sesi: mac 2018 dsm 1021: sains 1 · dengan jarak 5 m, dulang itu tidak disesarkan ke atas atau ke...

Kelas: DCV 2

PENSYARAH: EN. MUHAMMAD AMIRUL BIN ABDULLAH

DSM 1021: SAINS 1

SESI: MAC 2018

TOPIK 4.0: KERJA, TENAGA

DAN KUASA

COURSE LEARNING OUTCOMES (CLO):

Di akhir LA ini, pelajar akan boleh:

1. Menerangkan konsep Gerakan Linear, Gerakan Putaran, Kerja, Tenaga dan Kuasa dengan betul. (C2, PLO 1)

2. Menyelesaikan masalah pengiraan menggunakan konsep GerakanLinear, Gerakan Putaran, Daya, Kerja, Tenaga dan Kuasa.(C3, PLO 6)

MINGGU KE-12

TOPIK 4.0: KERJA, TENAGA DAN KUASA

Teori:4.1 Konsep Kerja

4.1.1 Mentakrifkan konsep kerja dan formula kerja

beserta unitnya4.1 .2 Menggunakan konsep kerja dan formulanya

dalam penyelesaian masalah

KERJA

• KERJA dilakukan apabila terdapat satu daya yang menyebabkan suatuobjek bergerak mengikut arah daya itu.

KERJA

Takrif: Hasil darab daya, F, dan sesaran, s, pada arah daya itu.

W = F x s

F dan s mesti dalam arah yang sama

Adakah kerja yang dilakukan ?

Unit: Joule,J atau Nm

50 km

TIADA KERJA DILAKUKAN

F

sF dan s tidak

dalam arah yang

sama

Kuantiti skalar

1 Joule ditakrifkan sebagai kerja yang

dilakukan apabila daya 1 N

menggerakkan objek sejauh 1 m

mengikut arah daya itu.

KERJA

Hasil darab daya, F dan jarak, s dalam arah yang sama dengan daya bersih.

W = F x s



Unit Joule,J atau Nm

TIADA KERJA DILAKUKAN

Tiada

perubahan s.

s = 0

http://www.animatedgif.net/cartoons/anime_hero2_e0.gif

KERJA

Hasil darab daya, F dan jarak, s dalam arah yang sama dengan daya bersih.

W = F x s



Unit Joule,J atau Nm

KERJA DILAKUKAN

F FF dan s

dalam arah

yang sama

KERJA TIDAK DILAKUKAN APABILA…

SOALAN:Johan berdiri tegak selama 20 minitdengan memegang beberapa buahbuku seberat 20 N. Berapakah kerjayang dilakukan pada buku itu?

SOALAN:Chong menolak dinding konkrit di dalam kelasnya dengan daya 20 N selama 20 minit. Berapakah kerja yang dilakukannya pada dinding itu?

PENYELESAIAN:Kerja, W = F x s

= 20 x 0 = 0

Johan dan Chong akanberasa kepenatantetapi masih tiada kerjayang dilakukan ke atasbuku atau dindingkerana objek tidakbergerak semasa dayadikenakan.

1. Daya, F, tidak bergerak.

KERJA TIDAK DILAKUKAN APABILA…2. Daya, F, pada sudut tegak (berserenjang) dengan sesaran, s.

SOALAN:Seorang pelayan berjalan sejauh 5 m sambil memegangdulang berisi makanan yang beratnya 10 N. Berapakahkerja yang dilakukan oleh pelayan terhadap dulang?

PENYELESAIAN:Pelayan itu mengenakan daya 10 N ke atas semasa diamemegang dulang. Apabila dia berjalan ke hadapandengan jarak 5 m, dulang itu tidak disesarkan ke atas atauke bawah. Oleh itu, jarak pada arah daya adalah sifar.Kerja, W = F x 0 = 0

Ini menunjukkan tiada kerja yang dilakukan terhadap dulang

Kaedah alternatif:Guna rumus: Fs kos θF=10N; s=5m; θ=90°W = 10 x 5 x 0 = 0

CONTOH:

Rajah menunjukkan Puan Aini sedang mengemop lantai menggunakan daya 9 N padasudut 60° dari lantai. Berapakah kerja yang dilakukannya selepas mengelap melalui jarak4 m?

Penyelesaian:Sudut di antara daya dengan sesaran ialah 60°.

Kerja yang dilakukan, W = Fs kos θ= 9 x 4 x kos 60°= 18 J

KERJA yang dilakukan menentang daya graviti…

Satu daya ke atas diperlukan untukmengangkat objek yang beratnya, mg newton, kepada satuketinggian h meter.

Kerja yang dilakukan adalah samadengan hasil darab daya dengan jarakyang dilalui pada arah daya itu iaitu,

Kerja yang dilakukan,= F x h= mg x h

Magnitud F adalahsama dengan beratobjek, mg tetapimempunyai arah yang bertentangan antarasatu sama lain.

CONTOH: Rajah menunjukkan sebuah kotak dengan berat mg N, diangkat oleh seorangpekerja ke atas satu tangga.

Penyelesaian:(a) Kerja yang dilakukan = Daya x sesaran pada arah daya

W = mg X h= mgh

(a) Apakah kerja yang dilakukan olehpekerja itu?

(b) Jika jisim kotak itu ialah 2 kg dantinggi tangga ialah 3.0 m, hitungkerja yang telah dilakukan olehpekerja itu.

[Ambil g = 10 m s−²]

PERINGATAN: Kerja yang dilakukan ≠ mg x atau mg x b keranadaya, F (=mg) bertindak ke arah atas setinggi h. Kerja yangdilakukan tidak bergantung pada jarak yang dilalui iaitu dan b,tetapi pada ketinggian yang dicapai.

(b) Jika m=2kg, g=10 m s−², h=3.0mKerja yang dilakukan, W = mgh

= 2 x 10 x 3.0 = 60 J

Hitungkan kerja yang dilakukan.

10 N

2 m

W = F x s

= 10 x 2

= 20 J

KERJA

W = F x S

= 30 Cos 30o x 2

= 52 J

30 N

KERJA


30o

200 cm

F mesti diambil

dalam arah S

30 Cos 30o

Dalam meter

W = F x S

= 100 Cos 50o x 5

= 321.4 J

100 N


50o

500 cm

F mesti diambil

dalam arah S

100 Cos 50o

Dalam meter

LATIHAN

MINGGU KE-13


Teori:4.2 Memahami konsep tenaga

4.2.1 Mentakrifkan konsep tenaga4.2.2 Menerangkan dan mengira tenaga keupayaan graviti, tenagakeupayaan kenyal, dan tenaga kinetik linear4.2.3 Menerangkan Prinsip Keabadian Tenaga dan menjelaskan perubahanbentuk tenaga dari satu bentuk kepada bentuk yang lain.

Konsep tenaga…

1. Tenaga dipindahkan dari suatuobjek ke objek yang lain apabilakerja dilakukan.

2. Kerja yang dilakukan merupakansatu medium perantaraan untukmemindahkan tenaga dari suatuobjek kepada objek yang lain

Tenaga Keupayaan…

• Tenaga keupayaan sesuatu objekditakrifkan sebagai tenaga yang tersimpan dalam objek keranakedudukan atau keadaannya.

• 2 jenis tenaga keupayaan:i. Tenaga keupayaan graviti

ii. Tenaga keupayaan kenyal

Tenaga Keupayaan…• Halaju malar = pecutan sifar

• Daya bersih = 0

• Bermaksud, daya, F, ke atas = berat kotak (=mg)

F = mg (dalam magnitud)

• Pergerakkan pada sesaran h untuk mengangkatkotak, maka,

Kerja yang dilakukan, W = Daya x sesaran pd arah daya

= F x s

= mg x s

= mghKerja yg dilakukan melawan daya tarikan graviti.

Kerja ditukar dlm bentuk tenaga keupayaan graviti, Ep ygtersimpan dlm kotak kerana kedudukannya pd satu ketinggian,

h di atas tanah.

TENAGA KEUPAYAAN GRAVITI

Tenaga yang disimpan dalam objek

disebabkan ketinggiannya

dari permukaan bumi

Ep = mghm = jisim,kg

g = pecutan graviti,ms-2

h = ketinggian,m

Unit Joule,J

W Ep Ep = W

Kerja yang dilakukan, W = Fs kos θ= F x h = mgh

θ ialah sudut di antara vektor daya denganvektor sesaran.Ketinggian mencancang, h = s kos θ

Maka, suatu objek yang dinaikkan padaketinggian, h akan memperoleh tenagakeupayaan graviti, Ep = mgh, yang tidakdipengaruhi oleh jarak yang dilalui oleh objektersebut.(Kerja yg sama dilakukan sekiranya bola itudigerakkan dari B ke A dan kemudian ke C.

CONTOH:

Seorang atlet lompat bergalah yang mempunyai jisim 55 kg melakukan lompatansetinggi 6.0 m. Apakah tenaga keupayaannya apabila berada pada aras paling tinggi?[Diberi g = 10 m s−²]

Penyelesaian:Tenaga keupayaan, Ep = mgh

= 55 x 10 x 6= 3300 J

TENAGA KEUPAYAAN GRAVITI

400 m

20 kgEp = mgh

= 20 x 10 x 400

= 80 000 J

= 80 kJ

Berapakah tenaga keupayaan objek ?

Ep = mgh

= 0.5 x 10 x 80

= 400 J

LATIHAN

80 m

500 g

Ep = mgh

= 0.2 x 10 x 50

= 100 J

200 g

50 m

LATIHAN


http://www.animatedgif.net/cartoons/tweety_e0.gif

TENAGA KINETIK

Tenaga yang diperolehi oleh sesuatu

objek disebabkan gerakannya

Ek = ½ m v2

Unit Joule, J

m = jisim, kg

v = halaju objek, ms-1

CONTOH:

Seorang pemain besbol melontar sebiji bola berjisim 135 g dengan kelajuan 25 ms-1.Hitung tenaga kinetik bola besbol itu.

Penyelesaian:Tenaga kinetik, Ek = ½ m v2

= ½ x 0.135 x 252

= 42.19 J

Prinsip Keabadian Tenaga• sebelum terjatuh, kelapa itu mempunyai tenaga keupayaan graviti,

Ep = mgh. Ketika itu, kelapa dalam keadaan pegun, Ek = 0.

• semasa terjatuh, Ep berkurang, manakala Ek meningkat(peningkatan halaju).

• Namun, manakala Ek dan Ep malar semasa jatuhan kelapa.

• A/p kelapa mencecah ke tanah, semua Ep ditukar kepada Ek.

• Ini adalah contoh prinsip keabadian tenaga!

Prinsip Keabadian TenagaTenaga tidak boleh dicipta atau dimusnahkan. Tenaga boleh

berubah daripada satu bentuk kepada bentuk yang lain tetapijumlah tenaga dalam sistem ini sentiasa malar.

TENAGA KINETIK

20 ms-1

1 kg

Ek = ½ mv2

= ½ x 1 x (20)2

= 200 J

http://www.animatedgif.net/animals/birds/birdtoon_e0.gif

Ep = mgh

= 0.2 x 10 x 50

= 100 J

200 g

50 m

LATIHAN


http://www.animatedgif.net/cartoons/tweety_e0.gif

CONTOH:

Sebiji durian terjatuh daripada ketinggian 8 m. Cari halaju durian itu sebelum iamencecah ke tanah.[Diberi g = 10 m s−²]

Penyelesaian:Mengikut prinsip keabadian tenaga:Tenaga kinetik yang diperoleh = Tenaga keupayaan yg hilang

½ m v2 = mgh½ x v2 = 10 x 8

v = √36= 6 m s−1

CONTOH:

Suatu bongkah 2 kg bergerak dengan halaju awal 10 m s−1 di atas permukaan kasar.Bongkah itu berhenti selepas bergerak sejauh 5 m.

Penyelesaian:(a) Tenaga kinetik, Ek =½ m u2 = ½ x 2 x 102 = 100J

Hitung(a) tenaga kinetik bongkah

itu(b) daya geseran yang

bertindak ke atasbongkah itu

(c) tenaga haba yang dihasilkan

(b) Tenaga kinetik yang digunakan utk melakukan kerjamenentang daya geseran.Tenaga kinetik asal = Kerja yg dilakukan utk mengatasi geseran

Ek = F x s

100 = F x 5

F = 20 N

(c) Tenaga haba yg diperoleh,= Tenaga kinetik yg hilang= 100 J

MINGGU KE-14


Teori:4.3 Memahami Konsep Kuasa

4.3.1 Mentakrifkan konsep kuasa4.3.2 Mengaplikasikan konsep dan formula bagi kerja, tenaga dan kuasadalam penyelesaian masalah4.3.3 Mengira kecekapan sistem mekanik

KUASA

P = W/t Unit SI: watt (W)…Js-1

Takrif: Kadar melakukan kerja atau

kadar pemindahan tenaga

W = kerja,J

t = masa,s

Kerja yang dilakukan dan tenaga ialah kuantiti skalar, maka kuasa jugaadalah kuantiti skalar.

Unit lain bg kuasa ialah kuasa kuda (horse power, hp)yg biasa digunakanutk peralatan elektrik; 1 hp = 746 W (≈ ¾ kW)

CONTOH:

Seorang pelagak ngeri yang berjisim 67 kg memanjat bumbung sebuah bangunansetinggi 50 m. Jika kuasa yang dijana olehnya ialah 7 kW, hitung masa yang diambilolehnya untuk melengkapkan aksinya.[Diberi g = 10 m s−²]

Penyelesaian:

Kuasa yang dijana pelagak ngeri = KerjaMasa

7000 = mg x ht

= 67 x 10 x 50t

t = 33,500 = 4.8 s7000

KUASA

Berapakah kuasa yang digunakan jika ia mengambil masa 2 s bagi

mengalihkan objek dibawah ?

W = F x s

= 100 x 5

= 500 J

P = W/t

= 500/2

= 250 W

100 N

5 m

Berapakah kuasa yang digunakan jika ia mengambil masa 5 s bagi

mengalihkan objek dibawah ?

W = F x s

= 100 Cos 50o x 5

= 321.4 J

P = W/t

= 321.4/5

= 64.3 W

LATIHAN

100 N

50o

500 cm

100 Cos 50o

Berapakah kuasa yang digunakan jika ia mengambil masa 2 minit

bagi mengangkat objek di bawah ?

W = F x s

= 50 x 3

= 150 J

P = W/t

= 150/(2 x 60)

= 1.25 W

LATIHAN

50 N

3 m

Kecekapan sistem mekanik

CONTOH:

Sebuah enjin petrol mempunyai kerja output sebanyak 96 kJ per minit. Apakah kuasainput jika kecekapan enjin ialah 20%?

Penyelesaian:

Kuasa output = 96 000 J = 1600 W60 s

Kecekapan = P0 (berguna) x 100%Pi

20% = 1600 x 100%Pi

kuasa input, Pi = 160 00020

= 8000 W

CONTOH:

Sebuah kren mengangkatsebuah beban berjisim500 kg sehinggaketinggian 120 m dalammasa 16 s.

Jika kuasa input ialah 45 000 W, hitung kecekapanmotor kren itu.

[Diberi g = 10 N kg-1

Penyelesaian:Tenaga output yang berguna = mgh

= 500 x 10 x120 = 600 000 J

Tenaga input = kuasa x masa= 45 000 x 16 = 720 000 J

Kecekapan = E0 (berguna) x 100%Ei

= 600 000 x 100% = 83.3%720 000

Q&A…Insya-Allah

sesi: mac 2018 dsm 1021: sains 1 · dengan jarak 5 m, dulang itu tidak disesarkan ke atas atau ke...

Documents