# jpnmelakajenamakerajaanno1 PROJEK KM2 @ KEMENJADIAN MURID MELAKA MODUL FASA 1 FIZIK TINGKATAN 5 NAMA MURID : .............................................................. NAMA KELAS :............................................................... NAMA GURU :............................................................... “PENDIDIKAN BERKUALITI, INSAN TERDIDIK, NEGARA SEJAHTERA”
# jpnmelakajenamakerajaanno1 SENARAI NAMA AHLI PANEL PEMBINA MODUL KSSM @ KM2 MATA PELAJARAN KSSM FIZIK TINGKATAN 5 NAMA GURU PANEL NAMA SEKOLAH SYAKIRAH BINTI MAT SAAD (Guru Sumber) SMK SULTAN ALAUDDIN TEW MEI YIN SMJK NOTRE DAME CONVENT AHMAD FAZLI BIN JAMIL SMK SULTAN ALAUDDIN NOR ASHIKIN BINTI MOHD KASIM SMK SULTAN MANSOR SHAH CHE ZAITUN BINTI ABDUL HALIM SMK SERI TANJONG WONG LIANG HSIEN SMJK PULAU SEBANG SALWANA BINTI SALIM SMK KLEBANG BESAR ZURAIDAH BINTI ZAINAL ABIDIN SMK SUNGAI UDANG NOR SUHAILA BINTI ABDUL SMK HANG KASTURI MARINA BINTI ISMAIL SMK MALIM NORSALAWATI BINTI ARIPIN SMK SERI PENGKALAN EDISI PERTAMA 2021 CETAKAN JABATAN PENDIDIKAN MELAKA “PENDIDIKAN BERKUALITI, INSAN TERDIDIK, NEGARA SEJAHTERA”
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 BAB 1: DAYA DAN GERAKAN II 1.1 DAYA PADUAN : Daya tunggal yang mewakili jumlah secara vektor dua atau lebih daya yang bertindak ke atas sesuatu objek. # DAYA PADUAN = DAYA BERSIH magnitud Arah - kanan (+) MENENTUKAN DAYA PADUAN & kiri (-) Dua daya bertindak ke atas satu objek pada i. Magnitud daya paduan Fp adalah hasil arah yang sama tambah dua daya. ii. Arah daya paduan, FP adalah sama arah dua daya iii. FP = 10 N + 5N = 15N ke kanan Dua daya bertindak ke atas satu objek pada i. Magnitud daya paduan Fp diperolehi arah yang bertentangan daripada hasil tambah vektor dua daya. ii. Arah daya paduan FP adalah arah daya dengan magnitud yang lebih besar. iii. Fp = - 10 N + 5 N = - 5 N ke kiri Dua daya bertindak ke atas satu objek pada i. Daya paduan FP ditentukan dengan Teorem arah yang berserenjang antara satu sama Pythagoras lain (Fp ialah hipotenus bagi rajah bersudut tegak) ii. Fp = √102 + 52 = 11.18 N iii. Arah FP ialah sudut Ѳ tan Ѳ = 5/10 Ѳ = tan-1 5/10 = 1
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Dua daya bertindak ke atas satu objek pada i. Kaedah setiga daya arah yang tidak berserenjang antara satu ii. Kaedah segiempat selari daya sama lain. • Kaedah lukisan berskala DAYA PADUAN PADA OBJEK DALAM PELBAGAI GERAKAN Objek dalam keadaan pegun • Halaju v = 0 R • Pecutan a = 0 • Daya Paduan Fp = 0 N BERAT KERETA, W = TINDAKBALAS NORMAL ,R W • Halaju adalah malar atau tidak berubah. Objek bergerak dengan halaju seragam • Pecutan, a = 0 • Daya paduan, FP = 0 N R BERAT KERETA, W = TINDAKBALAS FR NORMAL, R T TUJAHAN ENJIN, T = SERETAN, FR W • Halaju semakin bertambah. Objek bergerak dengan pecutan seragam • Pecutan, a≠ 0 • Daya paduan Fp ≠ 0 R BERAT KERETA, W = TINDAKBALAS FR T NORMAL, R W TUJAHAN ENJIN,T > SERETAN, FR DAYA PADUAN, FP = T - FR 2
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Menyelesaikan masalah; LATIHAN Kertas 1 (Objektif) 1. Rajah manakah yang menunjukkan kotak akan menjadi pegun? A B C D 2. Rjah 1 menunjukkan seorang pekerja menarik sebuah troli seberat 50 kg dengan daya 200 N. Daya geseran di antara troli dan lantai ialah 20 N. 3
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Rajah 1 Berapakah pecutan troli itu? A 0.4 m s-2 B 3.6 m s-2 C 4.0 m s-2 D 4.4 m s-2 3. Di antara berikut yang manakah menunjukkan daya paduan paling tinggi? A B C D 4. Rajah 2 menunjukkan sebuah kotak bergerak di atas permukaan yang kasar apabila ditarik oleh seorang lelaki dengan daya 50 N. Daya geseran yang bertindak ke atas koyak itu ialah 4 N. Rajah 2 Berapakah daya paduan yang bertindak ke atas kotak itu? A 34.3 N B 38.3 N C 48 N D 50 N 5. Rajah 3 menunjukkan beban 4 kg dan 8 kg digantung pada sebuah takal. Kirakan pecutan bagi beban. 4
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Rajah 3 A 3.33 m s-2 B 6.67 m s-2 C 10 m s-2 D 20 m s-2 Kertas 2 (Bahagian A) 1 Rajah 1 menunjukkan blok kayu berjisim 2 kg ditarik dengan tali yang menggunakan daya 5 N pada permukaan mendatar pada halaju malar. Daya yang dikenakan membuat sudut 50° kepada permukaan mendatar. Rajah 1 (a) Hitung daya mendatar yang bertindak ke atas blok kayu itu. [2 markah] (b) Apakah magnitud daya geseran yang bertindak ke atas blok kayu? ……………………………………………………………………………………………………… [1 markah] (c) Eksperimen diulang dengan tali yang ditarik oleh daya mendatar 10 N. (i) Dengan mengandaikan daya geseran yang bertindak adalah sama, hitung pecutan blok kayu itu. [2 markah] (ii) Cadangkan bagaimana untuk meningkatkan pecutan blok kayu jika ditarik melalui daya yang sama. 5
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 ………………………………………………………………………………..……………… …………………………………………………………………………………..…………… [1 markah] (d) Satu daya 12 N dan daya lain 5 N, kedua-duanya bertindak pada titik yang sama. Jika dua daya bertindak berserenjang antara satu sama lain, hitungkan magnitud daya paduan yang terhasil. [2 markah] 2 Rajah 2 menunjukkan seorang budak lelaki menolak kotak yang berjisim 20 kg dengan daya 30 N. Keadaan ini menyebabkan kotak bergerak dengan halaju seragam 0.2 m s-1. Rajah 2 (a) Apakah daya paduan yang bertindak ke atas kotak? ……………………………………………………………………………………………………… [1 markah] (b) Apakah daya geseran yang bertindak ke atas kotak? ……………………………………………………………………………………………………… [1 markah] (c) Jika budak lelaki itu menolak kotak dengan daya 70 N, apakah daya paduan yang bertindak ke atas kotak? ……………………………………………………………………………………………………… [1 markah] (d) Kirakan pecutan bagi kotak? [2 markah] (e) Jika budak lelaki itu menambahkan sebuah kotak yang berjisim 20 kg, kirakan pecutan baharu bagi kotak tersebut? Kertas 2 (Bahagian C) [3 markah] 6
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 1. Seorang pelumba basikal menyertai perlumbaan merentas desa yang diadakan di Eropah semasa musim sejuk apabila suhunya berada antara - 4°C dan 5°C. Jadual 1 menunjukkan ciri-ciri bagi empat jenis tayar basikal P, Q, R dan S yang dipilih oleh pengarah teknikal kejohanan. Jenis Ketumpatan Lebar tayar/cm Kadar Kadar tayar kerapuhan pengembangan P Tinggi 35 Tinggi Rendah Q Sederhana 30 Sederhana Tinggi R Rendah 25 Rendah Rendah S Tinggi 20 Rendah Sederhana Jadual 1 (a) Apakah yang di maksudkan dengan pecutan? ………………………………………………..………………………..………………………… [1 markah] (b) Apakah cara paling sesuai untuk mengurangkan rintangan udara kepada pelumba basikal? ……………………………………………………………………………………….…………… ……………………………………………………………………………………….…………… ……………………………………………………………………………………………….…… …………………………………………………………………………………….……………… …………………………………………………………………………………….……………… [4 markah] (c) Berdasarkan kepada maklumat pada Jadual 1, terangkan kesesuaian setiap ciri untuk digunakan dalam pertandingan. Kemudian tentukan jenis tayar yang paling sesuai untuk pertandingan. Berikan sebab pemilihan anda. 7
CIRI-CIRI |MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 SEBAB [10 markah] (d) Seorang pelumba mempunyai jisim 60 kg menunggang basikal menaiki bukit dengan kecerunan 30°pada pecutan 2.0 m s-2. Apakah daya yang diperlukan untuk melepasi bukit apabila daya geseran yang bertindak ialah 100 N? [5 markah] 8
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 1.2 LERAIAN DAYA Satu DAYA boleh dileraikan kepada dua komponen yang arahnya berserenjang antara satu sama lain. a) Komponen mengufuk, Fx b) Komponen menegak, Fy Sama seperti kaedah segi empat selari vektor, kedua-dua komponen ini boleh digambarkan dalam gambar rajah leraian vektor seperti ditunjukkan di bawah. LERAIAN DAYA Daya mengufuk, Fx = F kos ѳ CONTOH Daya menegak Fy = F sin ѳ Daya mengufuk, Fx = 5 kos 35° Daya menegak Fy = 5 sin 35° CONTOH PENYELESAIAN OBJEK YANG DITARIK ATAU DITOLAK PADA SATU SUDUT CONDONG Seorang budak sedang menarik sebuah troli dengan daya 70N pada arah 20° dari lantai mengufuk. Daya ini boleh dileraikan kepada dua komponen yang berserenjang iaitu komponen mengufuk yang gerakan troli kekiri dan komponen menegak keatas Y. Kira Fy dan Fx Daya mengufuk, Fx = 70 kos 20° Daya menegak, Fy = 70 sin 20° 9
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 CONTOH PENYELESAIAN W=mg =40 x10 SATAH CONDONG = 400N Sebuah kotak berjisim 40kg berada atas satah condong 20°.Daya geseran bertindak antara Komponen berat selari dengan satah kotak dengan satah condong ialah 150N. Wx=W sin 20°= 400sin 20°= 136.8N Komponen berat serenjang dengan satah Wy=W kos 20°= 400 kos 20°= 373.9N Daya paduan yang bertindak keatas objek: F= Wx - daya geseran. NOTA Jika Wx< daya geseran:objek pegun Jika Wx= daya geseran:daya paduan 0 JIka Wx >daya geseran:objek memecut kebawah. Daya mengufuk, Daya menegak Fx = 100 kos 30° -5 Fy = 100 sin 30° - 0 = 86.6 - 5 = 50 N = 81.6 N CONTOH PENYELESAIAN Naim menarik sebuah kotak. Kira Lerai komponen mengufuk kerana kotak bergerak pecutan kotak itu kekanan disebabkan oleh daya daya arah mengufuk. Fx – 5 = ma F kos 60° - 5 = 4a 15 - 5 = 4a 10/4 = a a = 2.5 m s-1 10
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 LATIHAN Kertas 1 (Objektif) 1 Rajah menunjukkan menunjukkan daya-daya dalam keseimbangan kecuali A 12 N 12 N 13 N 5N B 12N 12N C 12N 12N D 2 Rajah yang manakah menunjukkan dengan betul hasil tambah daya 6 N dengan daya 8 N? A 6N 10 8N 6N B 10 N 8N C 10 6N N 8N D 10 6N N 8N 11
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 3 Yang mana antara berikut menunjukkan situasi daya tidak seimbang? A Sebuah lori bergerak dengan halaju seragam B Sebuah bingkai gambar digantung di dinding C Seorang penerjun payung terjun memecut ke bawah D Sebuah sampan terapung di atas air 4 Objek yang manakah bergerak dengan pecutan paling besar? A B C D 12
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 5 Rajah 1 menunjukkan sebuah pemberat, W tergantung oleh dua tali. Gambar rajah vektor yang manakah mewakili tindakan daya T1, T2 dan W pada pemberat itu? Rajah 4 AB CD 6 Manakah daya-daya menunjukkan tiga daya 3 N, 4 N dan 5 N dalam keseimbangan? AB CD 13
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Kertas 2 (Bahagian A) 1 Rajah 1.1 menunjukkan bola logam berjisim 0.4 kg digantung dengan suatu tali. Bola logam itu berada dalam keseimbangan daya-daya X dan Y. Rajah 1.1 (a) Apakah maksud keseimbangan daya? ………………………………………………………………………………………………..…. [1 markah] (b) Pada Rajah 1.1, namakan daya-daya X dan Y yang bertindak ke atas tali dan bola logam itu. X: …………………………………………………………………………………………….…. Y: …………………………………………………………………………………………..…… [2markah] (c) Bola logam itu kemudian ditarik oleh suatu daya tarikan, F, pada sudut ϴ 30o dari garis tegak seperti ditunjukkan dalam Rajah 1.2 sehingga bola itu berada dalam keseimbangan tiga daya. Rajah 1.2 (d) Menggunakan Rajah 1.2, (i) lukis satu segitiga daya yang berlabel. [2 markah] 14
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 (ii) hitung magnitud daya tarikan, F. [1 markah] 2 Rajah 2 menunjukkan sebatang tiang bendera berjisim 20 kg disokong oleh dua utas tali yang tidak kenyal yang serupa. Rajah2 (a) Pada Rajah 2, tanda dan namakan dua daya yang bertindak ke atas tiang bendera. Label kedua-dua daya itu dengan simbol M dan N. [2 markah] (b) Hitung magnitud bagi kedua-dua daya, M dan N. M: N: [4 markah] 3 Rajah 3.1 Rajah 3.1 menunjukkan dua orang budak lelaki sedang menolak sebuah kotak yang besar.Selepas beberapa ketika,kotak itu masih berada di dalam keadaan pegun. Diagram 3.2 menunjukkan sebuah kapal terbang bergerak ke hadapan dengan halaju seragam pada suatu ketinggian yang tetap. Rajah 3.2 15
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 (a) Berdasarkan situasi dalam Rajah 3.1 dan Rajah 3.2 (i) Nyatakan kesamaan tentang magnitud dan arah bagi daya-daya F1 dan F2, dan F3 dan F4. Magnitud : …….………………………………………………………………...…... Arah : ……..……..…………………………………………………..…………..….. [2 markah] (ii) Berapa daya bersih bagi kedua-dua situasi? [1 markah] (b) (i) Suatu kapal terbang lain mempunyai F3 lebih besar daripada F4. Terangkan pergerakan kapal terbang ini. …………………………………………………………………………………………… [1 markah] (ii) Terangkan jawapan di14(b)(i). ……………………………………………………………………….……….…………… …………………………………………………………………………..………………... [1 markah] 4 Rajah 4.1 dan Rajah 4.2 menunjukkan dua cermin yang serupa digantung pada dinding menggunakan tali yang sama panjang. Rajah 4.1 Rajah 4.2 Kedua-dua cermin itu berada dalam keadaan keseimbangan. Jisim bagi setiap cermin ialah 2 kg. Setiap tali itu boleh menampung daya maksimum 15 N. (a) Apakah maksud keadaan keseimbangan? …………………………………………………………………………………………………. [1 markah] (b) Berapakah berat mana-mana satu cermin itu? ……………………………………………………………………………………………….….. [1 markah] (c) Pada ruang di bawah, lukis rajah segitiga keseimbangan daya bagi tindakan daya ke 16
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 atas cermin dalam Rajah 4.1 dan Rajah 4.2. Rajah 4.1 Rajah 4.2 [2 markah] (d) T1 dan T2 masing-masing ialah daya tegangan tali yang bertindak ke atas cermin dalam Rajah 4.1 dan Rajah 4.2. (i) Pada ruang di bawah, lukis lukisan berskala segitiga keseimbangan daya untuk menentukan nilai T1 danT2. [Gunakan skala 1 cm : 2 N] T1 = ………………… cm = ………………….. N T2 = ………………… cm = ………………….. N (ii) Berdasarkan jawapan di (d)(i), kaedah menggantung cermin yang manakah paling sesuai? Beri satu sebab bagi jawapan anda. …...…………………………………………………………………………………….…… [2 markah] 17
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 1.3 KESEIMBANGAN DAYA 1. MAKSUD KESEIMBANGAN DAYA # Apabila suatu objek berada dalam keseimbangan daya, daya paduan adalah sifar. # Objek berada samaada dalam keadaan rehat atau bergerak dengan halaju seragam. Dua keadaan dimana objek berada dalam Dua keadaan dimana objek berada dalam keseimbangan daya keseimbangan daya. CONTOH Terangkan mengapa Nazri yang berjisim 40kg meluncur turun terowong luncur apabila sudut kecondongan 30° dan berada dalam keadaan pegun apabila sudut kecondongan 17.5°. Daya geseran pada kedua dua terowong ialah 120 N. Kecondongan 30° Wc =400 x sin 30° =200N Wc > daya geseran Daya paduan bertindak Kecondongan 17.5° Wc= 400 sin 17.5° = 120N Wc = daya geseran Didapati, daya paduan sifar atau daya seimbang. 1. Lakar segi tiga daya bagi tiga daya yang berada dalam keseimbangan. Tentukan daya paduan dan arah daya paduan yang bertindak pada objek Tentukan daya paduan dan arah daya paduan yang bertindak pada objek 18
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 LATIHAN Kertas 1 (Objektif) 1 Rajah 1 menunjukkan satu bingkai foto yang beratnya,W 20N digantung pada dinding. Tegangan tali yang bertindak pada kedua dua tali ialah T. Rajah 1 Cari nilai tegangan tali,T A 6.42N B 12.9N C 15.6N D 31.1N 2 Rajah 2 menunjukkan daya daya yang bertindak keatas sebuah kapal terbang yang bergerak kehadapan dengan satu pecutan. Pernyataan yang manakah betul untuk menerangkan daya daya yang bertindak keatas kapal terbang itu? Rajah 2 A Daya angkat<berat B Daya angkat>berat C Tujah ke hadapan> daya seretan D Tujah ke hadapan<daya seretan 19
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 3 Rajah di bawah menunjukkan dua buah bot penunda yang serupa menunda sebuah kapal, yang manakah menghasilkan pecutan yang tinggi? A B C D 4 Rajah 4 menunjukkan daya-daya mengufuk yang bertindak ke atas motosikal yang sedang memecut. Hubungan yang manakah benar? Rajah 4 A R+F=G B R+G>F C R+G<F D R+G=F 20
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 5 Dalam situasi manakah blok bergerak dengan suatu pecutan? AB CD 6 Rajah 6 menunjukkan seorang wanita menolak troli. Jumlah daya kebawah ialah, Troli Rajah 6 A F-Fx B Fy+F C Fy+mg D F-mg 7 Rajah 7 menunjukkan sebuah kereta yang berjisim 2400 kg menuruni suatu bukit berkecondongan 30°. Kirakan pecutan kereta itu jika daya geseran antara kereta dan permukaan jalan ialah 400 N. Rajah 7 A 4.8 ms-2 B 5.00 ms-2 C 5.16 ms-2 D 9.83 ms-2 21
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Kertas 2 (Bahagian A) 1 Rajah 1 menunjukkan lampu isyarat yang beratnya 200N digantung di atas jalan dengan menggunakan dua kabel. Lampu isyarat itu sebenarnya dikenakan tiga daya, F1 dan F2 pada dua kabel. Tiga daya ini adalah dalam keseimbangan, maka daya paduan F=0. Rajah 1 Berapakah nilai F, F1, F2 dan W? F: F1 : F2 : W: [4 markah] 2 Rajah 2 menunjukkan dua cermin yang serupa digantung pada dinding menggunakan tali yang sama panjang. Kedua dua cermin berada dalam keseimbangan. Setiap cermin mempunyai jisim 2 kg, setiap tali menampung daya maksimum 15 N. Rajah 2 22
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Lukis segitiga daya yang bertindak ke atas cermin cermin itu. [Skala 1 cm= 2 N] [4 markah] 3 Rajah 3 menunjukkan satu beban berjisim 500 g digantung oleh benang C. Benang C diikat pula kepada dua benang A dan B. Rajah 3 (a) Lukis segi tiga daya berskala. (b) Cari tegangan benang A? [2 markah] [2markah] 23
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 4 Rajah 4.1 dan Rajah 4.2 menunjukkan dua cara bagaimana seorang pekebun menggerakkan kereta sorong di jalan yang berlumpur manakala rajah 14 menunjukkan pekebun memotong rumput. Rajah 4.1 Rajah 4.2 a) Berdasarkan rajah 4.1 dan rajah 4.2, cara manakah yang lebih sesuai untuk jalan berlumpur? …………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………..….. [2 markah] b) (Menarik/Menolak) mesin rumput yang paling sesuai untuk memotong rumput. kerana, jumlah daya yang lebih (besar/kecil) dikenakan ke bawah. [2 markah] 24
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 1.4 KEKENYALAN Kekenyalan sesuatu bahan ialah sifat bahan itu kembali kepada Kekenyalan bentuk dan saiz asalnya selepas daya yang dikenakan dialihkan. Dua jenis daya yang wujud antara atom-atom pepejal ialah daya tarikan dan daya tolakan. Daya Daya tarikan Daya Ikatan antara atom bertindak tolakan tolakan seperti spring Dalam keadaan biasa, kedua-dua daya ini diseimbangkan kerana jarak pemisah antara atom-atom adalah tetap. Maka pepejal mempunyai bentuk tetap dan permukaan yang keras. Apabila bahan pepejal Atom-atom pepejal dijauhkan dan daya tarikan bertambah diregangkan sehingga melebihi daya tolakan antara atom-atom. Tanpa daya luar Daya Daya tarikan Daya tolakan tolakan Daya regangan Daya tarikan yang bertambah ini akan menarik atom-atom untuk dikenakan mengembalikan bentuk asal pepejal selepas daya yang dikenakan dialihkan. Apabila bahan pepejal dimampatkan Atom-atom dirapatkan dan daya tolakan bertambah sehingga melebihi daya tarikan antara atom-atom. Tanpa daya luar Daya Daya Daya tolakan tarikan tolakan Daya tolakan yang bertambah ini akan menolak atom- atom untuk mengembalikan bentuk asal pepejal selepas daya yang Daya mampatan dikenakan dikenakan dialihkan. Contoh situasi dan aplikasi yang melibatkan kekenyalan 25
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Hukum Hooke Hukum Hooke menyatakan pemanjangan/pemampatan suatu bahan kenyal adalah berkadar terus dengan daya Spring regangan/mampatan yang bertindak jika had kenyal bahan itu tidak dilebihi. F ∝ x dan F = kx dengan k sebagai pemalar daya Pemanjangan, x Mampatan, x x 10N Beban Pembaris meter x 10N F/N Kecerunan = Pemalar daya Berdasarkan graf F melawan x: spring, k • F berkadar terus dengan x • Kecerunan graf = Pemalar daya spring, k • Luas di bawah graf F melawan x = kerja dilakukan untuk memanjangkan/mampatkan spring = tenaga keupayaan kenyal, Ee x/ m = ½ Fx @ ½ kx2 Pemalar daya spring, k Pemalar daya spring, k ditakrifkan sebagai daya yang diperlukan untuk menghasilkan seunit pemanjangan/ mampatan spring itu, iaitu ������ = ������ ������ Nilai k dirujuk sebagai ukuran kekerasan suatu spring. 26 • Spring yang mempunyai nilai pemalar daya spring, k yang besar sukar diregangkan dan ia dikatakan lebih keras. • Spring yang mempunyai nilai pemalar daya spring, k yang kecil lebih mudah diregangkan dan ia dikatakan kurang keras atau lebih lembut. • Nilai k besar bermaksud lebih keras (kurang kenyal) • Nilai k kecil bermaksud lebih lembut (lebih kenyal)
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Perbandingan nilai pemalar daya spring, k (A) Berdasarkan gambarajah spring A dan spring B bandingkan: 1. Berat beban yang digantung. ……………………………………………... 2. Panjang akhir spring. ……………………………........................ 3. Pemanjangan spring, x ……………………………………….…….. 4. Kekerasan spring …………………....................................... 5. Pemalar daya spring, k ……………………………………………… (B) Daripada jawapan anda di (A), hubungkait antara kekerasan spring dengan pemalar daya spring. ……………………………………………………………………………… ……………………………………………… ……………………………………………… Had kekenyalan spring Had kekenyalan spring ialah daya maksimum yang x boleh dikenakan keatasnya selagi ia boleh kembali had kepada panjang asal apabila daya yang dikenakan kenyal dialihkan. F Jika spring tersebut dikenakan suatu daya melebihi had had kekenyalan, ia tidak boleh kembali kepada panjang asal apabila daya yang dikenakan dialihkan. kenyal Suatu spring yang dikenakan daya melebihi had kekenyalannya tidak akan kenyal lagi dan mengalami pemanjangan kekal. Apabila suatu daya yang dikenakan melebihi had kekenyalan, maka Hukum Hooke tidak lagi dipatuhi. Had kekenyalan boleh ditentukan sebagai titik di mana graf garis lurus berakhir dan mula melengkung. 27
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Faktor-faktor yang mempengaruhi kekenyalan spring Diameter spring Panjang spring ……………………………………………………………………. ………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………. ………………………………………………………………………….. Diameter dawai spring Jenis bahan . ……………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………….. Susunan spring Secara bersiri Secara selari 28
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Kertas 1 (Objektif) 1. Graf manakah yang mewakili Hukum Hooke? A Daya Pemanjangan spring B Daya Pemanjangan spring C Daya Pemanjangan spring D Daya Pemanjangan spring 2. Manakah antara berikut, ciri – ciri berikut digunakan untuk menentukan pemalar daya spring. A Kecerunan pada graf daya melawan pemanjangan spring B Kecerunan pada graf pemanjangan spring melawan daya C Luas di bawah graf daya melawan pemanjangan spring D Luas di bawah graf pemanjangan spring melawan daya 3. Daya 30 N diperlukan untuk memanjangkan suatu spring dari 18 cm kepada 20 cm. Berapakah daya yang diperlukan untuk memanjangkan spring itu menjadi 22 cm. A 35 N B 40 N C 45 N D 50 N 4. Rajah 1 menunjukkan tiga spring serupa K, L dan M yang mempunyai panjang asal 15 cm. Tentukan nilai W. Rajah 1 A 30 N B 60 N C 90 N D 120 N 29
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 5. Rajah 2(a) menunjukkan susunan radas untuk mengkaji kekenyalan spring X dan Y. Rajah 2(a) Hubungan antara panjang spring X dan Y apabila diregang oleh daya yang berbeza ditunjukkan dalam Rajah 2(b). Daya Pemanjangan Rajah 2(b) Perbandingan manakah mengenai spring X dan spring Y adalah betul? A Spring X lebih keras daripada spring Y B Spring Y lebih keras daripada spring X C Panjang asal spring X lebih panjang daripada spring Y 6. Rajah 3 menunjukkan beban M yang digantung pada susunan spring, S, T dan U. Semua spring adalah serupa. Rajah 3 Perbandingan yang manakah betul tentang pemanjangan P, Q dan R? A S<T<U B T<U<S C U<T<S D T<S<U 30
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 7. Rajah 4 menunjukkan tiga spring P, Q dan R yang diperbua daripada bahan yang sama dan mempunyai panjang asal yang sama. Diameter untuk gegelung spring P dan R adalah sama. P QR Rajah 4 Antara berikut, yang manakah mewakili graf daya, F melawan pemanjangan, x bagi 3 spring itu adalah betul? A B C D 8. Rajah 5(a) menunjukkan satu spring yang ditarik oleh daya, F. Pemanjangan spring adalah x cm. Spring itu kemudiannya dipotong menjadi sama panjang menjadi dua bahagian dan disusun secara selari seperti dalam Rajah 5(b) dan dikenakan dengan daya, F yang sama. Rajah 5(a) Rajah 5(b) Tentukan pemanjangan yang baharu? A ¼x B ½x C ¾x Dx 31
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 9. Rajah 6 menunjukkan satu spring dimampatkan oleh suatu daya secara perlahan dari 0 N hingga F, N. Pemampatan yang terhasil ialah x, m. Berapakah tenaga yang tersimpan dalam spring itu? x F Rajah 6 A Fx B ½ Fx2 C ½ Fx D Fx2 10. Rajah 7 menunjukkan graf daya melawan pemanjangan suatu spring dengan panjang asal 10 cm. Rajah 7 Berapakah tenaga keupayaan yang dilakukan oleh spring itu untuk meregang dari 10 cm kepada 14 cm? A 0.4 J B 1.2 J C 1.6 J D 2.4 J 32
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Kertas 2 (Bahagian A) 1. Rajah 1(a) menunjukkan dua spring dengan panjang asal yang sama. Rajah 1(b) menunjukkan dua spring itu digantung dengan beban 100 g. SSpprriinnggAA SSpprriinngg BB SSpprriinnggAA SSpprriinngg BB Rajah 1(a) Rajah 1(b) (a) Apakah jenis tenaga yang tersimpan dalam spring? ………………………………………………………………………………………..…………….. [1 markah] (b) Perhatikan Rajah 1(a). (i) Bandingkan diameter spring A dan spring B. ………………………………………………………………………………………………. [1 markah] (ii) Bandingkan pemanjangan spring A dan spring B di dalam Rajah 1(b) apabila digantung dengan beban berjisim 100g. ………………………………………………………………………………………………. [1 markah] (iii) Bandingkan nilai pemalar spring bagi A dan spring B. ………………………………………………………………………………………….…… [1 markah] (c) Berdasarkan jawapan dalam (b), (i) Nyatakan hubungan antara pemanjangan spring dengan nilai pemalar spring bagi spring tersebut. ……………………………………………………………………………………………… [1 markah] (ii) Nyatakan hukum fizik yang terlibat. ………………………………………………………………………………………………. [1 markah] (d) Menggunakan Rajah 1(b), apakah yang berlaku kepada pemanjangan spring apabila dua spring A yang sama disusun secara selari dan digunakan untuk menyokong beban 100g? ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… [1 markah] 33
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 2. Rajah 2(a) di bawah menunjukkan graf daya melawan pemanjangan bagi 3 spring, P, Q dan R. Rajah 2(a) (a) (i) Suatu hukum menyatakan bahawa pemanjangan sebuah spring adalah berkadar langsung dengan daya dikenakan jika had kenyal tidak dilampaui. Nyatakan hukum ini. …………………………………………………………………………………………….. [1 markah] (ii) Pada graf dalam Rajah 2(a), tandakan ‘X’ pada had kenyal spring P. [1 markah] (b) Rajah 2(b) di bawah menunjukkan seorang bayi yang sedang tidur di dalam buaian. Rajah 2(b) Jadual 1 menunjukkan ciri-ciri 3 jenis spring K, L dan M. Spring Pemalar spring Ketumpatan / kg m-3 Had kenyal / N K Rendah 4700 20 L Tinggi 7860 48 M Tinggi 2920 50 Jadual 1 34
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Berdasarkan jadual 1 nyatakan ciri-ciri yang sesuai bagi spring itu untuk menghasilkan buaian yang dapat berayun pada frekuensi yang sesuai. Berikan sebab untuk kesesuaian ciri-ciri itu. (i) Pemalar spring ………………………………………………………………………………………..…… Sebab …………………………………………………………………………………………..… (ii) Ketumpatan …………………………………………………………………………………………..… Sebab ………………………………………………………………………………………..…… (iii) Had kenyal ………………………………………………………………………………………..…… Sebab ……………………………………………………………………………………..……… [6 markah] (c) Pilih spring yang paling sesuai untuk membuat buaian itu. …………………………………………………………………………………………..………… [1 markah] 35
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Kertas 2 (Bahagian B) 1. Kumpulan bola lisut profesional telah melatih pemainnya dengan membenarkan mereka menghentam bola yang dilepaskan dari sistem spring dalam dua keadaan mampatan awal seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3(a) dan Rajah 3(b). Rajah 3(a) Rajah 3(b Pedal mampatan digunakan untuk memampatkan spring. Bola sasaran diletakkan bersebelahan dengan spring termampat. Butang pelepas akan melepaskan spring termampat dan bola akan memecut dengan halaju tinggi supaya pemain boleh menghentam bola tersebut. (a) Apakah prinsip/hukum yang menerangkan hubungan di antara mampatan spring dan daya yang dikenakan. …………………………………………………………………………………………………….. [1 markah] 36
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 (b) Menggunakan Rajah 3(a) dan Rajah 3(b), bandingkan (i) Tenaga keupayaan kenyal dalam spring ……………………………………………………………………………………..……… (ii) Halaju bola apabila dilepaskan ……………………………………………………………………………………..……… (iii) Jarak yang dilaluikan apabila dilepaskan …………………………………………………………………………………………..… [3 markah] (c) Nyatakan hubungan antara jarak mampatan spring dengan (i) Halaju bola selepas dilepaskan ………………………………………………………………………………………….. (ii) Jarak bola apabila dilepaskan ………………………………………………………………………………………….. [2 markah] (d) Nyatakan dua perubahan yang boleh dilakukan kepada spring supaya bola boleh dilepaskan dengan halaju yang tinggi. Berikan sebab untuk jawapan anda. ….....……………………………………………………………………………………………… ………..…………………………………………………………………………………………… [4 markah] Rajah 3(c) (e) Rajah di atas menunjukkan seorang pekerja membawa tangki gas. Motosikal ini diubahsuai untuk meronda tepi pantai. Menggunakan konsep fizik yang sesuai, cadang dan terangkan pengubahsuaian atau cara yang boleh dilakukan. Jawapan anda seharusnya berdasarkan pada aspek-aspek berikut: (i) Diameter spring (ii) Kelebaran tayar (iii) Bahan untuk tempat duduk (iv) Bahan untuk rangka motorsikal (v) Pola bunga pada tayar [10 markah] 37
CADANGAN |MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 SEBAB 38
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 2.1 TEKANAN CECAIR Konsep Tekanan Cecair 1. Tekanan adalah daya yang bertindak secara normal ke atas seunit luas permukaan. ������������������������ ������������������������������������, ������ ������������������������������������������, ������ = ������������������������ ������������������������������������������������������, ������ 2. Menerbitkan formula untuk mengira tekanan cacair pada kedalaman h. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Tekanan Cecair 1. Dari formula tekanan cecair, ������ = ℎ������������ (a) Tekanan cecair bertambah apabila kedalaman, h bertambah. (b) Tekanan cecair bertambah apabila ketumpatan cecair, ρ bertambah. (c) Tekanan cecair bertambah apabila pecutan graviti, g bertambah. 39
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 (A) Kedalaman cecair Apabila corong tisel diturunkan (h bertambah), Kedalaman air bertambah, tekanan bertambah. tekanan bertambah (D bertambah). Tekanan bertambah, pancutan air lebih jauh. (B) Ketumpatan cecair Ketumpatan Gliserin > ketumpatan air > ketumpatan alkohol D gliserin > D air > D alkohol Ketumpatan cecair bertambah, tekanan bertambah Tekanan cecair tidak dipengaruhi oleh Arah Luas permukaan tapak 40
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Air yang pancut keluar daripada tiga lubang Luas tapak berbeza tetapi kedalaman sama yang beraras sama tetapi arah berlainan akan mempunyai tekanan yang sama. mempunyai jarak pancutan yang sama. Bentuk atau saiz bekas Tekanan pada kedalaman sama adalah sama walaupun bentuk atau saiz bekas berbeza. Tekanan pada dua titik yang sama aras pada sebuah bekas yang sama adalah sama. ������������ = ������������ Patm ℎ1������������������ = ℎ2������������������ h Menyelesaikan Masalah Yang Melibatkan Tekanan Cecair Mengira tekanan sebenar. ������������������������������������������ ������������������������������������������, ������ = ������������������������������������������ ������������������ℎ ������������������������������������ + ������������������������������������������ ������������������������������������������������������ ������ = ℎ������������ + ������������������������ 41
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Aplikasi Tekanan Cecair Dalam Kehidupan Kedudukan tangki air di rumah Kedudukan cecair intravena Tangki di rumah di letak di kedudukan tinggi Beg cecair intravena diletakkan pada untuk menghasilkan tekanan air yang tinggi kedudukan lebih tinggi daripada badan pesakit pada pili air. supaya tekanan dari cecair intravena lebih tinggi dari tekanan dalam vena untuk menolak cecair intravena masuk ke dalam badan pesakit. Pembinaan empangan Penggunaan sifon Dinding empangan adalah lebih lebar pada Air yang mengalir keluar dari D dari salur yang bahagian dasar untuk menahan tekanan air dipenuhi air menghasilkan kawasan tekanan yang tinggi. rendah di titik B. Tekanan atmosfera yang lebih tinggi menolak air ke dalam tiub di A. Empis air berada pada kedudukan rendah supaya tekanan air yang tinggi boleh Air boleh dipindahkan keluar secara berterusan menghasilkan aliran air yang deras untuk sehingga aras air turun ke A. memutarkan turbin. 42
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 LATIHAN Kertas 1 (Objektif) 1. Kumar dan Abu sedang memancing ikan di sebuah tasik. Umpan yang digunakan tenggelam 7 m ke dalam tasik. Berapakah tekanan air yang dikenakan kepada umpan itu? [Ketumpatan air = 1000 kg m-3] A 50000 Pa B 58670 Pa C 68670 Pa D 78670 Pa 2. Rajah 1 menunjukkan sebuah kapal selam yang berada dalam laut. Rajah 1 Berapakah kedalaman, h bagi kapal selam apabila jumlah tekanan ialah 2.021 x 107 Pa? [Ketumpatan air laut = 1.03 x 103 kg m-3] A 2.00 x 103 m B 2.00 x 104 m C 2.12 x 109 m D 2.12 x 1011 m 3. Rajah 2 menunjukkan tiga blok P, Q dan R ditekankan ke dalam air sehingga dasarnya berada pada aras S. Tekanan air yang bertindak ke atas dasar blok kayu P, Q dan R masing-masing adalah P1, P2 dan P3. Rajah 2 Pernyataan yang manakah adalah benar? A P1 > P2 > P3 B P1 < P2 < P3 C P1 = P2 = P3 D P1 = P2 > P3 43
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 4. Rajah 3 menunjukkan satu tiub-U yang diisi dengan dua jenis cecair, X dan Y yang tidak bercampur. Rajah 3 Tinggi turus X dan Y dari paras P masing-masing ialah 8 cm dan 4 cm. Manakah antara pernyataan berikut adalah benar? A Cecair X mempunyai ketumpatan yang kurang daripada cecair Y. B Tekanan cecair di turus X adalah lebih tinggi daripada turus Y pada paras P. C Cecair X dan Y mempunyai ketumpatan yang sama. D Cecair X mempunyai ketumpatan yang lebih tinggi daripada cecair Y. 5. Rajah 4 menunjukkan bekas yang berisi air. Rajah 4 Berapakah tekanan yang dihasilkan oleh air pada titik X? [Ketumpatan air = 1000 kg m-3] A 6 867 Pa B 22 563 Pa C 29 430 Pa D 36 297 Pa 44
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Kertas 2 (Bahagian A) 1. Rajah 1 menunjukkan cara air dibekalkan ke sebuah rumah dari sebuah tangki simpanan di luar rumah. Paip air di dalam rumah bocor pada dua kedudukan, P dan Q. Rajah 1 (a) Apakah yang dimaksudkan dengan tekanan? ……………………………………………………………………………………………………….. [1 markah] (b) Berdasarkan rajah 1, bandingkan (i) Kedalaman air pada kedudukan P dan kedudukan Q. ………………………………………………………………………………………………….. [1 markah] (ii) Jarak mengufuk pancutan air yang keluar dari kedudukan P dan kedudukan Q. …………………………………………………………………………………………………... [1 markah] (iii) Tekanan air pada kedudukan P dan kedudukan Q. ………………………………………………………………………………………………….. [1 markah] (c) Berdasarkan jawapan dalam (b) (i) Hubungkaitkan tekanan air dengan jarak mengufuk pancutan air. ………………………………………………………………………………………………….. [1 markah] (ii) Nyatakan hubungan antara tekanan dengan kedalaman air. …………………………………………………………………………………………………… [1 markah] 45
Search
