Praktikal 2: Daya dan Gerakan

Objektif : 1) Mengenal pasti jenis daya yang berbeza di dalam konteks yang

Berlainan.

: 2) Mengukur pecutan objek yang jatuh bebas.

Pengenalan :

Daya merupakan salah satu jenis fenomena yang sentiasa berada di sekeliling kita

dalam kehidupan harian. Daya wujud dalam pelbagai jenis bentuk dan sentiasa berbeza

dalam bentuknya ikut situasi-situasi yang berlainan. Namun begitu, semua daya

bertindak mengikut 3 Hukum Newton yang dikenal pasti oleh Sir Issac Newton.

Pengetahuan tentang daya adalah sangat penting dalam kehidupan kita, seperti

penggunaan system takal dan penciptaan brek kereta.

Teori :

1) Sentuhan antara 2 permukaan akan menghasilkan daya geseran yang

menyebabkan sesuatu benda yang sedang bergerak mengalami pecutan negatif.

2) Jasad yang semakin besar akan mengalami daya apungan yang lebih besar

kerana magnitud daya apungan adalah berkadar secara langsung dengan jisim

air yang disesarkan.

3) Dalam setiap situasi, geseran antara permukaan jasad dengan molekul-molekul

udara adalah diabaikan dalam pengiraan.

4) Geseran adalah penting dalam kehidupan kita dengan membenarkan kita

berjalan atau memandu kereta. Daya geseran yang bertindak antara tapak kaki

kita dengan permukaan tanah membenarkan kita bergerak dan hentikan diri.

5) Untuk mengurangkan geseran yang berada antara 2 permukaan, beberapa cara

boleh digunakan. Contohnya seperti menjadikan permukaan tersebut lebih

licin,dengan bahan pelincir, atau dengan mengubah bentuk beban yang perlu

diangkat, seperti memasangkan roda.

6) Setiap jasad yang berada di atas permukaan bumi adalah sentiasa dikenakan

oleh daya graviti yang bertindak ke pusat bumi.

7) Jasad yang berada dalam keadaan rehat juga dikenakan daya, tetapi daya

paduan yang dikenakan ke atas jasad tersebut adalah 0.

8) Dalam situasi yang berbeza, daya yang bertindak ke atas sesuatu jasad juga

akan berlainan bergantung kepada situasi tersebut.

9) Menurut hukum Newton pertama, semua jasad akan kekal dalam keadaan rehat

atau bergerak dalam halaju yang tetap jika tidak dikenakan daya.

10)Hukum gerakan Newton kedua menyatakan bahawa kadar perubahan

momentum adalah berkadar terus dengan daya paduan yang bertindak ke atas

objek itu pada arah yang sama dengan arah tindakan itu.

11)Hukum gerakan Newton ketiga menyatakan bahawa untuk setiap daya tindakan ,

terdapat satu daya tindak balas yang mempunyai magnitud sama dan bertindak

pada arah yang bertentangan.

12)Untuk mendapatkan halaju sesuatu jasad, persamaanv=st boleh digunakan, di

mana

v = halaju

s = sesaran

t = masa

13)Untuk mendapatkan pecutan sesuatu jasad, persamaana=v−ut

boleh

digunakan, di mana

a = pecutan

v = halaju akhir

u = halaju asal

t = masa

14)Daripada pita detik yang didapat, kita bole menghasilkan satu graf panjang pita

detik berlawan masa dan mendapatkan kecerunan graf, di mana kecerunan

graf=

kecerunan graf ,m= perubahan panjang pitadetikjangkamasa

15)Untuk mendapatkan pecutan beban dalam keadaan jatuh bebas daripada graf

pita detik yang telah dibina, pengembangan yang berdasarkan kedua-dua

persamaan tersebut perlu dijalankan. Pergembangan boleh dijalankan seperti

berikut:

Dengan persamaan v=st,

halajuawal ,u= panjang pitadetik awalmasa

halajuakhir , v= panjang pitadetik akhirmasa

Dengan ini, kita boleh mendapat v dan u dalam bentuk persamaan.

Sekarang, menggantikan v dan u ke dalam persamaan yang kedua, iaitu a=v−ut

a= v−ut, t= jangkamasa , v= panjang pitadetik akhir

masa,u= panjang pitadetik awal

masa

a=

panjang pitadetik akhirmasa

− panjang pitadetik awalmasa

jangkamasa

a=

1masa

( panjang pitadetik akhir−panjang pitadetik awal)

jangkamasa

a= 1masa

( panjang pitadetik akhir−panjang pitadetik awaljangkamasa

)

a= 1masa

( perubahan panjang pitadetikjangkamasa

)

a= 1masa

(Kecerunan graf )

16)Dalam penerbangan kapal terbang, daya angkat yang digunakan untuk

menaikan kapal terbang adalah berdasarkan kepada Prinsip Bernouli. Prinsip

Bernouli menyatakan bahawa perbezaan dalam halaju pengaliran bendalir akan

mengasilkan perbezaan tekanan. Kawasan yang mempunyai halaju yang lebih

tinggi mempunyai tekanan yang lebih rendah. Perbezaan ini akan menghasilkan

satu daya yang bertindak dari kawasan tekanan tinggi ke kawasan tekanan

rendah. Dengan ini, sayap kapal terbang direkakan dengan bentuk aerofoil

supaya apabila kapal terbang bergerak dengan laju, perbezaan pengaliran udara

dapat dihasilkan, seperti gambarajah berikut:

Seperti yang ditunjukkan di gambarajah atas, udara yang berada di atas sayap

kapal terbang bergerak dalam halaju yang lebih tinggi, menjadikan tekanan atas

sayap kapal terbang lebih rendah. Ini menwujudkan satu perbezaan tekanan

udara antara bahagian atas dan bahagian bawah sayap kapal terbang, yang

menghasilkan satu daya angkat yang menaikan kapal terbang ke atas.

17)Aplikasi daya juga dapat dilihat dalam sistem tuas. Berikut merupakan satu

persamaan dan gambarajah sistem tuas yang menunjukkan penggunaan ilmu

daya:

¿ daya yangdikenakan× jarak antara dayadengan fulkrumjarak antarabeban dan fulkrum

Daya yang bertindak ke atas beban

Aktiviti 1 :Mengenalpasti jenis daya yang berbeza di dalam konteks yang

berlainan

Pernyataan masalah :

Adakah semua daya sama dalam konteks yang berbeza?

Hipotesis :

Jenis daya adalah berbeza dalam konteks yang berbeza.

Bahan dan radas :

Bongkah kayu, bola ping pong, wayar yang direnggangkan atas bongkah kayu, bikar,

buku

Prosedur:

1) Bongkah kayu diletakkan di atas lantai. Bongkah kayu tersebut ditolak dan

pemerhatian dicatatkan.

2) Bola ping pong dilambung ke udara. Pemerhatian dicatatkan

3) Wayar diikat dengan tegang di antara dua batang paku yang telah diketuk ke

dalam sekeping kayu. Wayar tersebut disentuh dan pemerhatian dicatatkan.

4) Bola ping pong diletakkan ke dalam bikar yang berisi air. Bola ping pong

seterusnya ditekan ke dalam air. Pemerhatian dicatatkan.

5) Buku diletakkan di atas tapak tangan dan pemerhatian dicatatkan.

6) Bagi setiap pemerhatian, satu inferens dinyatakan.

Keputusan:

Pemerhatian Inferens

Prosedur 1 Bermula bergerak dengan halaju

yang paling tinggi dengan

pecutan negative yang tetap

sehingga bongkah kayu berada

dalam keadaan rehat.

Terdapat daya geseran antara

permukaan bongkah kayu dengan

lantai yang menyebabkan pecutan

negatif dan memperhentikan bongkah

kayu.

Prosedur 2 Bola ping pong bergerak ke atas

dengan halaju yang paling tinggi,

Daya gravity yang bertindak ke atas

bola ping pong menjadikan fenomena

menjadi semakin perlahan dalam

pergerakan ke atas sehingga

berhenti, lepas itu bola ping pong

bergerak ke bawah dengan

pecutan sehingga disambut.

yang seperti dalam pemerhatian.

Prosedur 3 Wayar bermula bergetar dengan

amplitud yang paling besar,

menjadi semakin kecil dan

akhirnya berhenti bergetar.

Daya geseran antara wayar dengan

molekul-molekul udara menjadikan

wayar tersebut berhenti bergetar

secara perlahan-perlahan.

Prosedur 4 Sebaik sahaja tangan

melepaskan bola ping pong, bola

tersebut bergerak ke atas

dengan pecutan sehingga

sampai ke permukaan air.

Jasad yang berada dalam air

mengalami daya apungan.

Prosedur 5 Tangan berasa satu daya yang

tekan ke bawah, seperti ditekan

ke bawah.

Daya gravity yang bertindak ke atas

buku membuatkan tangan kita rasa

macam ditekan.

Kesimpulan:

Hipotesis diterima. Jenis daya adalah berbeza dalam konteks yang berbeza.

Aktiviti 2 : Mengukur pecutan objek yang jatuh bebas.

Pernyataan masalah :

Adakah pecutan jatuh bebas sama untuk jasad yang berlainan jisim?

Hipotesis :

Pecutan jatuh bebas adalah sama untuk jasad yang berlainan jisim.

Bahan dan radas :

Jangka masa detik, pita detik, pengapit, sumber kuasa, wayar penyambung, jisim 300g,

jisim 450g, jisim 600g, pita pelekat.

Prosedur :

1) Kerusi diletakkan di atas meja. Jangka masa detik diapitkan di bahagian atas

kerusi.

2) Pita detik diletakkan pada jangka masa detik dan jisim 300g diletakkan dengan

pita pelekat.

3) Jangka masa detik dihidupkan dan beban dibiarkan jatuh secara bebas ke

bawah.

4) Pita detik tersebut dipotong secara setiap 2 titik dan disusun untuk membentuk

graf.

5) Langkah 3 dan 4 diulang dengan jisim 450g dan 600g

6) Setiap pita detik bagi setiap jisim akan dibuat graf bagi menentukan nilai pecutan

setiap jisim tersebut

Keputusan :

Jisim(g) Pecutan (ms-1)

300

450

600

Soalan :

1) Adakah nilai pecutan yang diperoleh bagi jism yang berbeza sama dengan

nilai g (pecutan ke arah pusat gravity bumi). Terangkan.

Tidak. Ini adalah kerana nilai g merujuk kepada pecutan jatuh bebas dalam

keadaan sempurna, di mana tidak sama dengan keadaan bilik dalam eksperimen

ini.

2) Apakah kesimpulan yang boleh dibuat mengenai daya yang bertindak ke

atas objek yang jatuh bebas?

Daya tersebut adalah tetap dan berterusan.

3) Jika eksperimen ini dilakukan di bulan, adalah nilai pecutang yang

diperoleh bagi jisim yang berbeza sama dengan nilai g? Terangkan.

Tidak. Ini adalah kerana daya graviti yang terdapat pada bulan adalah lebih

lemah daripada yang bumi, iaitu lebih kurang 1/6 daya graviti bumi.

Soalan Penguasaan Ilmu dan Kemahiran

1. Apakah yang anda belajar daripada praktikal ini?

Daya sentiasa ada dalam kehidupan harian kita. Tanpa daya, kita akan sukar

bergerak atau menggerakkan objek dan juga melakukan pelbagai aktiviti lain.

Pelbagai jenis daya yang berbeza wujud dalam konteks yang berbeza sama ada

semasa pegun, dalam air atau bergerak. Selain itu, saya juga belajar tentang

pecutan, iaitu hubungan antara berat dan pecutan sesuatu objek. Di samping itu

saya juga belajar untuk membuat pemerhatian bagi mengenalpasti daya yang

terlibat untuk sesuatu situasi.

2. Bahagian manakah dalam kurikulum sains sekolah rendah mengajar topic

ini?

Tema menyiasat daya dan tenaga, tahun 5

3. Bincangkan bagaimana anda boleh menggunakan praktikal di atas dalam

pengajaran dan pembelajaran?

Pertama sekali, saya akan mengajar konsep bagi topic berkenaan eksperimen

yang akan dijalankan terlebih dahulu. Saya akan pastikan murid-murid faham

konsep topic berkenaan sebelum eksperimen dijalankan. Saya akan mengajar

dengan menggunakan pelbagai kaedah supaya murid dapat pemahaman yang

lebih jelas. Kemudian, saya akan mengaitkan topic yang diajar dengan

kehidupan seharian mereka. Bahan-bahan dan radas eksperimen akan

disediakan oleh guru. selepas itu, saya akan menunjukkan cara dan kemahiran

sains yang betul seperti kemahiran manipulative iaitu mengendalikan alatan

dengan betul sambil member penerangan. Akhir sekali, setelah eksperimen

selesai dijalankan, guru akan membuat rumusan supaya murid tahu apa yang

mereka lakukan.

4. Apakah peranan guru dalam praktikal di atas?

Fasilitator dan pembimbing

Kesimpulan:

Hipotesis diterima. Pecutan jatuh bebas adalah sama untuk jasad yang berlainan jisim.

Perbincangan:

1) Pecutan jatuh bebas yang didapat adalah berlainan daripada pecutan gravity,

iaitu 9.81ms-2. Ini adalah kerana geseran antara pita detik dengan jangka masa

detik serta geseran antara beban dengan molekul-molekul udara telah

menjejaskan keputusan.

2) Untuk mendapatkan pemerhatian yang lebih jelas dalam eksperimen jatuh

bebas, kamera dengan kekerapan gambar yang tinggi boleh dipakai. Ini adalah

kerana penggunaan kamera dapat menghapuskan daya geseran yang terhasil

antara permukaan pita detik dengan jangka masa detik, memberikan satu

bacaan yang lebih tepat.

3) Untuk menghapuskan daya geseran antara beban dengan udara, eksperimen

jatuh bebas boleh dijalankan dalam keadaan terkawal. Keadaaan terkawal

merujuk kepada satu keadaan di mana kehadiran udara dihapuskan, iaitu dalam

bilik vakum. Jika eksperimen jatuh bebas dijalankan dalam keadaan terkawal

dan bacaan diambil dengan penggunaan kamera, maka kita akan mendapatkan

keputusan eksperimen yang agak hamper dengan nilai pecutan yang dihasilkan

oleh graviti untuk ketiga-tiga eksperimen, iaitu 9.81ms-2.

4) Untuk mendapatkan pemerhatian yang lebih baik dalam aktiviti menolakkan

bongkah kayu, permukaan yang lebih licin boleh digunakan. Ini dapat

mengurangkan daya geseran antara permukaan bongkah kayu dengan lantai,

memberikan pemerhatian yang lebih baik.

5) Masa 1 detik adalah 1/50 saat. Ini adalah kita menggunakan arus A.C. yang

frekuensinya adalah 50Hz.

6) Perasaan yang panas pada bongkah kayu adalah kesan daripada daya geseran

antara permukaan bongkah kayu dengan lantai.

7) Pecutan untuk ketiga-tiga jisim adalah lebih kurang sama dalam eksperimen

jatuh bebas kerana pecutan yang disebabkan oleh daya gravity terhadap pusat

bumi tidak dipengaruhi oleh jisim beban.

8) Satu bacaan yang luar biasa didapat dalam salah satu eksperimen jatuh bebas.

Bacaan ini mungkin disebabkan oleh jatuh bebas yang tidak lancar, seperti

melanggar kerusi atau benda lain dalam proses jatuh ke lantai. Ini akan

menyebabkan bacaan tersebut menjadi kurang tepat.

9) Semasa melukis graf, jangka masa yang sebanyak 0.04s digunakan. Ini adalah

kerana penggunaan jangka masa 0.02s tidak dapat meliputi 75% jumlah luas

permukaan kertas graf, dan penggunaan jangka masa yang lebih panjang akan

mengakibatkan panjang pita detik yang terlalu panjang dan tidak dapat

diletakkan dalam kertas graf.

10)Untuk mendapatkan keputusan yang lebih tepat, satu garisan terbaik dilukis dan

kecerunan graf dicari daripada garisan tersebut. Ini adalah kerana sesetengah

bacaan yang diambil adalah kurang tepat dan penggunaan garisan terbaik dapat

mengurangkan ralat-ralat yang mungkin terhasil daripada bacaan tersebut.

11)Dalam aktiviti satu, pemerhatian perlu dilakukan dengan sangat teliti dan kurang

sesuai dijalankan dengan penggunaan mata. Ini adalah kerana pemerhatian

yang hanya dijalankan dengan penggunaan mata kurang jelas dan perubahan-

perubahan yang kecil mungkin diabaikan. Untuk mendapatkan pemerhatian yang

lebih jelas, kamera boleh dipakai untuk merekodkan pemerhatian tersebut, dan

dimainkan balik dalam kelajuan yang lebih perlahan supaya kita dapat

menampak perubahan-perubahan yang kecil.

12)Penggunaan wayar untuk menjalankan pemerhatian adalah kurang sesuai. Ini

adalah kerana wayar tidak dapat bergetar dengan berkesan dan perubahan yang

boleh kita catat adalah terlalu sedikit. Untuk mendapatkan pemerhatian yang

lebih baik, penggunaan instrument muzik yang melibatkan getaran dawai boleh

digunakan, contohnya gitar. Ini dapat memberikan satu pemerhatian yang lebih

jelas dan juga menarik bagi murid-murid yang masih dalam sekolah rendah.

13)Ketinggian yang digunakan dalam eksperimen jatuh bebas perlulah tinggi. Ini

adalah kerana penggunaan ketinggian yang tidak cukup akan menyebabkan

bacaan yang diambil kurang tepat dan perubahan halaju tidak dapat dilihat

dengan jelas.

14)Bola pingpong digunakan dalam aktiviti satu dalam pemerhatian daya apungan

kerana ketumpatan bola pingpong yang rendah dan saiz bola ping pong yang

sesuai. Benda yang mempunyai ketumpatan yang lebih tinggi daripada air

kurang sesuai untuk digunakan. Benda yang bersaiz terlalu kecil atau besar

menjadikan pemerhatian susah dijalankan.

Langkah berjaga-jaga :

1) Dalam jatuh bebas, pastikan beban jatuh terus ke lantai dengan tanpa halangan.

2) Pastikan tiada bendasing pada permukaan lantai sebelum menolakkan bongkah

kayu.

3) Pita detik dipastikan bersih untuk mendapatkan satu bacaan yang jelas.

4) Jisim beban yang digunakan untuk setiap pita detik ditulis pada belakang pita

detik untuk mengelakkan kekeliruan.

5) Penulisan jisim beban pada belakang pita detik juga dapat menjaminkan bacaan

pita detik jelas.

6) Wayar yang diikat dipastikan tegang supaya dapat bergetar dengan jelas.

7) Sebelum memasangkan jangka masa detik, pastikan arus yang diguna adalah

A.C. supaya dapat menghasilkan getaran yang sebanyak 50Hz dalam satu saat.

8) Menggunakan voltan arus yang sesuai seperti yang ditulis pada jangka masa

detik semasa menghidupkan jangka masa detik. Voltan yang kurang sesuai akan

mengrosakkan jangka masa detik.

9) Semasa menjalankan jatuh bebas, gunakan ketinggian yang lebih tinggi untuk

mendapatkan bacaan yang lebih tepat dan jelas.

10)Pastikan panjang pita detik diukur dan dipotong sebelum memulakan eksperimen

jatuh bebas.

Rujukan

Laman Web

Force Theory. (2011, September 30). Retrieved Februari 10, 2012, from Wikipedia:

http://en.wikipedia.org/wiki/Force_Theory

Hukum Newton Kedua. (2007, Ogos 2). Retrieved Ogos 10, 2012, from Wikipedia:

http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_gerakan_Newton_kedua

Hukum Newton Ketiga. (2008, Februari 18). Retrieved Februari 10, 2012, from

Wikipedia: http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_gerakan_Newton_ketiga

Hukum Newton Pertama. (2007, Ogos 2). Retrieved Februari 10, 2012, from Wikipedia:

http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_gerakan_Newton_pertama

Louviere, G. (2006, Oktober 24). Newton's Laws Of Motion. Retrieved Februari 10,

2012, from teachertech: http://teachertech.rice.edu/Participants/louviere/Newton/

Newton's Laws Of Motion. (2012, Januari 6). Retrieved Februari 10, 2012, from

Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Newton%27s_laws_of_motion

Buku

Bergman, D. (1997). Force on Moving Objects,. Cologne: Hadronic Press Supplement.

J. Meadows. (1987). The Great Scientists. New York: Oxford University Press.

P. Graneau, N. G. (1993). Newton Versus Einstein. New York: Carlton Press.

P. Moon, D. S. (1961). Field Theory for Engineers. New York: D. Van Nostrand

Company.

Wesley, J. (1996). Classical Quantum Theory. Blumberg: Benjamin Wesley-Publisher.