu bahagian objek yang tenggelam dalam
bendalir 27
Daya Apungan
Berat cecair yang tersesar
ρ V g
m x g
(ρV) x g
1. Satu objek digantung pada neraca spring.
a) Apakah daya apung yang bertindak ke atas objek di
dalam air?
a) Berapa berat air yang disesarkan oleh objek tersebut?
b) Tentukan isipadu air yang disesarkan oleh objek
[Ketumpatan air =1000kgm-3]
a) Apakah isipadu objek tersebut?
2. Berat seketul ialah 2.5 N. Apabila batu itu tenggelam sepenuhnya dalam cecair, berat
ketaranya ialah 2.2 N. Kira ketumpatan cecair jika jumlah itu disesarkan oleh batu itu adalah
25 cm3 .
28
65 N
30 N
Latihan 3.5.1
Daya apung dan Keapungan
Hukum keapunganSebuah objek yang terapung menyesarkan kuantiti cecair yang
beratnya sama dengan berat objek itu sendiri.
Berdasarkan Rajah (a), (b), (c) dan (d) tulis persamaan dalam perkataan untuk menghubungkan
daya-daya yang bertindak pada objek apabila objek terapung dan pegun.
29
Daya apung
Berat
Daya apung
Berat
a) b) c) d)
Keadaan
objek
Syarat
as
Daya apung
= Berat objek
Daya apung
> Berat objek
as
Daya apung
< Berat objek
Daya apung
Daya apung
Berat
Berat
Daya apung
Berat
1. Satu objek berjisim 5 kg terapung di atas air permukaan. Apakah daya apungan yang
bertindak ke atas objek tersebut.
2. Rajah menunjukkan satu tiub kaca berjisim 0.012 kg dengan
diameter seragam dan luas keratan rentas 4 x 10 - 4 m2 , diisi
dengan pasir supaya terapung secara menegak dalam bikar
yang mengandungi air.
[Ketumpatan air : 1000 kg m-3 ]. Hitung
(a) Daya keapungan
(b) Jisim pasir dalam tiub kaca.
30
Pasir
Air
Tiub kaca
0.08 m
Latihan 3.5.2
31
Aplikasi Prinsip Archimedes
Bagaimanakah kapal selam tenggelam?
Kapal selam mempunyai tangki balast yang besar, yang digunakan untuk mengawal kedudukan
dan kedalaman dari permukaan laut. Apabila tangki balast dipenuhi dengan air, daya apungan yang
lebih kecil daripada berat kapal selam. Kapal selam itu tenggelam.
Kapal Selam
Bagaimanakah kapal selam naik ke atas?
Apabila tangki balast diisi dengan udara (semua air dibuang), daya apungan menjadi lebih
besar daripada berat kapal selam. Kapal selam itu naik ke atas.
Daya Apung =
Berat kapal
selam Daya Apung =
Berat kapal
selam
Daya Apung <
Berat kapal
selam
Tangki kosong
a) Terapung di permukaan laut
b) Terapung di permukaan laut
c) Tenggelam
Tangki dipenuhi
dengan air
sebahagiannya
Tangki dipenuhi
dengan air
sepenuhnya
32
Hidrometer
• Hidrometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur
ketumpatan relatif cecair seperti susu atau asid dalam akumulator.
• Ia terdiri daripada tiub dengan bebuli pada satu hujung. Bijian
plumbum diletakkan dalam bebuli untuk membolehkan hidrometer
terapung secara menegak dalam cecair.
• Dalam cecair ketumpatan lebih rendah, isipadu cecair yang lebih
besar perlu disesarkan oleh hydrometer untuk menghasilkan daya
apungan yang menyamai berat. Jadi lebih hidrometer tenggelam.
• Hidrometer terapung lebih tinggi dalam cecair ketumpatan yang
lebih tinggi.
Hidrometer
cecair
berketumpatan
rendah
Bijian plumbum
cecair
berketumpatan
tinggi
Asid
bateri
kereta
Hidrometer
Ketumpatan asid dalam
akumulator kereta diukur dengan
menggunakan hidrometerterapung
lebih rendah
terapung
lebih tinggi
Bebuli
33
• Ketumpatan air laut berubah mengikut lokasi.
• Garis Plimsoll ditandakan pada badan kapal sebagai panduan untuk memastikan bahawa
muatkan kapal dalam had yang selamat.
• Sebuah kapal akan tenggelam lebih dalam dalam air tawar kerana ketumpatan air tawar adalah
kurang daripada air laut.
• Jadi, kapal mesti menyesarkan lebih banyak air untuk mendapatkan daya apung yang
mencukupi untuk menyokong berat kapal.
• Kapal dengan muatan maksimum untuk pelayaran air laut akan tenggelam jika berlayar di
perairan air tawar.
© 2012 Encyclopedia Britannica, Inc.
Garis Plimsoll
34
Bot akan tenggelam lebih dalam dalam sungai. Mengapa?
• Daya apung di dalam laut dan di dalam sungai adalah sama. Ini kerana daya apung sama
dengan berat bot yang mana tidak berubah.
• Ketumpatan air tawar adalah lebih rendah daripada air laut. Daya apung bagi bot yang terapung
adalah sama dengan berat air yang tersesar.
• Semakin rendah ketumpatan air, semakin besar isipadu air yang disesarkan.
• Bot mesti menyesarkan lebih banyak air sungai untuk mendapatkan daya apung yang
mencukupi untuk menyokong beratnya.
Jika beban tambahan dimasukkan ke dalam bot, mengapa bot terapung lebih rendah di
dalam air?
Air laut
Load
Air sungai
BebanBeban
Air sungaiAir laut
35
Bot yang diperbuat daripada keluli terapung dalam air, tetapi blok keluli tenggelam. Kenapa?
• Satu blok keluli menyesarkan isipadu air yang kecil sahaja. Jadi, daya apungan yang bertindak
ke atasnya adalah lebih kecil daripada beratnya. Maka, ia tenggelam.
• Sebuah kapal terapung di atas permukaan laut kerana isipadu air yang disesarkan oleh kapal
itu cukup besar. Berat air yang disesarkan adalah besar, maka daya apungan yang bertindak
ke atas kapal itu juga besar. Berat kapal sama dengan daya apung. Maka ia terapung.
• Walaupun kapal dibina daripada logam yang mempunyai ketumpatan yang lebih besar daripada
air, bentuknya adalah berongga supaya ketumpatan keseluruhan kapal itu adalah lebih kecil
daripada air laut.
• Akibatnya, daya apungan yang bertindak ke atas kapal yang cukup besar untuk menyokong
beratnya.
• Sebuah belon udara panas mennyesarkan isipadu udara
yang besar. Daya apungan yang dihasilkan oleh udara
sekeliling adalah sama berat udara yang disesarkan.
• Apabila daya apungan yang lebih besar daripada jumlah
berat belon dan beban, belon akan naik.
• Apabila jumlah berat belon adalah sama dengan daya
apungan, ia kekal terapung di udara.
• Apabila daya apungan yang lebih rendah daripada jumlah
berat belon dan beban, belon akan turun.
Belon udara panas
Rajah di atas menunjukkan sebuah tongkang digunakan untuk mengangkut barang-barang dari
pelabuhan air tawar ke kapal yang berlabuh jauh dari tepi pantai.
Menggunakan konsep fizik yang sesuai, terangkan pengubahsuaian yang diperlukan dalam reka
bentuk sebuah tongkang yang boleh membawa barang yang lebih banyak dan lebih berat,
bergerak lebih laju dan selamat di dalam air tawar dan masin.
Anda boleh memberi penekanan kepada aspek-aspek berikut dalam pengubahsuaian anda;
i. bahan yang digunakan
ii. ciri-ciri keselamatan
iii. bentuk dan saiz tongkang
[10 markah]
36
Latihan 3.5.3
Pengubahsuaian Penerangan
37
.
Aryabhata gave the world the digit “0” (Zero) for
which he became immortal. He was an intellectual
prodigy who could formulate the method of
calculating the motion of planets and predict the
time of occurrence of eclipses.Aryabhatta(476-550 A.D.)
3.6 Prinsip Bernoulli
Prinsip Bernoulli
Tekanan bendalir yang bergerak ___________________________________________________
_____________________________________________________________________________
Aktiviti menjana idea tentang prinsip Bernoulli
1. Apabila kertas ditiup di bahagian atas didapati
kertas terangkat ke atas.
2. Ini kerana, apabila udara di bahagian atas
bergerak dengan halaju tinggi, udara di bahagian
atas kertas bertekanan rendah.
3. Manakala, tekanan udara di bahagian bawah
kertas lebih tinggi berbanding di bahagian atas.
4. Perbezaan tekanan ini menghasilkan daya angkat
yang mengangkat kertas ke atas.
38
1
Tiupan udara
Kedudukan akhir
Kedudukan asal
Kertas
1. Apabila udara ditiup di antara bola-bola ping
pong, bola-bola tersebut bergerak mendekati
antara satu sama lain.
2. Ini kerana, udara yang bergerak dengan
halaju tinggi menghasilkan kawasan
bertekanan rendah di antara bola-bola itu.
3. Tekanan atmosfera lebih tinggi daripada
tekanan udara di kawasan antara bola ping
pong.
4. Perbezaan tekanan menghasilkan daya
tolakan ke atas kedua-dua bola ping pong
dan bola-bola ping pong bergerak mendekati
antara satu sama lain.
2
3 1. Apabila tiupan udara kuat, bola tidak jatuh
ke bawah.
2. Ia kerana, udara bergerak pada halaju yang
sangat tinggi di kawasan antara bola dan
dinding corong turas.
3. Jadi, tekanan udara di kawasan tersebut
berkurangan.
4. Bahagian bawah bola mempunyai tekanan
atmosfera yang tinggi yang boleh menahan
bola dari jatuh ke bawah.
39
Tiupan udara
Straw
Bola
ping-pong
Benang
Bola
ping-pong
Tekanan atmosfera
Tiupan udara
Corong turas
Tanda paras air dalam tiub menegak P, Q dan R dalam rajah berikut.
*** Tekanan bendalir yang mengalir di titik R (akhir) sentiasa kurang daripada tekanan di titik
P (awal). 40
a)
b)
c)
d)
e)
Air
Air
Air
Air
Udara
Air
P Q R
P
Q
R
P
Q
R
P Q R
P Q R
Aplikasi prinsip
Bernoulli
Seseorang yang berdiri
berhampiran landasan kereta
api terasa seperti jatuh ke
dalamnya apabila kereta api
yang bergerak laju melepasinya.
Ini kerana, halaju udara di
hadapannya meningkat.
Tekanan udara yang bergerak
berkurangan apabila kelajuan
udara bertambah (mengikut
Prinsip Bernoulli). Tekanan
atmosfera yang lebih tinggi di
belakangnya menolak dia ke
hadapan.
Apabila dua bots bergerak laju dan rapat antara
satu sama lain, kemalangan boleh berlaku.
Mengapa?
Air bergerak laju di antara kedua-dua bot. Tekanan air
yang bergerak berkurangan dengan peningkatan
kelajuan (mengikut Prinsip Bernoulli). Tekanan air yang
lebih tinggi dari kedua-dua belah bot menyebabkan bot
menghampiri satu sama lain.
Apabila omboh ditolak, udara dipaksa keluar
melalui muncung yang sempit pada kelajuan yang
tinggi. Tekanan udara yang bergerak berkurang
apabila kelajuan udara bertambah (mengikut
Prinsip Bernoulli). Tekanan atmosfera yang lebih
tinggi di dalam bekas racun serangga akan
menolak cecair racun serangga melalui tiub logam
yang sempit. Jet udara berkelajuan tinggi akan
menyebabkan cecair racun untuk tersembur. 41
Jet udara
Omboh
Cecair racun
serangga
Tiub
logam
yang
sempit
Tekanan
atmosfera
Air yang
bergerak
laju
Tekanan
rendahTekanan Tinggi
Tekanan Tinggi
F
F
Aerofoil
42
Aliran udara laju
Aliran udara perlahan
Tekanan tinggi
Tekanan rendah
Daya angkat
Aerofoil
1. Rajah di atas menunjukkan aliran udara melepasi sayap kapal terbang.
2. Apabila sayap dalam bentuk aerofoil yang bergerak di udara, aliran udara di atas bahagian
atas bergerak lebih cepat dan menghasilkan kawasan tekanan rendah.
3. Aliran udara di bawah sayap yang lebih perlahan menyebabkan suatu kawasan yang
mempunyai tekanan yang lebih tinggi.
4. Perbezaan di antara tekanan di bahagian atas dan bawah sayap menyebabkan daya bersih ke
atas, yang dipanggil daya angkat, yang membantu kapal terbang untuk berlepas.
5. Aerofoil terbalik digunakan dalam kereta lumba untuk menghasilkan daya ke bawah yang
membantu untuk menstabilkan kereta pada kelajuan tinggi.
Aplikasi lain: