Module 1 Unit 5: Matter and MaterialsSCE3105 Fizik dalam Konteks Hidupan HarianTOPIK 1

FIZIK DAN PENGUKURAN DALAM KEHIDUPAN HARIAN

Sinopsis

Sains fizik adalah berasaskan beberapa prinsip dan melibatkan perkembangan konsep. Aplikasi prinsip-prinsip dan konsep-konsep biasanya melibatkan melibatkan satu atau lebih kuantiti-kuantiti fizik. Hampir seluruh dunia menggunakan sistem metrik dalam kehidupan harian. Satu adaptasi sistem metrik digunakan oleh untuk kegunaan sains, perdagangan dan komunikasi. Sistem ini dikenali sebagai sistem SI (System International)

Hasil Pembelajaran1. Menukarkan kuantiti fizik dari satu unit ke unit yang lain2. Menulis kuantiti fizik yang sangat besar atau sangat kecil ke dalam bentuk piawai3. Menulis kuantiti fizik kepada angka bererti yang sesuai4. Menyatakan teknik-teknik pengukuran yang sesuai

Gambaran KeseluruhanRajah 1.1 Gambaran Keseluruhan Isi kandungan

Isi Kandungan 1.1 Pertukaran Unit Seperti sistem nombor, sistem metrik adalah satu sistem perpuluhan. Imbuhan digunakan untuk menukar unit SI dalam kuasa sepuluh. Contohnya, satu persepuluh meter adalah satu desimeter, satu per seratus meter adalah sentimeter.

Unit metrik untuk semua kuantiti menggunakan imbuhan yang sama. Contohnya, satu per seribu gram adalah satu miligram, dan satu ribu gram adalah satu kilogram. Oleh itu, untuk menggunakan unit-unit SI dengan berkesan, adalah penting untuk mengetahui maksud imbuhan-imbuhan seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 1.1.

Jadual 1.1 ImbuhanNilaiBentuk PiawaiSimbol

Tera1 000 000 000 0001012T

Giga1 000 000 000109G

Mega1 000 000106M

Kilo1 000103k

Desi0.110-1d

Senti 0.0110-2c

Mili0.00110-3m

Mikro0.000 00110-6

Nano0.000 000 00110-9n

Piko0.000 000 000 00110-12p

Melayari Internet (1 jam)

Layari laman web berikut untuk mengumpul maklumat mengenai Unit SI dan sejarah perkembangan Unit SI. Sediakan satu rumusan terhadap kefahaman anda mengenai Unit SI dalam buku nota refleksi. http://www.bipm.org/en/si/http://en.wikipedia.org/wiki/SI

Contoh: Apakah nilai yang sama dengan 500 milimeter dalam meter?Jawapan: Dari Jadual 1.1, kita lihat faktor pertukaran adalah 1 milimeter = 1 x 10-3 meter Maka, 500mm adalah

(500 mm) = 500 x 10-3 m = 5 x 10-1 m.

Latihan

1. Tukarkan setiap pengukuran panjang yang diberi kepada nilai yang setara dalam meter. . a. 1.1 cmb. 56.2 pmc. 2.1 kmd. 0.123 Mm

2. Tukarkan setiap pengukuran jisim berikut kepada nilai setara dalam kilogram

a. 147 gb. 11 gc. 7.23 Mgd.478 mg

1.2 Bentuk Piawai

Kajian dalam sains biasanya melibatkan kuantiti-kuantiti yang sangat besar atau sangat kecil. Sebagai contoh, jisim bumi adalah lebih kurang6 000 000 000 000 000 000 000 000 kilogramdan jisim elektron adalah 0.000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 911 kilogram

Kuantiti-kuantiti yang ditulis dalam bentuk ini mengambil ruang yang sangat besar dan sukar digunakan untuk pengiraan. Oleh itu, untuk memudahkan pengiraan dilakukan dengan nombor-nombor sebegini, kita tulis dalam bentuk yang lebih ringkas dengan menggantikan nombor perpuluhan dengan nombor kuasa asas sepuluh.

Bentuk piawai adalah M x 10n

dengan 1 M < 10 dan n adalah integer Dengan itu, jisim bumi boleh di tulis sebagai 6.0 x 1024 kg dan jisim elektron sebagai 9.11 x 10-31 kg. Magnitud sesuatu kuantiti fizik biasanya dibundarkan kapada tiga atau empat angka bererti.

1.3Angka Bererti

Oleh kerana kepekaan alat-alat pengukur adalah terhad, bilangan angka yang sah bagi mana-mana pengukuran adalah terhad. Angka yang sah ini di panggil angka bererti.

Bilangan angka bererti dalam satu pengukuran boleh ditentukan dengan merujuk kepada pernyataan-pernyataan di bawah:

1.Angka bukan kosong adalah sentiasa bererti.2.Semua kosong terakhir selepas titik perpuluhan adalah bererti.3.Kosong di antara dua angka bererti adalah sentiasa bererti.4.Kosong yang digunakan semata-mata untuk memberi ruang kepada titik perpuluhan adalah tidak bererti.

Berfikir (1 jam)

Bagaimanakah kamu melakukan hasil tambah, hasil tolak dan hasil darab terhadap nombor-nombor angka bererti? Rujuk kaedah matematik untuk melakukan operasi ini.

1.4 Kejituan dan kepersisan

Kepersisan adalah darjah kebolehan pengukuran untuk menghasilkan bacaan yang konsisten dengan sisihan relatif yang kecil. Sebagai contoh, jika seorang pelajar menjalankan eksperimen untuk mengukur halaju cahaya, dia akan mengulanginya beberapa kali. Beberapa cubaan dilakukan dan menghasilkan nilai-nilai antara 3.000 x 108 m/s kepada 3.002 x 108 m/s di mana nilai puratanya adalah 3.001 x 108 m/s dan sisihan min adalah 0.001 x 108 m/s. Sisihan relatif dikira menggunakan rumus berikut:-Sisihan relatif = sisihan min x 100% Nilai purataDia mendapati nilai sisihan relatif adalah 0.033%. Dia membuat kesimpulan bahawa halaju cahaya adalah 3.001 x 108 m/s. Daripada pengukuran pelajar ini, halaju cahaya adalah dalam julat antara 3.000 x 108 m/s dan 3.002 x 108 m/s. Oleh yang demikian, kepersisan pengukuran adalah tinggi kerana nilai sisihan relatif adalah kecil. Kepersisan alat pengukur adalah terhad kepada bacaan terkecil pada alat pengukur.

Kejituan adalah sejauh manakah nilai yang diukur hampir kepada nilai sebenar. Dalam eksperimen mengukur halaju cahaya, kejituan adalah perbezaan antara nilai-nilai yang diukur oleh pelajar yang mempunyai kepersisan yang sama. Sebagai contoh, ukuran pelajar adalah 2.998 x 108 m/s dibandingkan dengan nilai sebenar iaitu 3.002 x 108 m/s. Oleh itu, kejituan pengukuran adalah 0.004 x 108 m/s.

Oleh itu, kejituan satu alat pengukur bergantung kepada betapa hampir nilai yang diukurnya dengan nilai sebenar.

Rajah 1.2 Alat-alat untuk mengukur panjang

1.5Teknik-teknik pengukuran yang baik

Dalam kajian fizik secara eksperimen, pengukuran yang jitu dan persis harus diberi keutamaan. Pertimbangan-pertimbangan berikut harus dititik beratkan:

1.Pemilihan alat pengukuran yang sesuai untuk satu pengukuran (a)Ralat 0.1 cm dalam pengukuran 100.0 cm adalah kurang serius berbanding dengan 0.1 cm dalam 10.0 cm.(b)Pengukuran kuantiti besar seperti panjang dawai tidak memerlukan alat yang peka manakala pengukuran kuantiti yang kecil seperti diameter dawai memerlukan alat yang peka.

2.Pengukuran alat pengukuran yang tepat(a)Sentiasa mematuhi arahan penggendalian alat.(b)Sikap cermat dan berhati-hati ketika membuat pengukuran.(c)Mengenalpasti pelbagai jenis ralat yang mungkin timbul.

Perbincangan ( 1 jam)

Bincangkan alat-alat pengukur yang sesuai bagi mengukur kuantiti-kuantiti fizik berikut; panjang tali, ketebalan satu keping kertas, ketebalan cermin tingkap, ketebalan sebuah buku dan lebar meja

Rujukan

http://www.bipm.org/en/si/http://en.wikipedia.org/wiki/SI(Sistem International)

TOPIK 2

GERAKAN DALAM ARAH MANA?

Sinopsis

Dalam kehidupan harian, pergerakan objek diwakilkan dengan perkataan seperti jarak dan laju. Dalam fizik, kita menggunakan perkataan seperti sesaran, halaju dan pecutan untuk mewakili pergerakan. Perbezaan antara jarak dan sesaran adalah dari segi kuantitinya. Jarak adalah kuantiti skalar kerana ia mempunyai magnitud sahaja manakala sesaran pula adalah kuantiti vektor kerana ia mempunyai magnitud dan arah.

Hasil Pembelajaran

1. Menyatakan cara mewakilkan kuantiti vektor 2. Melakukan hasil tambah dan hasil tolak vektor menggunakan kaedah grafik3. Menyatakan halaju relatif4. Menyatakan komponen-komponen vektor5. Melakukan hasil tambah vektor secara algebra

Gambaran Keseluruhan

GerakanKuantiti vektorHasil tambah dan hasil tolak vektorGrafikAlgebraKomponen vektorKuantiti skalarHalaju relatif

Rajah 2.1 Gambaran keseluruhan isi kandungan

Isi kandungan

2.1 Mewakilkan kuantiti vektor

Satu kuantiti vektor diwakili oleh satu garis yang mempunyai anak panah dihujungnya. Panjang garis dilukis mengikut skala untuk mewakili magnitud kuantiti tersebut. Arah anak panah menunjukkan arah kuantiti tersebut. Selain mewakilkan vektor secara grafik, kita juga boleh mencari hasil tambah dua vektor secara algebra. Vektor diwakilkan dengan huruf-huruf A, B dan sebagainya.

2.2 Hasil tambah vektor Hasil tambah vektor dalam satu dimensi

Jika seorang kanak-kanak bergerak 200 m ke timur, dan seterusnya 400 m ke timur, jumlah sesarannya dicari dengan menambahkan dua vektor tersebut. A dan B dilukis mengikut skala seperti ditunjukkan dalam Rajah 13.2(a). Oleh itu magnitud paduan daya, R = A + B atau, R = 200m + 400m =600 m, dan arah paduan daya adalah ke timur. Oleh itu paduan daya, A dan B adalah 600m ke timur.Perhatikan rajah (b) dan (c). Fikirkan bagaimana kamu boleh memperoleh paduan daya secara grafik bagi rajah-rajah tersebut. Rajah 2.2

Hasil tambah vektor dalam dua dimensi

Langkah 1: Lukis segiempat selariLangkah 2 : Lukis vektor paduanAB

Skala: 1 cm mewakili 20NRajah 2.3

Apakah magnitud vektor paduan, R?

Rujukanhttp://phet.colorado.edu/sims/vector-addition/vector-addition_en.html

2.3 Hasil tolak vektor dalam satu dimensi

Untuk mencari hasil tolak dua vektor, kamu hanya perlu mencari hasil tambah dua vektor yang bertentangan arah (Rajah 2.2c). A + (-B) = R

2.4 Halaju relatif : beberapa aplikasi

Kadang kala objek bergerak dalam medium yang bergerak relatif kepada pemerhati. Satu kapal terbang yang bergerak pada satu arah akan mengalami perubahan arah dan halaju.

Halaju kapal terbang + halaju angin = Halaju paduan Halaju relatif = 100 km/j + 25 km/j = 125 km/j

Apakah halaja relatif kapal terbang ini pada arah-arah angin di bawah?25 km/j ke arah utara? 25 km/j ke arah barat ?

Bacaan

Sila rujuk lama web berikut untuk melihat beberapa aplikasi vektor untuk mencari halaju relatif http://physics.bu.edu/~duffy/java/RelV2.html

2.5 Komponen-komponen vektor

Komponen vektor bermaksud bahagian-bahagian dalam vektor. Dalam kebanyakan situasi, komponen vektor yang penting adalah komponen-x dan komponen-y.

35F = 316N

Rajah 2.3

Warna merah pada Rajah 2.3 menunjukkan komponen-x vektor F, dan warna hitam menunjukkan komponen-y bagi vektor F.

2.6 Melakukan hasil tambah vektor secara algebra

Hasil tambah dua vektor boleh dilakukan dengan menggunakan trigonometri, yang mengaitkan sudut dalam segi tiga dengan sisi-sisi segi tiga.

Dua kaedah matematik yang digunakan adalah:

Contoh:

Cari hasil tambah vektor bagi dua vektor di bawah

Jawapan: Langkah 1 : Melengkapkan segi tiga bersudut tepat

Langkah 2: Menggunakan teorem Pythagoras untuk mencari magnitud vektor paduan.

Langkah 3: Menggunakan trigometri untuk mencari sudut arah vektor paduan,

Rujukan:

http://physicslearningsite.com/vectors.html(hasil tambah dan hasil tolak vektor)http://id.mind.net/~zona/mstm/physics/mechanics/vectors/findingComponents/findingComponents.htm(komponen vektor)http://www.glenbrook.k12.il.us/gbssci/Phys/Class/vectors/u3l1f.htmlhttp://physics.bu.edu/~duffy/java/RelV2.html(halaju relatif)

TOPIK3

GERAKAN DALAM SATU DIMENSI

Sinopsis

Gerakan objek akan menyebabkan perubahan kedudukan mereka. Peruabahan kedudukan adalah disebabkan daya yang dikenakan ke atas objek. Gerakan biasanya dinyatakan dalam sebutan halaju, pecutan, sesaran dan masa. Halaju objek tidak berubah kecuali jika terdapat daya bertindak keatasnya. Terdapat pelbagai jenis daya yang bertindak ke atas satu jasad bergerak, samada memecut, menyahpecut atau kekal pegun. Dalam bahagian ini, anda akan mempelajari jenis-jenis daya yang bertindak dalam ke atas suatu objek dan melukis daya-daya tersebut dalam satu rajah jasad bebas.

Hasil Pembelajaran1. Menerangkan daya-daya berikut; geseran, normal, tegangan, julangan dan berat dan membincangkan tindakan daya-daya dalam konteks yang berlainan2. Membina rajah jasad bebas dalam pelbagai konteks; halaju seragam, memecut, jatuh bebas dan sebagainya

Gambaran Keseluruhan

Rajah 3.1 Gambaran Keseluruhan Isi Kandungan

Isi kandungan

3.1 Jenis-jenis Daya

Daya adalah tolakan atau tarikan ke atas suatu objek yang mengakibatkan interaksi objek ini dengan objek yang satu lagi. Bila interaksi ini berkurangan, objek ini tidak lagi merasai daya. Daya hanya wujud hasil daripada interaksi.

Daya diukur dalam unit SI Newton. Satu Newton adalah bersamaan dengan 1kgms-2. Daya adalah satu kuantiti vektor. Ia mempunyai kedua-dua magnitud dan arah.

Beberapa daya antara objek yang akan dibincangkan adalah:

Jenis-jenis daya

Daya geseran

Daya graviti (berat)

Daya normal

Daya tegangan

Daya Julangan

Daya geseran

Daya geseran adalah daya yang dikenakan oleh satu permukaan apabila satu cuba bergerak melaluinya. Ia biasanya bertindak pada arah yang bertentangan dengan arah gerakan. Terdapat dua jenis daya geseran iaitu daya geseran statik dan daya geseran menggelongsor.

Geseran dihasilkan oleh dua permukaan ditekankan bersama, menyebabkan daya tarikan molekul antara molekul dari permukaan berbeza. Geseran bergantung kepada jenis permukaan dan sekuat mana bahan ditekan. Geseran maksimum boleh dikira menggunakan rumus berikut:

Fgeseran x Fnormaldi mana = koefisien geseran

Daya graviti

Graviti adalah satu daya yang menarik objek-objek ke bawah ke arah bumi. Objek yang jatuh ke bumi tanpa pengaruh daya-daya luar (seperti rintangan udara) dikatakan sebagai jatuh bebas. Objek yang jatuh bebas akan mengalami pecutan yang dikenali sebagai pecutan graviti.

Berat adalah daya tarikan bumi terhadap objek itu. Jika jisim objek adalah m, pecutan graviti adalah g, maka Berat = mg.

Daya normal

Daya normal adalah daya sokongan pada objek apabila ia bersentuh dangan satu permukaan. Sebagai contoh, jika satu buku terletak di atas meja, permukaan mengenakan satu daya ke atas untuk menyokong berat buku itu (Rajah 3.2a). Ia juga boleh wujud secara mengufuk antara dua objek yang bersentuh. Misalnya, seorang yang bersandar pada suatu dinding akan mengenakan satu daya ufuk ke atas dinding. Maka dinding akan mengenakan satu daya normal ufuk ke atasnya (Rajah 3.2b).

(a)(b)Rajah 3.2

Daya tegangan

Daya tegangan adalah daya yang dipindahkan melalui tali, benang, kabel atau wayar yang ditarik dengan tegang pada daya yang dikenakan pada kedua-dua hujungnya.

Daya Julangan

Daya julangan adalah daya yang menolak objek ke atas dan menyebabkan ia kelihatan kehilangan berat dalam bendalir (cecair atau gas). Ia juga boleh menyebabkan kapal terbang bergerak melalui udara.

3.2Membina rajah jasad bebas yang melibatkan daya-daya diatas dalam pelbagai konteks

Rajah jasad bebas adalah rajah-rajah yang digunakan untuk menunjukkan magnitud relatif dan arah semua daya-daya yang bertindak ke atas suatu objek dalam suatu situasi.

Rajah harus mengandungi komponen-komponen berikut:(1) Anak panah: saiz anak panah mewakili magnitud daya arah anak panah mewakili arah daya(2) Label daya yang bertindak: daya dilabel untuk mewakili jenis daya Contoh Ffric = daya geseran Fgrav = daya graviti Fnorm = daya normal Ftens = daya tegangan (3)Objek diwakili dengan titik atau kotak, dan daya-daya dilukis daripada pusat titik atau kotak itu

Contoh:

Fnorm : daya normalFap : daya aplikasiFfric atau Fgeseran : daya geseran Fgrav : daya graviti

Contoh-contoh:Sebuah buku berada di atas permukaan meja

Seorang budak perempuan duduk di atas buaian

Sabuah buku ditolak ke kanan di atas meja supaya ia bergerak dengan pecutan

Sebuah kereta yang bergerak kekanan atas permukaan jalan yang kasar sedang dinyahpecut

Latihan

Lukis rajah jasad bebas bagi situasi-situasi di bawah:(a) Seorang budak sedang duduk di atas kerusi(b) Sebiji telur sedang jatuh ke lantai(c) Sebuah baldi berisi penuh dengan air ditarik keluar daripada perigi(d) Sebuah budak mengayuh basikal dengan laju yang bertambah

3.4Rujukan

http://www.physicsclassroom.com/Class/1DKin/http://www.glenbrook.k12.il.us/GBSSCI/PHYS/Class/newtlaws/u2l2a.htmlhttp://www.zephyrus.co.uk/forcetypes.html

Bacaan

Sila rujuk lama web berikut untuk melihat beberapa jenis daya dan aplikasinya di http://www.glenbrook.k12.il.us/GBSSCI/PHYS/Class/newtlaws/u2l2a.htmlhttp://www.zephyrus.co.uk/forcetypes.html

TOPIK 4

GERAKAN DALAM DUA DIMENSI

Sinopsis

Gerakan adalah sesuatu yang biasa anda perhatikan dalam kehidupan seharian. Ia dihasilkan apabila daya dikenakan kepada suatu objek. Biasanya daya dalam suatu hala tertentu misalnya ufuk akan menghasilkan suatu gerakan dalam arah ufuk juga. Ia dinamakan sebagai gerakan dalam satu dimensi. Jika satu lagi daya yang sama tetapi bertentangan arah dengan daya ufuk tadi dikenakan pada objek, dua daya itu dikatakan dalam keadaan seimbang. Dengan itu tiada gerakan akan dihasilkan. Daya dalam dua arah berlainan dan tidak seimbang menghasilkan gerakan dalam dua dimensi. Suatu objek yang terletak pada suatu satah condong akan mengalami beberapa daya yang berlainan untuk menghasilkan gerakan dua dimensi. Dalam topik ini, anda akan didedahkan kepada konsep keseimbangan antara daya bagi daya dalam dua dimensi dan aplikasinya dalam satah condong serta gerakan projektil.

Hasil Pembelajaran

1. Menyatakan syarat untuk keseimbangan untuk objek dikenakan daya-daya 2. Mengenalpasti daya yang dapat mewujudkan keseimbangan dalam situasi yang melibatkan tiga daya3. Menghurai gerakan objek pada suatu satah condong.4. Menghurai gerakan projektil.

Gambaran Keseluruhan

Rajah 4.1 Gambaran keseluruhan Isi Kandungan

Isi kandungan 4.1 Keadaan Keseimbangan dan Daya Pengimbang Suatu objek adalah dalam keadaan keseimbangan apabila daya bersih yang bertindak ke atasnya adalah sifar. Dalam keadaan seimbang, objek akan menjadi pegun atau bergerak dengan halaju seragam. Keadaan keseimbangan juga akan berlaku apabila daya paduan untuk tiga atau lebih daya yang bertindak ke atas suatu objek adalah sifar.

Rajah 4.1(a) menunjukkan tiga daya yang bertindak ke atas suatu objek berbentuk titik. Apakah paduan daya A, B dan C yang bertindak pada objek tersebut?

Rajah 4.1(b) menunjukkan hasil tambah tiga daya A, B dan C. Perhatikan bahawa ketiga-tiga daya itu membentuk satu segitiga tertutup. Ini bermakna tiada daya bersih ke atas objek tersebut, jadi hasil tambah ketiga-tiga daya itu adalah sifar. Objek itu adalah dalam keadaan keseimbangan.

(a)(b)

Rajah 4.2 Objek adalah dalam keadaan seimbang jika kesemua daya yang bertindak ke atasnya mempunyai paduan atau hasil tambah sama dengan sifar.(Punca: Physics: Principles and Problem)

Katakan terdapat dua daya, L dan M(Rajah 4.3(a)) bertindak ke atas sesuatu objek dan hasil tambah dua daya bukan sifar. Bagaimanakah anda mencari satu daya apabila ditambah kepada dua daya tersebut supaya menghasilkan suatu daya paduan yang sifar? Daya tersebut dikenali sebagai daya pengimbang (equilibrant). Untuk mencari daya keseimbangan, anda perlu mencari hasil tambah dua daya L dan M dahulu. Hasil tambah dua daya atau paduan dua daya, R,(Rajah 4.3(b)) adalah satu daya yang mempunyai kesan serupa dengan gabungan dua daya L dan M. Daya pengimbang adalah daya yang mempunyai magnitud yang sama tetapi dengan arah bertentangan dengan R.(Rajah 4.3 (c)

(a) (b)

(c)

Rajah 4.3 Daya pengimbang mempunyai magnitud yang sama dengan daya paduan tetapi bertindak pada arah yang bertentangan.

Latihan

Layari internet untuk mencuba soalan berkaitan dengan daya Keseimbangan. Berikut adalah suatu sumber web yang anda boleh membuat latihan secara interaktif dalam topik daya keseimbangan http://glencoe.mcgraw- hill.com/sites/0078807220/student_view0/chapter5/interactive_tutor.html

4.2Gerakan Pada Suatu Satah Condong

Semua objek pada permukaan bumi mengalami satu daya tarikan graviti yang menghala ke pusat bumi. Bagi suatu objek yang berada pada lereng bukit, apakah daya-daya lain yang bertindak ke atasnya selain daya graviti, W? Rajah 4.4 menunjukkan daya yang bertindak ke atas objek itu.

Rajah 4.4 Tindakan daya

Dalam Rajah 4.4, N adalah daya normal yang bertindak secara serenjang kepada satah lereng bukit dan F adalah daya geseran yang bertindak secara selari dengan satah lereng bukit. Arah tindakan daya geseran F adalah berlawanan dengan arah gerakan objek. Apabila objek itu adalah dalam keadaan pegun, daya-daya yang bertindak pada objek itu adalah seperti ditunjukkan dalam Rajah 4.5.

Rajah 4.5

Untuk memudahkan kajian gerakan objek pada satah condong, satu sistem koordinat yang bersesuaian untuk arah gerakan digunakan. Komponen daya paksi-x selari dengan satah lereng bukit dan komponen daya pada paksi-y adalah serenjang dengan satah lereng.

Dalam sistem koordinat ini, daya normal dan daya geseran tidak perlu ditukar manakala daya tarikan graviti perlu dileraikan kepada dua komponen daya, satu mengikut paksi-x dan satu lagi mengikut paksi-y.

Rajah 4.6

4.3Gerakan Projektil

Dalam 2-D, objek bergerak dalam kedua-dua arah x dan y. (Pertimbangkan gerakan x dan y sebagai dua kes yang berlainan i.e. pertimbangkan hanya satu arah pada satu masa).

Contoh yang paling biasa objek yang bergerak dalam 2 dimensi adalah projektil.

Rajah 4.7

Sebarang objek yang dibaling mengunjur (projected) di udara dinamakan projektil. Lauan parabolik projektil dinamakan trajektori.

Contoh contoh projektil (Rajah 4.8) Suatu objek dijatuhkan dari keadaan rehat. Objek yang dibaling ke atas. Objek yang dibaling ke atas pada sudut dengan ufuk.

Rajah 4.8

Dalam gerakan projektil, hanya daya graviti sahaja yang bertindak. Graviti bertindak untuk mempengaruhi gerakan menegak projektil, maka menyebabkan pecutan menegak.

Gerakan mengufuk projektil adalah hasil kecenderungan objek yang bergerak untuk mengekalkan gerakan pada halaju tetap. Disebabkan ketiadaan daya pada arah mengufuk, projektil mengekalkan gerakan dengan halaju mengufuk yang tetap. Daya mengufuk TIDAK DIPERLUKAN untuk mengekalkan projektil bergerak mengufuk. Hanya satu daya sahaja yang bertindak ke atas projektil iaitu GRAVITI.

Langkah-langkah menyelesaikan masalah gerakan projektil

1. Pisahkan gerakan kepada bahagian x (mengufuk) dan bahagian y (menegak). 2. Pertimbang setiap bahagian berasingan menggunakan persamaan yang sesuai.

Persamaan gerakan menjadi,

(a)Gerakan x(ax=0): vx = vxo = constant x = vx0t

(b) Gerakan y ( ay = - g ): vy = vyo - gt y = vyot - 1/2at 2 vy2 = vy02 - 2gy.

Contoh soalan

1.Sebuah kapalterbang menjatuhkan bungkusan makanan kepada sekumpulan peneroka yang terkandas. Kapalterbang bergerak mengufuk 40.0 m/s pada 100m dari tanah.

Cari a) Dimanakah bungkusan makanan mula menyentuh tanah relatif kepada tempat mula ia dijatuhkan.b) Halaju bungkusan makanan sebelum ia menyentuh tanah.

Penyelesaian 1(a).

Langkah 1:

Pisah dan jadualkan gerakan dalam komponen x dan y.

Gerakan-xGerakan y

x =?y = - 100 m

v0x = 40 m/s v0y = 0

ax = 0 ay = - 9.8 m/s 2

Langkah 2:

Mula2 cari masa di udara daripada gerakan y .

y = voyt + ayt 2

- 100 = (- 9.8)t 2

t = 4.5 s.

Langkah 3:

Kemudian, cari x daripada: x = vx0t + axt 2

x = 40(4.5) + 0

= 180 m.

Penyelesaian 1(b):Cari vy daripada,

vy = vy0 + at

= 0 - 9.8(4.5) = - 44.1 m/s.

Tanda negatif menunjukkan bungkusan makanan jatuh ke bawah. Oleh kerana ax = 0 , maka vx = v0x = 40 m/s . Kita boleh gabung dua komponen halaju untuk mencari,

v = = 59.5 m/s

Fikir

Layari laman web berikut yang menunjukkan satu animasi yang berkaitan dengan daya yang bertindak ke atas seorang pemain ski http://glencoe.com/sec/science/physics/ppp_09/animation/Chapter%205/Motion%20Along%20an%20Inclined%20Plane.swfCuba kaji dengan teliti tayangan berkenaan dan bina sebuah gambarajah untuk menyatakan daya yang bertindak pada seorang yang sedang bergerak turun suatu satah condong seperti dalam pemainan gelongsor.

4.4Rujukan

http://glencoe.mcgraw-hill.com/sites/0078807220/student_view0/chapter5/(daya dalam dua dimensi)

Zitzewitz,P.W.(2002) Physics: Principles and Problems. Ohio: Glencoe/McGraw-Hill.

TOPIK 5

APLIKASI HUKUM-HUKUM NEWTON DALAM KEHIDUPAN HARIAN

Sinopsis

Daya merupakan sesuatu yang kerap digunakan dalam kehidupan anda seharian. Daya-daya boleh diklasifikasi kepada daya sentuhan dan daya yang bertindak dari jarak jauh tanpa sentuhan. Daya memainkan peranan yang utama dalam perkembangan manusia sejak purba kala dan alhi sains yang terkenal sekali, Isaac Newton telah membentukkan tiga Hukum tentang daya. Dalam topik ini, anda akan didedahkan kepada Hukum-hukum gerakan Newton dan aplikasinya untuk membantu anda memahami banyak peritiwa melibatkan penggunaan daya dalam kehidupan seharian.

Hasil Pembelajaran

1. Menakrifkan daya serta membeza antara daya sentuhan dan daya tanpa sentuhan 2. Menerang makna Hukum gerakan Newton yang pertama. 3. Mengenali keistimewaan Hukum gerakan Newton yang kedua4. Menyelesaikan masalah dengan kegunaan Hukum gerakan Newton yang kedua

Gambaran Keseluruhan

Rajah 5.1 Gambaran Keseluruhan Isi Kandungan

Isi Kandungan

5.1 Jenis Daya

Daya boleh diklasifikasikan kepada 2 jenis iaitu daya bersentuhan dan daya bertindak secara jauh. Daya bersentuhan bertindak dalam situasi dimana satu sentuhan berlaku antara objek dengan daya itu seperti daya geseran yang bertindak apabila dua permukaan bersentuhan.Daya secara jauh bertindak tanpa sentuhan antara daya dengan objek berkenaan seperti daya magnet dan graviti.

Hukum gerakan Newton pertama

Suatu objek yang berada dalam keadaan pegun atau bergerak dengan laju seragam akan terus kekal dalam keadaan yang sama sekiranya tiada daya luar bertindak ke atas objek itu. Hukum ini juga dikenali sebagai Hukum inersia.

Inersia adalah kecenderungan suatu objek untuk menentang sebarang perubahan dalam keadaannya.

Pemandu tercampak keluar kereta apabila kereta di brek.Duit syiling jatuh ke dalam gelas apabila kadbod disentap(i)(ii)Rajah 5.2

Rajah 5.2(i) menunjukkan seorang pemandu yang tidak memakai tali pinggang keledar. Apabila kereta dibrek, pemandu itu tercampak keluar daripada kereta. Hal ini demikian kerana inersia badan beliau cuba mengekalkan keadaan asalnya yang bergerak Walaupun kereta telah berhenti, badannya masih bergerak kehadapan dan menyebabkannya tercampak keluar kereta.

Rajah 5.2(ii) menunjukkan suatu duit syiling diletakkan di atas sekeping kadbod yang berada pada permukaan gelas. Apabila kadbod disentap, duit syiling itu tidak akan bergerak bersama-sama dengan kadbod, tetapi jatuh ke dalam gelas. Ini kerana inersia duit syiling cuba mengekalkan kedaaan asal yang pegun, lalu ia jatuh ke bawah kerana tarikan graviti.

Kedua-dua contoh di atas menunjukkan aplikasi-aplikasi hukum Newton pertama di mana objek yang bergerak atau pegun akan mengekalkan keadaan asalnya yang bergerak atau pegun selagi tiada daya luar bertindak ke atasnya

Hukum gerakan Newton kedua

Hukum gerakan Newton kedua menyatakan bahawa kadar perubahan momentum adalah berkadar terus dengan daya paduan yang bertindak ke atas objek itu. Perubahan momentum adalah dalam arah yang sama dengan arah tindakan daya paduan itu.

Persamaan yang dihasilkan dari hukum gerakan Newton kedua adalah Daya paduan (F) = Jisim x Pecutan (m x a) atau F = ma

Contoh:

Lebih mudah menarik batu yang kecil daripada batu yang besar dengan menggunakan daya yang sama.

Rajah 5.3

Persamaan ini menunjukkan:(i)Apabila jisim, m sesuatu objek besar , daya yang lebih besar diperlukan untuk menggerakkan atau memberhentikan objek tersebut.(ii)Apabila jisim objek bertambah pada daya yang sama, pecutannya berkurang

Hukum gerakan Newton ketiga

Hukum ini menyatakan bahawa untuk setiap daya tindakan terdapat satu daya tindakbalas yang bermagnitud sama tetapi bertindak pada arah yang bertentangan.

Contoh:

Tindakan belon adalah naik ke atas apabila udara di dalamnya dilepaskan. Udara akan mengenakan daya tindakan ke arah bawah. Tindak balas adalah gerakan belon ke atas.Apabila dua pelajar berada di atas kasut roda dan megenakan daya tolakan antara satu sama lain (tindakan), kaki mereka akan bergerak pada arah bertentangan (tindakbalas). Hal ini demikian kerana daya tindakan yang sama magnitudnya terhasil pada arah yang bertentangan akibat daya tolakan itu. Bila anda berjalan di atas rumput, anda mengenakan daya kepada kasut ke arah ke belakang kepada rumput. Rumput mengenakan daya tindakan kepada anda ke hadapan. Daya-daya tindakan dan tindak balas adalah akibat daya geseran antara tapak kasut dengan rumput . Menurut hukum Newton ketiga, rumput menolak ke hadapan kepada tapak kasut untuk membenarkan anda bergerak ke hadapan.

5.2Aplikasi Hukum-hukum Newton

Contoh

1.Seekor gajah Afrika boleh mencapai ketinggian sehingga 4 meter dan jisim sehingga 6000kg. Kirakan berat gajah Afrika pada ketinggian dan jisim tersebut.

Dari Hukum Newton kedua, F = maBerat = mg = 6000 kg x 10 ms-2 = 60 000N

2.(a) Tentukan daya bersih yang diperlukan untuk memecutkan satu kereta berjisim 540 kg dari 0 ke 27 m/s dalam masa 10.0 saat.(b)Tentukan daya bersih yang diperlukan untuk memecutkan satu kereta berjisim 2160 kg dari 0 ke 27 m/s dalam masa 10.0 saat.

(a) F = ma = 540kg x 2.7m/s = 1458 N

(b)F = ma = 2160kg x 2.7m/s = 5832 N

5.3Soalan Latihan

Ana dan Sara mengeksperimen kesan jisim dan daya bersih ke atas pecutan satu troli. Mereka menentukan daya bersih yang diperlukan untuk memecutkan troli berjsim M adalah 48 cm/s2. Tentukan pecutan troli dengan jisim dan daya berikut. a.jisimMdikenakan daya bersih 2F?b.jisim2Mdikenakan daya bersih F?c.jisim 2Mdikenakan daya bersih 2F?d.jisim4Mdikenakan daya bersih 2F?e.jisim 2Mdikenakan daya bersih 4F?

Jawapan: a.96 cm/s2 b.24 cm/s2 c.48 cm/s2 d.24 cm/s2 e.96 cm/s2

Fikir

Layari laman web berikut yang menunjukkan satu animasi berkaitan dengan berat ketara seorang menaiki lif http://glencoe.com/sec/science/physics/ppp_09/animation/Chapter%204/Apparent%20Weight.swfCuba kaji dengan teliti tayangan berkenaan dan buat nota untuk mengaitkan Hukum Gerakan Newton dengan konsep berat ketara..

5.4Rujukan:

Zitzewitz,P.W.(2002) Physics: Principles and Problems. Ohio: Glencoe/McGraw-Hill. (Chapter 6 Forces)

http://glencoe.com/sec/science/physics/ppp_09/animation/Chapter%204/Apparent%20Weight.swf (Konsep berat ketara concept of apparent weight)

http://www.physicsclassroom.com/Class/newtlaws/index.cfm(Hukum-hukum Gerakan Newton nota dan tutorial)

TOPIK 6

Kerja Dan Mesin Ringkas

Sinopsis

Topik ini bertumpu kepada kerja dan mesin ringkas di mana anda akan didedahkan kepada contoh-contoh kerja, pengiraan kerja, contoh-contoh mesin ringkas dan mesin majmuk serta pengiraan faedah mekanikal dan kecekapan setiap mesin ringkas. Selain itu anda akan didedahkan kepada aplikasi mesin dalam kehidupan seharian serta mesin manusia berjalan.

Hasil Pembelajaran

1.Mendefinisi kerja dan mesin ringkas.2.Memberi contoh-contoh mesin ringkas dan mesin majmuk.3.Menerangkan faedah mekanikal dan kecekapan mesin.4.Membandingkan antara mesin ringkas dan mesin majmuk dan juga antara faedah mekanikal dan kecekapan.5.Membina mesin ringkas dan mesin majmuk dan mencadangkan bagaimana untuk menambahbaik faedah mekanikal dan kecekapannya. 6.Menerangkan mesin manusia berjalan.

Gambaran Keseluruhan

Rajah 6.1 Gambaran Keseluruhan Isi Kandungan

Isi Kandungan

6.1Kerja

Kerja didefinisikan sebagai daya yang bertindak ke atas objek untuk mengakibatkan sesaran. Kerja yang dilakukan ke atas objek oleh satu daya tetap adalah hasil komponen daya yang selari dengan arah sesaran objek, darab dengan magnitud sesaran. Kerja dan tenaga diukur dalam unit yang sama, Joule (J).

Kerja yang dilakukan (Joule, J) = Daya (Newton, N) x Sesaran (meter, m) W = F.s cos

Contoh-contoh kerja

Seekor kuda menarik beban melalui padang. Seorang pelajar mengangkat buku-buku ke atas bahunya. Seorang ahli sukan melontar lontar peluru.

Kerja berhubung dengan jarak daya yang mengerakkan objek dan bukan masa yang diambil untuk mengerakkan objek. Sudut yang diukur didefinisikan sebagai sudut antara daya dan sesaran.

Senario A

Satu daya bertindak ke arah kanan ke atas objek yang tersesar ke kanan. Vektor daya dan vektor sesaran adalah pada arah yang sama. Maka, sudut antara F dan d adalah 0 darjah.

darjah Senario B

Satu daya bertindak arah kiri ke atas objek yang tersesar ke kanan. Vektor daya dan vektor sesaran adalah dalam arah bertentangan. Jadi sudut antara F dan d adalah 180 darjah.

darjah Senario C

Satu daya bertindak ke atas ke atas objek yang tersesar ke kanan. Vektor daya dan vektor sesaran adalah pada sudut 90 darjah.

darjah

Contoh soalan

Seorang pelayar menarik sebuah bot sepanjang dok menggunakan tali pada sudut 600 dengan ufuk. Berapakah kerja yang dilakukan oleh pelayar itu jika dia mengenakan daya 255N ke atas tali dan menarik tali sepanjang 30.0 m?

6.2Mesin ringkas dan mesin majmuk

Mesin ringkas ialah alat yang memudahkan kita melakukan kerja. Ia membantu kita dengan mengubah jumlah daya yang dikenakan ke atas objek dan mengubah arah daya.

Jenis-jenis mesin ringkas

A.Tuas dibuat daripada papan atau bar yang diletakkan di atas fulkrum. Digunakan untuk mengangkat berat.

Contoh tuas:Jongkang jongkit, pengumpil, kayu besbol, pencakar tanah.

Ada tiga jenis tuas iaitu tuas kelas pertama, tuas kelas kedua dan tuas kelas ketiga.

BebanBebanBebanDaya usahaDaya usahaDaya usaha

Kelas pertama Kelas kedua Kelas ketiga

B.Satah condong merupakan permukaan sendeng untuk memudahkan kerja.Contoh: Cerun dan tangga

C.Baji adalah dua satah condong digunakan untuk mengangkat dan memisahkan objek.Contoh: Pisau, baji pintu dan kapak.

D.Skru ialah satah condong disekeliling paku atau shaf untuk memegang bahan-bahan bersama-sama atau menebuk lubang.Contoh: Gerudi kecil dan skru

E.Roda dan gandar merupakan roda yang berputar yang membantu mengerakkan barang dengan mudah dan cepat.Contoh:Roda stering, tombol pintu dan pemutar skru.

F.Takal ialah roda yang mempunyai alur(groove) dihujungnya untuk memegang tali dan kabel. Contoh: Tiang bendera, penyidai baju, pancing ikan dan kren.

Takal bekerja dengan dua cara iaitu dengan mengubah arah daya atau mengubah jumlah daya. Takal ada dua jenis iaitu takal tetap dan takal bergerak. Sistem takal terdiri daripada kombinasi takal-takal tetap dan bergerak. Faedah mekanikal takal adalah sama dengan bilangan tali sokongan (supporting ropes).

Mesin majmuk merupakan gabungan beberapa jenis mesin ringkas. Contohnya, basikal dan kereta.

6.3Faedah mekanikal (MA) dan kecekapan

Mesin ringkas unggul tidak mengalami kehilangan yang disebabkan geseran atau kekenyalan. Jadi kecekapannya adalah 100%. Jika wujud geseran atau kekenyalan di dalam sistem, kecekapan akan jadi lebih rendah. Kerja input akan jadi lebih besar daripada kerja output.

Ada dua jenis faedah mekanikal iaitu Faedah Mekanikal Unggul (Ideal Mechanical Advantage) dan Faedah Mekanikal Sebenar (Actual Mechanical Advantage)

Faedah Mekanikal Unggul (Ideal Mechanical Advantage - IMA)

Dalam Fizik, faedah mekanikal unggul adalah untuk mesin unggul. IMA mesin boleh dicari dengan formula berikut:-IMA = de dr dimana de sama dengan jarak usaha (effort distance) and dr sama dengan jarak rintangan (resistance distance).

Faedah Mekanikal Sebenar (Actual Mechanical Advantage - AMA)

Dalam fizik, faedah mekanikal sebenar adalah untuk mesin sebenar. AMA untuk mesin boleh dicari dengan menggunakan formula berikut:AMA* = FR Fe dimana- FR sama dengan daya rintangan (resistance force) and Fe sama dengan daya usaha (effort force) sebenar.

* AMA boleh juga ditulis sebagai MA

Faedah mekanikal adalah faktor dimana mesin menggandakan daya yang dikenakan. Kebanyakan mesin mempunyai MA>1. Bermakna mesin meningkatkan daya yang dikenakan.

Untuk mesin unggul, kecekapan mesin 100%. kerja output = kerja input Wo = Wi Frdr = Fede

Untuk mesin sebenar (real)

Kecekapan mesin =

= =

MA Takal

Takal adalah roda beralur yang digelung dengan tali. Dengan ini arah daya boleh diubah, dengan sedikit kehilangan daya geseran. Walaubagaimanapun, takal-takal boleh digabung untuk membentuk faedah mekanik tambahan dengan mempunyai tali yang digelung ke beberapa takal. Takal dengan 1 tali (1 takal tetap) mempunyai MA = 1, Takal dengan 2 tali (1 takal bergerak) mempunyai MA = 2. Takal dengan 6 tali (block and tackle) mempunyai MA = 6.

MA Tuas

Tuas: MA = Panjang lengan usaha panjang lengan rintangan.

MA Roda dan Gandar

Roda merupakan tuas dengan satu lengan berjarak antara gandar dengan titik luar roda dan yang lagi satu merupakan jejari gandar. Mempunyai faedah mekanik (MA) yang sangat besar.

MA Satah condong

MA = panjang cerun tinggi cerun

Contoh soalan

Seorang pelajar menggunakan roda basikal dengan jejari giar 4.00 sm dan jejari roda 35.6 sm. Bila daya 155 N dikenakan ke atas rantai, roda akan bergerak 14.0 cm. Disebabkan geseran, kecekapannya adalah 95.0%. a.Apakah IMA roda dan giar itu? b.Apakah MA roda dan giar itu? c.Apakah bacaan daya pada skala roda itu? d.Bagaimana pelajar itu menarik rantai?

Penyelesaian

6.4Mesin manusia berjalan

Sistem tuas di dalam badan kita mempunyai 4 bahagian asas: tulang, sumber daya (pengecutan otot), fulkrum (sendi-sendi boleh gerak diantara tulang temulang) dan rintangan (berat badan atau objek yang diangkat). Bila kita berjalan punggung kita bertindak sebagai fulkrum. Pusat jisim badan bergerak sebagai rintangan disekeliling fulkrum. Panjang jejari bulatan adalah panjang tuas yang dibentuk oleh tualng-tulang kaki. Untuk meningkatkan halaju berjalan, punggung dihayun ke atas untuk meningkatkan jejari.

6.5Contoh soalan dan latihan

1.Seorang kerani membawa bungkusan 34 N daripada tingkat bawah ke tingkat lima bangunan pejabat yang ketinggianya 15 m. Berapakah kerja yang dilakukan oleh kerani itu? Jawapan:510 J2.Seorang pekerja menggunakan sistem takal untuk menaikkan barang 225 N setinggi 16.5 m. Satu daya 129 N dikenakan dan tali ditarik sejauh 33.0 m. a.Apakah faedah mekanikal sistem takal?b.Apakah kecekapan sistem? Jawapan: a. 1.74 b. 87%

6.6Rujukan

1.http://www.mrfizix.com/home/worksimplemachines.htm2.http://atlantis.coe.uh.edu/archive/science/science_lessons/scienceles1/finalhome.htm3.http://www.physicsclassroom.com/Class/energy/

TOPIK 7

Daya Dalam Bendalir

Sinopsis

Jisim wujud dalam tiga bentuk iaitu pepejal, cecair dan gas. Topik ini bertumpu kepada bentuk cecair di mana anda akan didedah kepada beberapa prinsip seperti Pascal, Archimedes dan Bernoulli. Selain daripada itu, anda juga didedahkan kepada penggunaan prinsip-prinsip tersebut dalam penyelesaian masalah dalam kehidupan seharian.

Hasil Pembelajaran1. Menghubungkaitkan ketumpatan dengan keapungan suatu bahan2. Menyatakan prinsip-prinsip Pascal dan aplikasinya3. Menyatakan prinsip-prinsip Archimedes dan aplikasinya4. Menyatakan prinsip-prinsip Bernoulli dan aplikasinya

Gambaran Keseluruhan

Rajah 7.1 Gambaran Keseluruhan Isi Kandungan

Isi Kandungan 7.1 Terapung dan Tenggelam Keapungan

Apakah daya-daya yang bertindak ke atas suatu objek yang terletak dalam suatu cecair? Satu daya bertindak ke atas yang dinamakan daya tujah dan seperti biasa daya tarikan graviti akan menarik objek ke bawah. Daya tujah wujud dalam cecair disebabkan oleh tekanan cecair yang bertambah dengan kedalamannya.Sama ada objek itu akan terapung atau tenggelam adalah bergantung kepada beza antara dua daya itu.

7.2 Prinsip Archimedes dan Aplikasinya

Prinsip Archimedes

Prinsip Archimedes menyatakan bahawa apabila satu objek direndam sebahagiannya atau sepenuhnya di dalam suatu bendalir, objek itu mengalami daya tujah ke atas yang sama dengan berat bendalir yang disesarkan.

http://scienceprep.orghttp://scienceuniverse101.blogspot.comRajah 7.2

Objek di atas mempunyai berat 0.67 N. Bila direndam dalam air, beratnya menjadi 0.40N. Ia kehilangan berat 0.67N 0.40N = 0.27 N Maka daya julangan = 0.27 N

Aplikasi Prinsip Archimedes

Kapal Selam

Kapal selam mempunyai tangki balast yang besar, yang digunakan untuk mengawal kedudukan dan kedalamannya dari permukaan laut. Sebuah kapal selam tenggelam dengan memasukkan air ke dalam tangki balast supaya beratnya menjadi lebih besar daripada daya julangan (dan sebaliknya). Ia terapung dengan mengurangkan air di dalam tangki balast, sehingga beratnya kurang daripada daya apungan.

Belon panas

Atmosfera mengandungi udara yang mengenakan daya julangan ke atas mana-mana objek.

Belon panas daripada naik dan terapung kerana daya julangan (udara disekeliling lebih berat daripada beratnya). Ia akan turun apabila berat belon lebih besar daripada daya keapungan. Ia akan pegun apabila berat = daya julangan

Hidrometer Hidrometer adalah instrument untuk mengukur ketumpatan relatif cecair.

Ia mengandungi satu tiub dengan bebuli di satu hujungnya. Butiran plumbum diletakkan di dalam bebuli untuk menjadikannya berat ke bawah dan membolehkan hydrometer terapung tegak di dalam cecair.

Kapal

Kapal terapung di permukaan air because isipadu air yang disesarkan oleh kapal memadai untuknya mempunyai berat yang sama dengan berat kapal. Kapal dibina supaya ketumpatan keseluruhannya kurang daripada air laut (berongga di dalam). Dengan itu, daya julangan yang bertindak ke atas kapal adalah cukup besar untuk menyokong beratnya. Ketumpatan air laut berubah dengan lokasi. Garis Plimsoll yang ditanda pada badan kapal adalah garis panduan untuk memastikan kapal di masukkan muatan sesuai dengan had keselamatannya. Kapal akan tenggelam lebih dalam di air tawar kerana air tawar kurang tumpat daripada air laut. Ia akan terapung lebih tinggi dalam air sejuk kerana air sejuk mempunyai ketumpatan yang lebih tinggi secara relatifnya.

7.3 Prinsip Bernoulli dan Aplikasinya

Prinsip Bernoulli

Prinsip Bernoulli menyatakan bahawa apabila halaju aliran bendalir bertambah, tekanan dalam bendalir itu berkurang.

ZYX

Aliran airHalaju rendahTekanan tinggiHalaju rendahTekanan tinggiHalaju tinggiTekanan rendahRajah 7.3

Rajah 7.3 menunjukkan satu tiub Bernoulli yang dialirkan dengan air. Air pada kawasan X dan Z adalah berhalaju rendah dibandingkan dengan air di kawasan Y. Ini menyebabkan kedua-dua kawasan ini mempunyai tekanan yang lebih tinggi lalu air naik pada paras yang lebih tinggi pada tiub-tiub tersebut. Pada kawasan Y, tiub adalah lebih sempit. Ini menyebabkan halaju air lebih tinggi dan tekanannya rendah. Ini menyebabkan air naik ke tiub dengan paras yang lebih rendah.

Rajah 7.4

Rajah 7.4 menunjukkan seorang budak meniup di atas permukaan kertas. Kertas itu terangkat ke atas. Hal ini berlaku kerana halaju udara di bahagian atas menjadi laju dan menyebabkan tekanan menjadi rendah. Udara di sebelah bawah secara relatifnya lebih rendah daripada udara di atas, menyebabkan kertas tertolak ke atas.

Dengan menggunakan prinsip Bernoulli, terangkan situasi-situasi berikut:

Dua biji bola ping pong yang digantung tertolak rapat kearah satu sama lain apabila ditiup di antaranya Kapal terbang berangkat ke udara

Fikir

Layari internet untuk mencuba soalan berbentuk permainan silang kata berkaitan dengan daya dalam cecair. Berikut adalah suatu sumber web yang anda boleh membuat latihan secara interaktif dalam topik daya dalam cecairhttp://glencoe.com/olc_games/game_engine/content/gln_sci/ppp_09/ch13_w/index.html

Contoh soalan

Sebuah pemberat kerta mempunyai berat, Wudara = 6.9 N di udara. Bila direndam sepenuhnya di air, beratnya menjadi Wair = 4.3 N. Kirakan isipadu pemberat kertas itu.(Anggap g= 9.8 m/s2, dan ketumpatan air adalah 1.0 x 103 kgm-3)

Jawapan:

Berat di udara, Wudara = 6.9 NBerat di air, Wair = 4.3 N

Langkah 1 Cari nilai daya julanganDaya julangan, FB = Wudara Wair = 6.9N 4.3N = 2.6N

Langkah 2 Cari jisim air disesar

Daripada Prinsip Archimedes, Daya julangan = Berat air disesar iaitu FB = Wair atau Wair = 2.6N

Daripada Wair = mg,

Langkah 3 Mencari isipadu air disesar menggunakan rumus ketumpatan

Dari

Maka isipadu pemberat= isipadu air di sesar

, 7.4 Soalan latihan

Neraca spring

1.Rajah di atas menunjukkan satu blok yang digantung pada satu neraca spring. Berat objek di udara adalah W1= 50 N sementara beratnya di air W2 adalah 35N. Isipadu blok adalah 100 m3. Cari:(a)Nyatakan berat objek di air(b) Berat air yang disesar(c)Daya julangan (d)Isipadu cecair yang disesar(e) Isipadu objek 2.Sebiji belon dengan isipadu 5 m3 berada di dalam udara dengan ketumpatan 1.2 kgm3. Berapakah daya tujah keatas yang bertindak pada belon itu?

3.Sebuah kapal laut berjisim 80 000 kg sedang terapung di permukaan laut. Jika ketumpatan air laut ialah 1 250 kg m-3, hitungkan isipadu air laut yang disesarkan oleh kapal itu.

4.Sebili bola dengan jisim 0.40 kg dengan isipadu 5 x 10-4 m3 dilepaskan di dalam air. Ramalkan gerakan bola itu. [ Ketumpatan air = 1000 kg m-3] (Petunjuk: kira pecutan bola itu naik ke atas)

7.5Rujukan

http://glencoe.com/sec/science/physics/ppp_09/animation/Chapter%2013/Buoyancy.swf(keapungan)http://www.mhhe.com/physsci/physical/giambattista/buoyancy/buoyancy.html(Tutorial interaktif untuk keapungan)http://glencoe.com/sec/science/physics/ppp_09/animation/Chapter%2013/Pascals%20Principle.swf (Prinsip Pascal)http://glencoe.com/olc_games/game_engine/content/gln_sci/ppp_09/ch13_w/index.html(teka-teki silang kata melibatkan terminologi cecair) Zitzewitz,P.W.(2002) Physics: Principles and Problems. Ohio: Glencoe/McGraw Hill.(Chapter 13 States of Matter)

TOPIK 8

Gerakan Planet Dan Satelit

Sinopsis

Planet bergerak di sekelilingi matahari dan satelit (semulajadi atau buatan manusia) bergerak disekelilingi planet. Gerakan jasad-jasad semawi dalam orbit masing-masing adalah tertakluk kepada daya-daya yang bertindak di antara jasad-jasad tersebut. Dalam bahagian ini, anda akan mengkaji gerakan jasad-jasad semawi melalui hukum-hukum Kepler untuk menerangkan kejadian-kejadian yang berlaku disekeling anda akibat pergerakan-pergerakan tersebut.

Hasil Pembelajaran1. Menerangkan hukum-hukum Kepler 2. Membincangkan medan graviti dan hukum kegravitian semesta Newton3. Menunjukkan pergerakan planet dan satelit 4. Membincangkan berat dan tanpa berat

Gambaran Keseluruhan

Rajah 8.1 Gambarajah Keseluruhan Isi Kandungan

8.1Hukum-hukum Kepler

Planet-planet mengelilingi matahari adalah dalam gerakan berbentuk elips dengan matahari sebagai satu fokusnya. Paksi putaran hampir kesemua planet dan satelit adalah berserenjang dengan satah ecliptic. Hampir semua planet bergerak dalam arah yang sama. Pada tahun Johannes Kepler mencadangkan tiga hukum untuk gerakan planet .

Rajah 8.2 Orbit planet mengelilingi matahari

Hukum-hukum Kepler

Hukum Kepler Pertama (1609) Orbit planet mengelilingi satu bintang adalah elips dengan bintang pada satu fokus.

bintang

Hukum Kepler ke 2 (1609):

PlanetPaling perlahanJarak AphelionJarak PerihelionPusatMatahariPaling pantasRajah 8.3 Hukum Kepler keduaMenyatakan bahawa satu garisan yang menyambung satu planet dan bintangnya mencangkupi kawasan yang sama dalam sela masa yang sama. Apabila planet beredar di dalam orbit elipsnya, jaraknya daripada matahari akan berubah-ubah. Luas yang sama dilalui pada sebarang tempoh masa kerana jarak daripada planet ke bintang yang di orbitnya berubah.

Supaya ia dapat mencakupi luas yang sama, halaju planet sentiasa berubah-ubah, dan lajunya bertambah atau berkurang mengikut kedudukannya daripada matahari. Oleh itu, planet bergerak paling pantas semasa di kawasan perihelion dan paling perlahan di kawasan aphelion (Hukum keabadian momentum sudut).

Berhampiran peihelion, dalam 30 hari sebuah planet mengcakumi satu luas yang pendek tapi lebarBerhampiran aphelion, dalam 30 hari sebuah planet mengcakumi satu luas yang panjang tapi sempitRajah 8.4 Luas yang dicakupi dalam tempoh 30 hari adalah sama

Hukum Kepler Ketiga (1618)

Hukum ini menyatakan nisbah kuasa dua tempoh sebarang 2 planet yang beredar mengelilingi matahari adalah sama dengan nisbah kuasa tiga jarak purata mereka daripada matahari.

Kuasa dua tempoh 2 planet mengeliingi matahari berkadar dengan kuasa tiga jarak purata dari matahariTp2 ~ a3 ................(i)

Maka

Jika 2 planet mempunyai tempoh Ta and Tb dan jarak purata ra and rb

..............................(ii)

di manaT = tempoh perbintangan objek dalam tahun a = paksi semi major objek (dalam AU) Persamaan (i) menunjukkan kuasadua tempoh perbintangan (sidereal period) planet yang mengorbit, Tp adalah berkadaran dengan kuasatiga paksi semi-major orbit, a Oleh itu, bukan sahaja panjang orbit meningkat dengan jarak, laju orbit juga berkurang, supaya peningkatan tempoh perbintangan adalah lebih daripada berkadaran.

8.2Kegravitian semesta

Newton meramalkan bahawa daya yang menarik dua jasad semawi (contohnya planet dan matahari) adalah sama dengan daya yang menarik objek ke bumi.

RMmSekiranya dua jasad dipisahkan dengan jarak R, daya graviti F yang bertindak antara dua jasad berjisim M dan m, dan yang dipisahkan oleh jarak R adalah

di mana: G adalah pemalar graviti (G = 6.67 x 10-11 m3/kg s2)

Hubungan d antara F, G, M, m dan R2 dinamakan Hukum Kegravitian Semesta8.3Menggunakan hukum kegravitian semesta Newton

(1) Daripada Hukum Kegravitian Semesta Newton dan Hukum Kepler kita boleh mencari perkaitan antara halaju jasad v, jisim M dan jejari R jasad tersebut

Hukum kegravitian semesta

Hukum Newton

Jika F1 = F2, maka ..(i)

Ini menunjukkan bahawa bagi gerakan jasad dalam suatu orbit, halaju jasad v akan bertambah apabila jejari orbit R adalah kecil.

(2)Daripada Hukum Kepler ketiga

Hukum Kepler Ketiga

Tetapi k = malar =

Maka

8.4Gerakan planet dan satelit

Satelit adalah mana-mana objek yang mengorbit bumi, matahari dan mana-mana jasad semawi. Ia boleh dikategorikan sebagai satelit semulajadi atau satelit buatan manusia. Contoh satelit semulajadi adalah bulan, planet dan komet, sementara satelit buatan manusia adalah seperti yang dilancarkan ke angkasa lepas bagi tujuan komunikasi, kajian saintifik, kaji cuaca dan sebagainya.

Satelit kadangkala mengorbit dalam laluan yang dipanggil elips . Dalam kes sebegini jasad utama terletak di pusat elips.

Kejadian siang dan malam

Daripada pergerakan planet-planet mengelilingi matahari, fikirkan bagaimana siang dan malam.

Bumimatahari jatuhmatahari terbitufukmatahariBARAT(matahari jatuh)matahariTIMUR (matahari terbit) Gerakan ketara satu daripada bintang petang-pagiRajah 8.5

Gerakan ketara planet-planet yang orbitnya lebih besar daripada bumi gerakan songsangan (retrograde motion)

BaratTimurLatarbelakang bintangBumiMarikhMatahari

Rajah 8.6 Gerakan ketara planet yang orbitnya lebih besar daripada orbit bumi

Kadangkala satu objek di langit kelihatan bergerak ke belakang dibandingkan dengan pergerakan system. Ia di katakan dalam keadaan gerakan sonsangan (retrograde motion). Satu contoh yang paling lazim adalah dalam system suria di mana planet Marikh bergerak secara ketara ke barat (biasanya ke timur) pada kedudukan 3-5 pada rajah di atas. Hal ini berlaku kerana Marikh mempunyai orbit yang lebih besar daripada bumi, maka bergerak lebih perlahan pada orbitnya.

Kedua-dua planet sedang bergerak ke timur, tetapi oleh kerana bumi bergerak lebih laju pada orbitnya, pada satu kedudukan ia kelihatan seperti memotong Marikh. Jika berlatarbelakangkan bintang, Marikh akan kelihatan semakin perlahan, kemudian pegun dan kemudian bergerak pada arah bertentangan.

Hal ini akan berlaku selama beberapa bulan sehingga ia kembali kepada pergerakan asalnya ke timur (kedudukan 6-7).

8.5Berat dan tanpa berat

Tanpa berat adalah satu sensasi yang dialami oleh sesorang individu bila tiada objek menyentuh, menolak atau menariknya. Tiada daya-daya sentuhan yang bertindak kekatasnya. Contohnya adalah bila anda jatuh bebas, satu-satu daya yang bertindak ke atas anda adalah graviti (daya bukan sentuhan) Daya graviti tidak boleh dirasai, maka anda akan merasa seakan-akan kehilangan berat. Contoh lain adalah apabila anda berada di taman-taman tema. Sekiranya anda menaiki roller coaster dan tiba-tiba rasa terangkat daripada tempat duduk anda, ini menunjukkan tiada sentuhan berlaku antara anda dan kerusi, kerana tidak ada daya normal bertindak ke atas anda. Satu-satu daya yang bertindak ke atas anda adalah daya graviti. Dalam hal ini, anda akan berasa kehilangan berat. Oleh itu, jika berat merujuk kepada daya tarikan graviti ke bumi, maka kehilangan berat pula bermaksud sesorang itu masih menerima daya tarikan graviti bumi, bukan hilang beratnya. Angkasawan biasanya mengalami sensasi tanpa berat di angkasa lepas. Graviti sifar selalu digunakan sebagai sinonim tanpa berat, tanpa berat dalam orbit bukan graviti yang disingkir atau berkurang dengan nyata.

8.6Medan graviti

Medan graviti adalah model yang digunakan dalam bidang fizik untuk menerangkan bagaimana graviti wujud di alam semesta. Mengikut konsep asal, graviti adalah daya antara titik jisim jisim.

Dari F = ma, daya gravitidaya graviti, Fg = mg

Maka medan graviti, g

Dari rumus, =

Maka medan graviti, g

Persamaan menunjukkan bahawa medan graviti, g semakin berkurang apabila jarak titik daripada jisim, R semakin jauh.

8.7Contoh soalan dan latihan

1.Galileo menjumpai 4 bulan Jupiter. Io, yang diukurnya adalah 4.2 unit daripada pusat, mempunyai tempoh 1.8 hari. Dia mengukur jejari orbit Ganymede sebagai 10.7 unit. Gunakan Hukum Kepler yang ke 3 untuk mencari tempoh Ganymede.

2. Matahari mempunyai jisim 2x1030 kg, dan berjarak 1.5x108 km, manakala jisim Bulan adalah 7.35x1022 kg, dan 3.8x105 km jauhnya. Yang manakah menghasilkan pengaruh graviti yang lebih kuat ke atas bumi? A. MatahariB. BulanC. Mereka adalah lebih kurang sama.D. Tidak berkenaan

3.Bulan Jupiter yang keempat, Callisto, mempunyai tempoh 16.7 hari. Cari jarak daripada Jupiter menggunakan unit yang sama digunakan Galileo

4.Satu satelit berjarak 225 km daripada permukaan bumi. Apakah halaju orbitnya? (radius of Earth, RE = 6.37 x 106 m, mass of Earth, ME = 5.98 x 1024 kg, G = 6.67 x 10-11 N-m2/kg2

5.Jika Bumi dua kali lebih besar tetapi sama saiz, apa akan jadi kepada g?

8.8Rujukan

http://www.physicsclassroom.com/Class/circles/u6l4d.cfm

TOPIK 9

Fizik Dalam Muzik

Sinopsis

Bunyi ada disekeliling kita. Dalam bahagian ini, anda akan dapat membezakan bunyi melalui keamatan dan frekuensinya yang membezakan bunyi dari segi kekuatan dan kenyaringannya. Selain itu, anda juga dapat mengkaji fenomena resonans dan kejadian-kejadian yang berlaku akibatnya. Perbezaan kualiti bunyi oleh alat-alat muzik yang berbeza juga akan dibincangkan.

Hasil Pembelajaran1. Menerangkan bagaimana bunyi dihasilkan2. Mengaitkan keamatan bunyi dengan kekuatannya 3. Mengaitkan frekuensi dengan kenyaringan 4. Membincangkan bagaimana konsep gelombang bunyi dan resonans digunakan untuk menerangkan kualiti bunyi yang dihasilkan oleh alat-alat muzik yang berbeza. Rajah 9.1 Gambarajah keseluruhan isi kandungan

Isi kandungan

9.1Bunyi dan gelombang membujur

Gelombang bunyi ialah sejenis gelombang membujur yang boleh merambat melalui pepejal, cecair dan gas. Maka gelombang bunyi dirujuk sebagai gelombang membujur kerana molekul-molekul udara (zarah-zarah medium) bergerak dalam arah yang selari dengan arah gerakan gelombang. Hasil getaran membujur seperti itu adalah disebabkan oleh mampatan dan regangan udara.

Tenaga dipindahkan oleh getaran molekul-molekul udara dalam siri mampatan dan rengangan udara. Gelombang bunyi memerlukan medium tertentu untuk ianya bergerak. Oleh itu gelombang bunyi tidak dapat merambat dalam keadaan vakum.

Gerakan perambatan molekul-molekul udara ini menghasilkan gelombang dengan halaju v, panjang gelombang l dan frekuensi gelombang di mana

v = f9.2Keamatan dan kenyaringan

Bunyi adalah gelombang yang mempunyai amplitud, atau tinggi. Amplitud pengukuran tenaga gelombang, lebih besar tenaga gelombang lebih tinggi amplitudnya. Bila amplitud meningkat, keamatan bunyi juga meningkat. Keamatan adalah amaun tenaga yang dipunyai bunyi dalam satu ruang. Bunyi mempunyai keamatan yang tinggi dalam kawasan yang lebih kecil.Oleh itu, bunyi yang mempunyai keamatan yang tinggi adalah lebih kuat. Membesarkan amplitud bunyi, membuat ia nyaring. Mengecilkan amplitud, bunyi akan menjadi perlahan

Kawasan mampatandan reganganTekananRajah 9.2 Kawasan mampatan dan regangan gelombang bunyi

Amplitud gelombang berkait dengan jumlah tenaga yang dibawanya. Gelombang dgn amplitud yang tinggi membawa jumlah tenaga yang besar. Gelombang dengan amplitud yang kecil membawa jumlah tenaga yang kecil.

Bunyi dengan keamatan yang tinggi adalah lebih nyaring. Keamatan bunyi relatif diberi dalam unit bel (B). Skala keamatan yang lebih kecil didapati dengan menggunakan unit yang lebih kecil, decibels (dB).

Bunyi dan nilai desibelPunca bunyiDesibel

Boeing 747140

Siren Pertahanan Awam130

Tukulan penukul120

Konsert rock110

Pengetam rumput100

Motorsikal90

Penyedut hampagas70

Perbualan60

Lampu isyarat50

Bunyi hingar40

Bisikan30

9.3Frekuensi dan kelangsinganLangsing membezakan antara bunyi yang rendah dan tinggi. Bila seorang penyanyi menyanyi dengan not yang berlainan, kita boleh mendengar perbezaan antara dua bunyi itu kerana kelangsingannya adalah berbeza.

Rajah 9.3 Kawasan mampatan dan regangan tala bunyiFrekuensi adalah bilangan gelombang dalam satu unit masa di mana satu jarak gelombang adalah satu mampatan dan satu regangan. Apabila seorang penyanyi menyanyi dengan not yang sama, kita dengar lagu itu berbeza kerana frekuensinya berlainan.Unit frekuensi adalah hertz. Satu hertz adalah bilangan kitaran satu mampatan dan satu regangan dalam satu saat. Bunyi tinggi mempunyai frekuensi tinggi sementara bunyi rendah mempunyai frekuensi rendah. Contohnya, petir mempunyai frekuensi 50 hertz, sementara wisel mempunyai frekuensi 1,000 hertz.Hanya gelombang bunyi antara 20 Hz to 20 kHz memulakan impuls saraf yang diterjemahkan oleh otak manusia sebagai bunyi. Jika f lebih rendah daripada 20 Hz adalah dalam kawasan infrasonik (e.g gelombang yang hasilkan oleh gempa bumi, angin dan pola angin) di mana beberapa sesetengah binatang seperti gajah dan lembu boleh mendengar dan memberi amaran awal tentang gangguan cuaca contohnya Bunyi yang lebih daripada 20 kHz adalah kawasan gelombang ultrasonic. Gelombang ultrasonik boleh dikesan oleh binatang-binatang seperti anjing (melebihi 45 kHz, kucing 70 kHz, kelawar 100kHz)

9.4Resonan

Apabila satu alat muzik dipetik atau dipalu; ia akan bergetar. Tenaga akan dipindahkan kepada alat itu dan ia akan bergetar dengan satu frekuensi yang dipanggil frekuensi aslinya.

Satu objek yang bergetar dengan frekuensi aslinya boleh memaksa objek kedua yang mempunyai frekuensi asli yang sama untuk bergetar sama. Keadaan ini dinamakan resonans.

Tacoma Narrows Bridge di Washington(i)Gelas yang pecah(ii) Jambatan runtuhRajah 9.4 Fenomena resonans

Sebuah gelas mempunyai frekuensi asli yang mana ianya bergetar. Seorang penyanyi boleh memecahkan gelas tersebut dengan menyanyi dengan not yang sama frekuensi. Frekuensi yang sama ini menyebabkan tenaga dipindahkan daripada bunyi ke gelas sehingga getaran sangat kuat lalu ia pecah. Ini dinamakan resonans.

Jambatan ini direka bentuk dengan satu frekuensi asli yang sama dengan frekuensi yang dihasilkan oleh bunyi yang melaluinya. Hasilnya, setiap kali angin bertiup, jambatan itu akan mula berguling dan berayun, menghasilkan resonan yang tidak dapat dikawal disebabkan frekuensi asli ini. Dua bulan selepas pembinaan pada akhir tahun 1940's, gerakan ini menyebabkan jambatan runtuh dengan dramatik sekali.9.5Mengesan gelombang tekanan

Bunyi sebagai gelombang tekananTekananC: mampatan R: reganganMasaRajah 9.5

Oleh kerana gelombang bunyi terdiri daripada pengulangan pola tekanan tinggi dan tekana rendah yang bergerak melalui medium, ia kadang kala dikenali juga sebagai gelombang tekanan.

Jika pengesan, (telinga manusia atau alat ciptaan manusia) digunakan untuk mengesan gelombang bunyi, ia boleh mengesan peruabahan dalam gelombang tekanan apabila bunyi memberi kesan terhadap alat pengesan. Bila gelombang tekanan sampai ke telinga, satu siri kawasan tekanan tinggi dan rendah memberi kesan kepada gegendang telinga Ketibaan berterusan kawasan tekanan tinggi dan rendah menyebabkan gegendang telinga kepada gerakan getaran

Tekanan bunyi boleh diukur menggunakan mikrofon di udara dan hydrofon di air. Unit SI untuk tekanan bunyi adalah pascal (simbol: Pa).

Rajah 9.6 Hydrofon dan Mikrofon

9.6 Kualiti bunyi

Bunyi mempunyai kualiti yang membenarkan telinga untuk mengenal pasti bunyi bunyi-bunyi yang mempunyai nada, kekuatan dan frekuensi yang berlainan. Alat-alat muzik yang berlainan mempunyai kualiti bunyi yang berlainan.

Rajah 9.8Kualiti bunyi pelbagai alat muzik

9.7Menghasilkan muzik

Alat-alat muzik menghasilkan bunyi dalam berbagai cara, namum setiap alat musik menggunakan beberapa ciri-ciri asas bunyi.

Fizik kepada muzik mengkaji bagaimana bunyi yang menarik dan sedap boleh dihasilkan oleh aktiviti bertali, instrumen turus udara and alat genderang (percussion). Muzik boleh dihasilkan hanya dengan kita meniup tabung uji yang mempunyai turus-tururs udara yang berlainan panjang

Rajah 9.9Menghasilkan alat muzik

injapjubir

Rajah 9.10Alat-alat muzik bertali dan berjubir

Alat muzik bertali, contohnya biola mempunyai empat tali. Setiap tali ditala kepada not-not berlainan. Ia dimain samada menggunakan busur atau dipetik menggunakan jari. Alat muzik yang ditiup melalui jubir (mouthpiece) membolehkan pemuzik menekan injap-injap untuk mengubah panjang turus udara, lalu menghasilkan not-not berlainan.

Perbezaan muzik dan bunyi bising

Bunyi mempunyai nada (pitch) yang boleh dikenalpasti, tone yang sedap, pola yang berulang-ulang (lihat rajah 9.11A). Bunyi bising tidak mempunyai nada, tone yang tidak enak dan tidak ada ritma (rajah 9.11B)

MuzikBunyi bising

Rajah 9.11Perbandingan kualiti bunyi muzik dan bunyi bising

9.8Contoh soalan dan latihan

1. Perhatikan kejadian dan terangkan fungsi contoh bagaimana pembesar suara berfungsi? 2. Mengapa panjang tali-tali pada piano berbeza? 3. Mengapa gelas kaca pecah apabila beberapa not muzik dihasilkan?4. Bagaimanakah musik dan bunyi bising berbeza?

9.9Rujukan

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/sound/tralon.htmlhttp://galileo.phys.virginia.edu/outreach/8thGradeSOL/WavePitchFrm.htm

TOPIK 10

TERMOMETRI DAN TERMOMETER

Sinopsis

Haba merupakan suatu bentuk tenaga yang amat diperlukan dalam kehidupan manusia. Ia membekalkan tenaga untuk membuat badan kita panas, memasak makanan serta membolehkan pengeluaran benda-benda yang berguna kepada manusia. Dalam topik ini, anda akan didedahkan kepada konsep keseimbangan dan termometri, skala suhu, jenis-jenis termometer serta keseimbangan terma.

Hasil Pembelajaran

1. Menerangkan konsep keseimbangan dan termometri.2. Membanding beza skala suhu Celcius dan Kelvin. 3. Menukar suhu dari satu skala ke skala yang lain. 4. Memberi contoh jenis-jenis termometer dan membincangkan bagaimana ia digunakan untuk mengukur suhu.

Gambaran Keseluruhan

Rajah 10.1 Gambarajah keseluruhan isi kandungan

Isi Kandungan10.1Keseimbangan dan termometriSuhu suatu objek menunjukkan darjah kepanasan objek itu. Haba ialah tenaga yang mengalir dari objek yang lebih panas ke objek yang lebih sejuk.Termometri ialah sains mengukur suhu sistem atau keupayaan sistem untuk memindahkan haba ke satu sistem lain. Kadar pindahan tenaga terma dari satu jasad yang lebih panas ke jasad yang lebih sejuk akan berterusan sehingga kadar pindahan haba menjadi sama rata. Maka kedua-dua jasad akan mempunyai suhu yang sama. Kedua-dua jasad tersebut dikatakan telah mencapai keseimbangan terma.Buat Nota

Untuk lebih memahami keseimbangan terma, sila baca nota-nota dalam laman web berikut: http://physics.about.com/od/thermodynamics/p/thermodynamics.htm Sila baca juga Physics: Principles and Problems Terbitan Glencoe Bab 12 Thermal Energy Buat nota ringkas mengenai keseimbangan terma.

10.2Skala suhu: Celcius dan Kelvin

Rajah 10.2 Perbandingan skala suhu

Rajah 10.3 Takat didih dan takat lebur pelbagai skala suhu10.3Jenis TermometerSifat fizikal bahan yang berubah dengan suhu dikenali sebagai sifat termometri bahan itu. Termometer adalah suatu alat pengukur suhu yang dibina dengan berdasarkan sifat termometri yang tertentu misalnya isipadu cecair, tekanan gas, daya gerak elektrik dan rintangan dawai logam.Termometer merkuri merupakan suatu termometer yang dibina dengan berdasarkan sifat isipadu merkuri yang boleh berkembang dengan banyak apabila suhu berubah. Sesuatu termometer yang dibina akan ditentukur dengan berdasarkan takat suhu yang tertentu. Termometer merkuri adalah ditentukur berdasarkan takat suhu didih air(100C) dan takat beku air (0C). Antara dua takat suhu itu, julat antara dua takat itu telah dibahagi kepada 100 bahagian dengan sebahagian bersamaan dengan 1C. Tahukah anda apakah skala suhu SI dan hubungan antara suhu SI itu dengan skala suhu Celsius? Buat Nota

Untuk lebih memahami tentang jenis termometer, skala dan ukuran suhu, sila baca maklumat terkandung dalam laman web berikut: http://www.saburchill.com/physics/chapters/0097.htmlhttp://physics.about.com/od/glossary/g/temperature.htm Sila baca juga Physics: Principles and Problems Terbitan Glencoe Bab 12 Thermal EnergyBuat nota ringkas mengenai jenis termometer, skala dan ukuran suhu.

Fikir

Layari internet untuk mencuba soalan berkaitan dengan tenaga haba. Berikut adalah suatu sumber web yang anda boleh membuat latihan secara interaktif dalam topik tenaga habahttp://glencoe.mcgraw-hill.com/sites/0078807220/student_view0/chapter12/interactive_tutor.html

Rujukan:http://www.saburchill.com/physics/chapters/0097.html(Skala Suhu Celsius)http://www.saburchill.com/physics/chapters/0098.html(Teori Kinetik Jirim)http://physics.about.com/od/thermodynamics/p/thermodynamics.htm(Takrifan keseimbangan terma, pindahan haba)http://physics.about.com/od/glossary/g/temperature.htm(Takrifan suhu, skala suhu dan termometri)http://physics.about.com/od/thermodynamics/f/heattransfer.htm(Kaedah pindahan haba)

Zitzewitz,P.W.(2002) Physics: Principles and Problems. Ohio: Glencoe/McGraw Hill. (Chapter 12 Thermal Energy)

TOPIK 11

CAHAYA

Sinopsis:

Kita dapat melihat objek kerana cahaya dipantulkan atau dikeluarkan olehnya. Cahaya dikeluarkan oleh objek bersinar, lampu kalimantang, televisyen atau LED. Namun sumber utama cahaya adalah matahari. Cahaya dari matahari bukan sahaja dipantulkan oleh cermin atau kertas putih, tetapi oleh bulan, pokok dan mungkin juga oleh kain yang gelap. Kita melihat objek kerana cahaya bergerak dari objek ke mata kita. Lintasan lurus cahaya yang dipanggil sinar cahaya mewakili lintasan sempit cahaya. Kajian sinar-sinar cahaya ini membolehkan kita mengkaji pantulan dan pembiasan cahaya.

Hasil Pembelajaran:1. Membincangkan pantulan dan cermin2. Membincangkan pembiasan dan kanta3. Membincangkan struktur dan prinsip kerja mikroskop dan teleskop

Gambaran Keseluruhan

Rajah 11.1 Gambarajah keseluruhan isi kandungan

11.1 Pantulan dan Cermin

Hukum Pantulan

Pantulan cahaya pada permukaan yang licin adalah seragam, sementara permukaan kasar dan tidak seragam akan mencapah dan berselerak.

Dua asas hukum pantulan:- Sudut tuju, i sama dengan sudut biasan, r.- Sinar tuju, sinar pantulan dan garis normal berada pada satah yang sama.

Cermin satah

Cermin dapat membentuk imej kerana cahaya dari objek yang ditujukan kepadanya dipantulkan balik ke mata kita.

Rajah 11.2

Latihan

Uji kafahaman anda dengan mencuba tutorial interactive pada laman web berikut:http://glencoe.com/olc_games/game_engine/content/gln_sci/ppp_09/ch17/ch17_1/index.html

Cermin Melengkung:

Terdapat dua jenis cermin melengkung iaitu cermin cekung dan cermin cembung. Apabila sinar cahaya yang selari terkena permukaan cermin cekung, sinar-sinar cahaya akan difokuskan pada satu titik fokus (Rajah 11.3a).

(a) (b)Rajah 11.3 Rajah sinar cermin melengkung

Apabila sinar cahaya yang selari terkena cermin cembung, sinar-sinar cahaya akan dicapahkan (Rajah11.3b)

Pusat kelengkungan, C suatu cermin ialah pusat sfera dari mana cermin itu dihasilkan. Jejari kelengkungan, r adalah jarak antara pusat sfera dengan permukaan cermin.

Cari maklumat bagaimana melukis rajah sinar untuk pelbagai kedudukan objek dari cermin cekung dan cermin cembung. Nyatakan ciri-ciri imej objek yang dipantulkan. Gunakan link di bawah untuk membantu anda.http://en.wikipedia.org/wiki/Convex_mirrorUsing Light.docMengumpul Maklumat

11.2 Pembiasan dan Kanta

Pembiasan difinisikan sebagai pembengkokan cahaya bila ia melalui satu medium ke medium lain yang mempunyai ketumpatan berbeza.

Rajah 11.4 Fenomena pembiasan cahaya

Indeks biasan, n bagi suatu bahan adalah:

n = laju cahaya dalam vakum atau udara, c laju cahaya dalam medium,v

n = sin i sin r

Nilai indeks biasan adalah berbeza-beza untuk bagi bahan berbeza seperti ditunjukkan dalam Jadual 11.1.

BahanIndeks Biasan, n

Udara1.00

Air1.33

Perspeks1.49

Kaca1.48-1.96

Intan2.42

Jadual 11.1

Kanta cembung dan kanta cekung

Sinar-sinar selari akan terbias dan bertumpu ke satu titik yang dipanggil titik fokus.

Rajah 11.5 Rajah sinar kanta cebung

Cahaya selari yang memasuki kanta cekung akan akan terbias dan mencapah keluar selepas melalui kanta cekung.

Rajah 11.6 Rajah sinar kanta cekung

Cari maklumat tentang rajah sinar kanta cembung dan kanta cekung pada pelbagai kedudukan objek dan nyatakan ciri-ciri imej pada kedudukan-kedudukan tersebut. Laman web berikut boleh membantu: http://www.glenbrook.k12.il.us/GBSSCI/PHYS/class/refrn/u14l5da.htmlMengumpul Maklumat

11.3 Mikroskop dan Teleskop

Kanta-kanta boleh digunakan untuk menghasilkan alat-alat optik. Antaranya, mikroskop majmuk dan teleskop astronomi boleh dibina melalui susunan dua kanta cembung yang berlainan kuasa.

Rajah sinar mikroskop majmuk

Rajah 11.7 Rajah sinar mikroskop majmuk

Rajah sinar teleskop astronomi

Rajah 11.8 Rajah sinar teleskop astronomi

Fikirkan bagaimana susunan kanta-kanta cembung boleh menghasilkan satu kanta cembung dan kanta cekung. Laman web di bawah mungkin boleh membantu anda:http://www.saburchill.com/physics/chapters3/0018.htmlhttp://physics.bu.edu/~duffy/PY106/Instruments.htmlFikir

Rujukan:

http://en.wikipedia.org/wiki/Convex_mirror (Rajah sinar)http://www.glenbrook.k12.il.us/GBSSCI/PHYS/class/refrn/u14l5da.html(kanta)http://www.saburchill.com/physics/chapters3/0018.htmlhttp://physics.bu.edu/~duffy/PY106/Instruments.html (Mikroskop dan teleskop)http://www.phy.ntnu.edu.tw/ntnujava/index.php?topic=16.0(Pantulan dan Biasan melalui animasi Gelombang cahaya) Zitzewitz,P.W.(2002) Physics: Principles and Problems. Ohio: Glencoe/McGraw-Hill.(Chapter 18 Mirrors and Lenses)

TOPIK 12

LITAR ELEKTRIK DI RUMAH

Sinopsis:

Elektrik memainkan peranan yang penting dalam kehidupan seharian kita. Walau bagaimanapun, ia boleh mendatangkan bahaya yang besar jika tidak mengamalkan langkah-langkah keselamatan semasa menggunakannya.

Terdapat dua jenis litar di dalam pendawaian elektrik di rumah iaitu litar sesiri dan selari. Beberapa alat-alat keselamatan didapati di dalam pendawaian elektrik untuk melindungi pengguna daripada terkena renjatan elektrik.

Hasil Pembelajaran:1. Membincangkan Hukum Ohm. 2. Membina litar-litar sesiri dan selari dan gabungan litar sesiri dan selari.3. Memerihalkan alat keselamatan yang digunakan dalam litar elektrik. 4. Membincangkan kelebihan dan kekurangan menggunakan litar sesiri dan selari.5. Menerangkan bagaimana kecerahan berhubungkait dengan sambungan lampu-lampu mentol di dalam litar.

Gambaran Keseluruhan

Rajah 12.1 Gambarajah keseluruhan isi kandungan

Isi Kandungan

12.1Gabungan litar sesiri dan selari

Terdapat dua cara asas untuk menyambung lebih dari dua komponen litar iaitu litar sesiri dan litar selari.

Litar sesiri

Rajah 12.2 Susunan sesiriLitar selari

Rajah 12.3 Susunan selari

Gabungan litar sesiri dan litar selari

Rajah 12.4 Gabungan litar sesiri dan selari12.2Hukum OhmHukum Ohm menyatakan bahawa pada suhu tetap, arus yang melalui konduktor diantara 2 titik adalah berkadar langsung dengan beza keupayaan (i.e. kejatuhan voltan atau voltan) merentas dua titik.

Persamaan matematik yang menerangkan hubungan ini adalah:

Jika 2 kuantiti diketahui, kuantiti yang ke 3 mudah untuk ditentukan. Jika bateri membekalkan voltan 1.5 volt dan lampu mempunyai rintangan 5 ohms, maka arus dalam litar boleh ditentukan.

Dengan menggunakan persamaan

Masukkan nilai2:

Ampere

Penentuan voltan, arus atau rintangan menggunakan Hukum Ohm

Hukum Ohm

Hukum Ohm dan litar sesiri

Litar Sesiri

Litar sesiri:Voltan = Jumlah semua voltan.Semua komponen berkongsi arus yang sama.Rintangan = Jumlah rintangan

Hukum Ohm dan litar selari

Litar Selari

Litar selari: Semua komponen berkongsi voltan yang sama Jumlah arus = Kesemua cabang arus Jumlah rintangan = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3+.

Aplikasi Hukum Ohm di dalam litar

Semasa menganalisis sebarang litar kompleks, mula-mula kira rintangan berkesan. Rintangan berkesan beban sesiri adalah hanya menjumlahkan semua rintangan.

Berapakah jumlah rintangan berkesan di dalam litar di bawah?

Petunjuk:Mula-mula kira jumlah rintangan selari iaitu 1/RJ = 1/R2 + 1/R3Kemudian jumlahkan, Rberkesan = R1 + RJ

Contoh

Dengan menggunakan rajah litar di bawah, kira rintangan berkesan, voltan yang merentasi setiap rintangan dan arus.

Kombinasi litar sesiri dan selari

12.3Aplikasi litar

Rajah 12.5 Gabungan litar sesiri dan selari di dalam komponen elektronik

12.4Keselamatan dalam litar

Untuk mengelakkan kerosakan harta dan bahaya dalam kehidupan, litar-litar di dalam rumah dibina dengan ciri-ciri keselamatan. Antara peralatan keselamatan yang terdapat di rumah ialah palam 3 pin, fius, pemutus litar, rod kilat dan palam 3 pin. Kebanyakan peralatan dijual dengan palam yang telah dipasang. Kabel daripada peralatan biasanya mengandungi 3 wayar. Wayar dibuat daripada kuprum yang disalut dengan pelindung plastik.

Pencengkam kabelHidupBumiFiusNeutralRajah 12.6 Palam 3 pin

Pelindung dibuat daripada plastik dan diwarnakan: Wayar hidup perang. Wayar neutral - biru Wayar bumi hijau dan kuning (Pelindung) Wayar hidup dan neutral membawa arus ke litar. Ketiga-tiga wayar dilindung oleh pelindung luar yang dibuat daripada plastik kenapa?

Palam 3 pin mempunyai ciri ciri berikut: Pencengkam kabel, untuk mencengkam pelindung luar kabel dan mengelakkan daripada tertarik keluar daripada palam. Ketiga-tiga pin dibuat daripada loyang, Fius Bekas dibuat daripada plastik

12.5Contoh soalan dan latihan

1.Bagaimana rod kilat melindungi bangunan? 2.Apakah alat2 keselamatan yang digunakan di dalam litar elektrik?

12.6Rujukan

1.http://www.autoshop101.com/trainmodules/elec_circuits/circ109.html2.http://www.allaboutcircuits.com/vol_1/chpt_5/1.html3.http://physics.bu.edu/py106/notes/Circuits.html

TOPIK 13

KEELEKTRIKAN DAN KEELEKTROMAGNETAN

Sinopsis:

Pelbagai peralatan elektrik di rumah menggunakan kuasa elektrik dan motor. Topik ini memberi pendedahan dan kefahaman tentang daya dan arus dalam medan magnet serta bagaimana prinsip ini digunakan di dalam operasi motor elektrik serta monitor TV.

Hasil Pembelajaran:

1. Menerangkan daya ke atas arus di dalam medan magnet. 2. Menerangkan daya ke atas satu zarah bercas. 3. Menerangkan bagaimana operasi motor elektrik dan pertukaran tenaga yang berlaku di dalamnya. 4.Menyenaraikan peralatan elektrik di rumah yang menggunakan elektrik. 5. Menyenaraikan peralatan elektrik di rumah yang menggunakan motor. 6. Menerangkan bagaimana monitor TV berfungsi.

Gambaran Keseluruhan

Rajah 13.1 Gambarajah keseluruhan isi kandungan

Isi Kandungan

13.1Penghasilan daya (F) akibat saling tindakan antara konduktor yang membawa arus (I) dengan medan magnet (B)

Dawai membawa arus, I

Arah Daya, FRajah 13.2

Satu dawai yang membawa arus (konduktor) yang diletakkan di antara dua magnet kekal akan bertindak dengan medan magnet untuk menghasilkan daya yang menyebabkan konduktor itu bergerak. Fenomena ini adalah disebabkan :(i)Magnet ada medan magnet (ii)Konduktor pembawa arus mempunyai medan magnet. (iii) Interaksi antara medan magnet dengan medan magnet konduktorberarus menyebabkan dawai mengalami daya mekanikal lalu bergerak. Arah gerakan daya ditentukan menggunakan Hukum Tangan Kiri Fleming.

MedanJari TelunjukPenentuan arah daya

ArusJari HantuDayaIbu JariRajah 13.3 Hukum Tangan Kiri Fleming

Magnitud daya adalah, F = B I l Sin di mana B = ketumpatan fluks magnet, I = arus yang mengalir melalui konduktor l = panjang konduktor di dalam medan = sudut antara medan magnet dan konduktor

Bila satu konduktor lurus diletakkan berserenjang (perpendicular) dengan medan yang seragam (uniform field)=90, F = BIl

Contoh Pengiraan

Suatu arus 8.5 A yang mengalir melalui medan magnet didapati mengenakan daya275 N. Panjang daya dalam medan magnet adalah 5 cm. Apakah nilai medan magnet itu?F = Bil B

Jawapan: 0.647 T

Hubungan ini adalah benar selagi arus adalah pada sudut 90 kepada medan magnet.

Jika dawai adalah pada sudut lain kepada medan magnet, rumus perlu mengambil kira F = BIl sin

13.2Motor elektrik

Kegunaan penghasilan daya akibat saling tindakan antara konduktor yang membawa arus dengan medan magnet.

Rajah 13.4 Motor elektrik

Kegunaan motor elektrik ialah menukarkan tenaga elektrik kepada tenaga mekanikal. Alat-alat elektrik yang menggunakan motor elektrik ialah mesin basuh, mesin pengisar, kipas dan lain-lain lagi. Prinsip kerja motor elektrik (arus terus)

Rajah 13.5 Prinsip kerja motor elektrik

Motor elektrik terdiri daripada satu angker yang terdiri daripada satu angker yang boleh berputar diantara dua kutub magnet yang berlainan. Kedua-dua hujung dawai gegelung disambung kepada komutator yang disentuh dengan berus karbon.

Apabila arus dialirkan melalui gegelung, saling tindakan antara medan magnet dari angker membawa arus dengan medan magnet kekal akan berlaku. Medan lastik dihasilkan di dua belah sisi dawai gegelung. Medan lastik ini menghasilkan satu daya putaran untuk memutarkan gegelung itu. Arah daya yang bertindak ke atas angker boleh ditentukan dengan menggunakan peraturan tangan kiri Fleming. Corak medan lastik dapat dilukiskan.

Fungsi komutator berbelah dua yang dipasang pada angker adalah untuk melicinkan pertukaran arah arus dalam gegelung setiap separuh putaran supaya gegelung motor itu dapat berputar secara terus.

Lazimnya arus yang lebih besar diperlukan untuk memulakan pergerakan motor elektrik. Apabila motor sudah berputar dengan laju seragam, arus yang lebih kecil diperlukan. Ini kerana di dalam keadaan pegun, inersia gegelung motor adalah besar dan daya yang lebih besar diperlukan untuk memulakan putarannya.

Semasa gegelung motor berputar dengan laju seragam dalam medan magnet, arus teraruh dihasilkan dan mengalir dalam arah bertentangan dengan arah arus yang berpunca dari bekalan kuasa. Oleh itu, arus yang lebih kecil diperlukan untuk motor berputar dengan laju seragam.

13.3Daya atas satu zarah bercas

Jika zarah bercas dianggap sebagai cas titik, medan elektrik ditakrif sebagai daya yang di alami seunit cas: E = F/qdi mana F : daya elektrik yang dialami zarah q : cas E : medan elektrik di mana zarah itu berada

Ruang sekeliling cas elektrik mempunyai sifat yang dipanggil medan elektrik dan medan elektrik ini mengenakan satu daya ke atas objek lain yang bercas elektrik. Daya ini menyebabkan objek menolak atau menarik bergantung kepada cas yang ada pada objek.

Rajah 13.6 Medan elektrik disekitar cas titik

Daya antara zarah-zarah bercas diterangkan menggunakan Hukum Coulomb.

Satu cas pegun dalam medan magnet tidak akan mengalami mana-mana daya. Cas akan mengalami daya jika ia bergerak dalam medan magnet. Daya ini dikenali sebagai daya magnet satu cas yang bergerak. Magnitud daya magnet bergantung kepada: (a)magnitud cas, q (unit Coulomb, C)(b)halaju cas, v (unit m/s2)(c)arah pergerakan cas dalam medan magnet (d)kekuatan medan magnet, B (unit Tesla, T)Daya pada cas yang bergerak, F = qv B

F adalah maksimum bila halaju cas adalah berserenjang (perpendicular) kepada arah medan magnet. Jika cas, q bergerak dalam arah yang yang berserenjang dengan medan kepada B v sin . Maka F = qv B sin

Cas titik yang bergerak berserenjang dengan medan magnet selari, B.

Medan Magnet, BRajah 13.6

Daya ke atas cas adalah berserenjang kepada kedua-dua arah gerakan cas dan arah medan magnet.

Daya yang dialami oleh cas positif mempunyai magnitud F = Bqv

Contoh pengiraan

Satu elektron di pecutkan ke 6.0 x 106 m/s2 dipesongkan oleh medan magnet yang kekuatannya 0.82 T. Apakah daya yang bertindak ke atas elektron? Adakah daya ini berbeza bagi proton?

Jawapan:7.9 10-13 N

13.4Skrin TV

Bagaimanakah monitor TV berfungsi?

Gambar terhasil dengan menembak satu bim elektron (zarah bercas) daripada senapang elektron (electron guns) di belakang ke skrin di hadapan. Elektron dengan tenaga yang banyak, memindahkan tenaga itu ke skrin. Tenaga dipindahkan ke titik-titik fosfor di belakang skrin.

Rajah 13.8 Topeng bayang

Fosfor adalah bahan yang mengeluarkan tenaga dalam bentuk cahaya, jadi ia bercahaya. Satu topeng logam (metal mask) di belakang skrin mengandungi lubang-lubang dalam kumpulan 3 tiik fosfor. Senapang elektron untuk warna berlainan adalah pada tempat-tempat berlainan, ia menghentam lubang daripada arah-arah yang agak berlainan.

Rajah 13.8 Titik-titik fosfor

Walaupun ketiga-tiganya difokuskan pada lubang yang sama dalam topeng logam, ia akhirnya menghentam tempat-tempat berlainan pada skrin, maka menghasilkan cahaya pada titik-titik fosfor yang berlainan warna.

Untuk menuju ke bim, gegelung stering kuprum digunakan untuk menghasilkan medan magnet dalam tiub. Medan menggerakkan bim elektron secara mencancang dan mengufuk. Dengan mengenakan voltan berlainan pada gegelung stering, bim boleh di laraskan pada mana-mana titik di atas skrin. Magnet kekal memesongkan elektron yang lebih ringan supaya ia menghentam skrin.

13.5Contoh soalan dan latihan

1.Senaraikan alatan-alatan di dalam rumah yang menggunakan tenaga elektrik.2.Terangkan perubahan tenaga dalam satu motor elektrik?3.Terangkan bagaimana komutator dan berus beroperasi dalam motor elektrik.

13.6Rujukan

1.http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/magnetic/forwir2.html2.http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/magnetic/motdc.html3.http://www.s-cool.co.uk/a-level/physics/forces-in-magnetic-fields/revise-it/forces-on-charged-particles4.http://www.howstuffworks.com/tv.htm

TOPIK 14

PENJANAAN DAN PENGHANTARAN ELEKTRIK

SinopsisSetiap hari, kita menggunakan tenaga elektrik sama ada di rumah atau di tempat kerja. Penggunaan tenaga elektrik telah menjadi suatu kewajipan dalam kehidupan moden. Tahukah anda bagaimana arus elektrik dihasilkan? Bekalan arus elektrik adalah hasil daripada suatu penjana arus elektrik yang besar. Di dalam topik ini anda akan didedahkan kepada Hukum Faraday dan Hukum Lenz yang digunakan dalam penghasilan arus aruhan menggunakan konsep aruhan elektromagnet. Anda juga akan didedahkan dengan fungsi transformer.

Hasil Pembelajaran

5. Menerangkan konsep aruhan elektromagnet6. Menakrifkan Hukum Faraday 7. Mentakrifkan Hukum Lenz8. Menerang bagaimana arus elekrik boleh dijanakan.9. Membezakan antara suatu penjana at dan penjana au10. Menerangkan proses swainduktans11. Menerangkan tentang fungsi transformer

Gambaran Keseluruhan

Rajah 14.1 Gambaran Keseluruhan Isi Kandungan

Isi Kandungan

14.1 Daya Gerak Elektrik (d.g.e)Apabila kita mengkaji litar elektrik, kita belajar bahawa pam cas diperlukan untuk menghasilkan aliran arus berterusan. Keupayaan meningkat, atau voltan yang diberi kepada cas melalui pam dipanggil daya elektromotif (electromotive force emf atau daya gerak elektrik d.g.e) yang dijana. Daya gerak elektrik (d.g.e) bukan daya, ia adalah peningkatan voltan dan diukur dengan unit volt. Bila dawai digerakkan melalui medan magnet, daya bertindak ke atas cas-cas dan cas-cas bergerak dalam arah daya. Daya elektromotif (d.g.e) ini juga dinamakan sebagai tenaga elektrik yang dijana.

Daya gerak elektrik (d.g.e) bergantung kepada kekuatan medan magnet, B, panjang dawai di dalam medan magnet, l, dan halaju dawai dalam medan, v .

Jika B, v, dan arah panjang dawai berserenjang antara satu sama lain, maka:- Daya gerak elektrik (d.g.e) = Blv

14.2 Aruhan Elektromagnet

Aruhan elektromagnet adalah penghasilan daya gerak elektrik (d.g.e) dalam satu konduktor apabila terdapatperubahan fluks magnetdangerakan relatifantarakonduktordanmedan magnet. Magnitud d.g.e aruhan menurut Hukum Faraday dan arah d.g.e aruhan adalah menurut Hukum Lenz.

14.3Hukum Faraday

Hukum Faradaymenyatakan bahawa satu dge akan teraruh dalam satu litar elektrik apabila terdapat perubahan fluks magnet yang berkaitan dengan litar elektrik itu.

Magnitud dgearuhan adalah bergantung padaperubahan fluks magnet.Magnitud dge teraruh adalah berkadar langsung dengan kadar perubahan fluks magnet.

Dimana, E ialah dge teraruh. (Induced emf)

Arus elektrik boleh menghasilkan medan magnet, dan medan