|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 (d) Bagi mengelakkan pembaziran air, pili penutup X pada paip yang membekalkan air ke tangki simpanan ditutup. Apakah yang akan berlaku kepada jarak mengufuk pancutan air dari kedudukan Q? Berikan satu sebab bagi jawapan anda. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. [2 markah] 2. Rajah 2.1 menunjukkan sebuah rangka konkrit yang diisi dengan air. Air 5m Tangki Konkrit Rajah 2.1 (a) Nyatakan satu rangka yang mempengaruhi tekanan air di dalam rangka. ……………………………………………………………………………………………………….. [1 markah] (b) (i) Bandingkan tekanan air pada P dan Q. ………………………………………………………………………………………………….. [1 markah] (ii) Hitungkan tekanan air pada Q. [Ketumpatan air = 1000 kg m-3] [2 markah] (c) Rajah 2.2 menunjukkan air mengalir dari rangka konkrit ke rangka air di rumah. Air Tangki air di rumah Tangki konkrit Rajah 2.2 (i) Apakah rangka yang menyebabkan air boleh mengalir dari rangka konkrit ke rangka air di rumah? ………………………………………………………………………………………………….. [1 markah] 46
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 (ii) Pengaliran air dari tangki konkrit ke tangki air di rumah akan terhenti pada aras P. Terangkan mengapa pengalirannya berhenti. ………………………………………………………………………………………………….. (d) (i) ………………………………………………………………………………………………….. [2 markah] Cadangkan dua pengubahsuaian yang boleh dibuat untuk memastikan air dapat mengalir secara berterusan ke tangki di rumah kediaman. ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….. [2 markah] (ii) Lukiskan tangki air yang boleh menampung tekanan yang tinggi. [1 markah] Kertas 2 (Bahagian B) 1. Rajah 1.1 menunjukkan air memancut keluar dari sebuah bekas pada kedalaman dan tekanan yang berbeza. Rajah 1.1 (a) Apakah yang dimaksudkan dengan tekanan? …………………………………………………………………………………………………..……. [1 markah] 47
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 (b) Terangkan mengapa jarak mengufuk pancutan air, d, daripada kedudukan P dan Q adalah seperti yang ditunjukkan dalam rajah. ………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. [4 markah] (c) Rajah 1.2 menunjukkan proses penyaluran air daripada tangki di atas bukit ke tangki di atas sebuah bangunan tinggi. [Ketumpatan air = 1000 kg m-3] Rajah 1.2 Hitung: (i) Tekanan air di R (ii) Tekanan air di S [5 markah] 48
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 (d) Rajah 1.3 menunjukkan sebuah empangan hidroelektrik. Rajah 1.3 Jadual dibawah menunjukkan ciri-ciri bagi empat empangan yang digunakan untuk memutarkan turbin untuk penjanaan elektrik. Empangan Ketinggian tembok Jenis bahan bagi Ketebalan tembok Bentuk tembok penahan tembok di bahagian bawah J Rendah Kayu Kecil Tidak melengkung K Tinggi Kayu Besar Tidak melengkung L Tinggi Konkrit Besar Melengkung M Rendah Konkrit Kecil Melengkung Anda ditugaskan untuk mengkaji ciri-ciri bagi empangan yang selamat. Terangkan kesesuaian setiap ciri dan tentukan empangan yang paling sesuai. Beri sebab bagi pilihan anda. Cadangan Sebab [10 markah] 49
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 2.2 TEKANAN ATMOSFERA 1. Tekanan atmosfera ialah tekanan yang disebabkan oleh berat lapisan udara yang bertindak ke atas permukaan bumi, 2. Semua objek yang berada di permukaan Bumi mengalami tekanan atmosfera. 3. Tekanan atmosfera, Patm = 1 atm Alat untuk ukur • 101 396 Pa 10 m air tekanan • 1.01 x 105 Pa • 760 mm Hg atmosfera: • 76 cm Hg a) Barometer fortin b) Barometer aneroid 4. Tekanan atmosfera dipengaruhi oleh suhu udara dan altitud. Altitud ialah kedudukan suatu objek dari permukaan bumi. 5. Semakin tinggi nilai altitud, semakin berkurang tekanan atmosfera. Ini kerana pada altitud yang semakin tinggi, udara menjadi semakin tipis iaitu molekul udara berkurang.Kekerapan perlanggaran molekul adalah lebih rendah dan zarah udara bergerak lebih perlahan. Jadi, tekanan atmosfera adalah lebih rendah. 6. Bagi seorang penyelam yang berada di dalam laut, badannya mengalami tekanan atmosfera dan tekanan air.Tekanan air bertambah dengan kedalaman air. h- kedalaman objek Tekanan yang bertindak ke atas penyelam = Patm + hpg p -ketumpatan air g- pecutan grtaviti 50
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 LATIHAN Kertas 1 (Objektif) 1 Rajah 1 menunjukkan seorang budak menyedut paket minuman kosong. Rajah 1 Pernyataan manakah yang menerangkan situasi ini? A Tekanan dalam paket minuman < tekanan atmosfera B Tekanan dalam paket minuman > tekanan atmosfera C Tekanan dalam paket minuman = tekanan atmosfera 2 Instrumen manakah yang digunakan untuk mengukur tekanan atmosfera? A Hidrometer B Tolok Bourdon C Barometer D Tolok Skru Mikrometer 3 Rajah 2 menunjukkan sebuah tiub kaca panjang yang penuh dengan merkuri diterbalikkan secara tegak dan dicelupkan ke dalam merkuri. Rajah 2 Antara titik A, B, C dan D yang manakah mempunyai tekanan yang sama dengan tekanan atmosfera? 51
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 4 Rajah 3 menunjukkan 2 ekor penyu dalam sebuah akuarium. Rajah 3 Bandingkan tekanan atmosfera dan tekanan air untuk penyu besar dan penyu kecil itu. Tekanan atmosfera dikenakan ke atas Tekanan air dikenakan ke atas penyu penyu A Kedua-dua sama Lebih tinggi pada penyu kecil B Lebih tinggi pada penyu kecil Kedua-dua sama C Kedua-dua sama Lebih tinggi pada penyu besar D Lebih tinggi pada penyu besar Kedua-dua sama 5 Rajah 4 menunjukkan sebiji bola pingpong yang diikat dengan benang tertarik ke arah aliran air laju yang keluar dari pili. Rajah 4 Situasi di atas disebabkan oleh A Tekanan atmosfera yang tinggi B Tekanan atmosfera yang sama dalam sinki C Kawasan bertekanan rendah di antara bola pingpong dan aliran air D Kawasan bertekanan tinggi di antara bola pingpong dan aliran air 52
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 6 Rajah 5 menunjukkan susunan radas yang digunakan untuk mengukur tekanan atmosfera. [Ketumpatan merkuri= 1.36 x 104 kg m-3] [Pecutan graviti,g = 9.81 m s-2] Rajah 5 Kira tekanan di titik Q dalam unit Pa. A 1.00 x 104Pa B 1.16 x 105 Pa C 1.20 x 105 Pa D 2.00 x 105 Pa Kertas 2 (Bahagian A) 1 Rajah 1 menunjukkan satu alat yang digunakan untuk mengukur tekanan atmosfera. Alat tersebut diletakkan di paras laut. Rajah 1 (a) Berdasarkan Rajah 1, (i) Namakan alat yang digunakan untuk mengukur tekanan atmosfera ………………………………………………………………………………………………... [1 markah] (ii) Nyatakan satu sebab mengapa merkuri digunakan dalam alat tersebut. ………………………………………………………………………………………………... [1 markah] (b) Berdasarkan Rajah 1, (i) Nyatakan nilai tekanan atmosfera, h, dalam unit cmHg. ………………………………………………………………………………………………... [1 markah] 53
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 (ii) Kira tekanan atmosfera dalam unit Pascal. [Ketumpatan merkuri = 13.6 x 103 kgm-3] [2 markah] (c) Berdasarkan Rajah 1, terangkan apakah yang akan terjadi kepada tinggi turus merkuri jika (i) Alat di bawa ke puncak gunung. Nyatakan sebab bagi jawapan anda. ...……………………………………………………………………………………………… [2 markah] (ii) Kewujudan air di bahagian P. Nyatakan sebab bagi jawapan anda. ……………………………………………………………………………………...………… [2 markah] 2 Rajah 2.1 menunjukkan ketinggian berbeza sebuah gunung. Sebuah alat digunakan untuk mengukur tekanan atmosfera di M dan N. Rajah 2.1 Rajah 2.2 menunjukkan keratan rentas kotak vakum alat tersebut, ketika ia berada di M. Rajah 2.2 54
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Rajah 2.3 menunjukkan keratan rentas kotak vakum alat yang sama, ketika ia berada di N. Rajah 2.3 (a) Namakan alat di atas. ……………………………………………………………………………………………………. [1 markah] (b) Bandingkan ketinggian M dan N. ……………………………………………………………………………………………………. [1 markah] (c) Perhatikan Rajah 7.2 dan Rajah 7.3, (i) Bandingkan isipadu kotak vakum ……………………………………………………………………………………………….. [1 markah] (ii) Bandingkan tekanan atmosfera di M dan N. ……………………………………………………………………………….………………. [1 markah] (iii) Nyatakan hubungan di antara ketinggian dengan isipadu kotak vakum. ………………………………………………………………………………….……………. [1 markah] (iv) Nyatakan hubungan di antara tekanan atmosfera yang dikenakan dengan isipadu kotak vakum. ……………………………………………………………………………………………….. [1 markah] (d) Berdasarkan Teori Knetik Jirim, terangkan sebab bagi jawpan di 8(c)(iv). …………………………………...…………………………………………………….…………... ……………………………………………………………………………………………………… [2 markah] 55
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Kertas 2 (Bahagian B) 1 Rajah 1.1 menunjukkan kedudukan P dan Q pada altitud berbeza. Paras laut Rajah 1.1 Dua barometer ringkas yang serupa diletakkan pada kedua-dua kedudukan. Ketinggian turus merkuri ditunjukkan dalam Rajah 8.2 Rajah 8.2 (a) Apakah maksud ketumpatan? ……………………………………………………………………………………………………….. [1 markah] (b) Menggunakan Rajah 8.1 dan Rajah 8.2, bandingkan altitude P dan Q, ketumpatan udara di sekeliling dan ketinggian turus merkuri dalam barometer ringkas pada kedudukan P dan Q. [3 markah] (c) Nyatakan hubungan antara altitud dengan (i) Ketumpatan udara ………………………………………………………………………………………………..… [1 markah] (ii) Tekanan atmosfera ………………………………………………………………………………………………….. [1 markah] 56
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 (d) Rajah 8.3 menunjukkan sebatang penitis dalam botol. Rajah 8.3 Menggunakan pengetahuan tentang tekanan atmosfera, terangkan bagaimana cecair di dalam botol disedut masuk ke dalam penitis. ………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………….. [4 markah] (e) Rajah 8.4 menunjukkan sebuah pembersih vakuum. Rajah 8.4 Anda dikehendaki memberi beberapa cadangan untuk mereka bentuk sebuah pembersih vakum yang boleh membersih habuk dengan lebih cepat dan berkesan. Menggunakan pengetahuan tentang tekanan atmosfera dan ciri-ciri bahan, terangkan cadangan anda berdasarkan aspek-aspek berikut: i) bahan yang digunakan untuk badan pembersih vakum ii) bahan yang digunakan untuk hos iii) saiz kipas iv) saiz nozel lantai v) diameter rod pemegang 57
CIRI-CIRI |MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 SEBAB [10 markah] 58
Faktor-Faktor Yang |MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Mempengaruhi Tekanan Gas 2.3 TEKANAN GAS • Ketumpatan Gas - Ketumpatan gas lebih tinggi, 1. Tekanan gas ialah daya per unit luas yang tekanan gas lebih tinggi, dikenakan oleh molekul-molekul gas semasa bilangan molekul per unit perlanggaran antara molekul-molekul gas isipadu gas lebih besar dengan dinding bekas. - Kekerapan perlanggaran molekul molekul gas dengan Teori Kinetik Gas dinding bekas bertambah 1. Teori kinetik menyatakan bahawa molekul- • Suhu Gas molekul dalam gas bergerak secara rawak - Suhu gas bertambah, tekanan dan sentiasa berlanggar dengan dinding gas bertambah bekas. - Halaju molekul-molekul bertambah apabila suhu gas 2. Molekul-molekul gas yang berlanggar dengan bertambah dinding bekas mengalami perubahan - Kadar perlanggaran antara momentum. molekul dengan dinding bekas bertambah. 3. Kadar perubahan momentum yang berlaku menghasilkan daya impuls yang bertindak ke • Isipadu Gas atas dinding bekas. - Isi padu gas berkurang tekanan gas bertambah 4. Tekanan gas ialah daya per unit luas yang - Bilangan molekul per unit dihasilkan daripada perlanggaran molekul- isipadu gas bertambah. molekul gas ke atas dinding bekas, - Kadar perlanggaran antara molekul dengan dinding bekas Mengukur tekanan gas dengan menggunakan bertambah. Tolok Bourdon • Apabila bekalan gas bersambung dengan tolok Alat Untuk Mengukur Tekanan Gas Bourdon, tekanan dalam tiub logam melengkung akan cuba untuk meluruskannya. - Tolok Bourdan • Oleh itu, penunjuk akan berputar. - Manometer • Magnitud tekanan gas boleh dibaca pada skala tolok. 59
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Mengukur Tekanan Gas Dengan Menggunakan Manometer 1 atm = 76 cm Hg = 1.02 x 105 Pa (Merkuri) 1 atm = 10 m Air = 1.0 x 105 Pa (Air) LATIHAN Kertas 1 (Objektif) 1 Rajah 1 menunjukkan satu belon disambung kepada satu manometer untuk menyukat tekanannya. Rajah 1 Apakah tekanan pada belon itu? (Tekanan atmosfera, Po = 76 cm Hg) A 14 cm Hg B 74 cm Hg C 76 cm Hg D 78 cm Hg 60
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 2 Rajah 2 menunjukkan sebuah manometer yang disambung kepada sebiji belon. Rajah 2 Apakah tekanan, PB, di dalam belon itu? (ρ = ketumpatan merkuri, g = pecutan graviti, Patm = tekanan atmosfera) A PB = hρg B PB = Patm - hρg C PB = Patm + hρg 3 Antara alat-alat berikut, yang manakah digunakan untuk mengukur tekanan gas. I III II IV A I dan II sahaja B I dan III sahaja C II, III dan IV sahaja D Semua di atas 61
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Kertas 2 (Bahagian A) 1 Rajah 1.1 menunjukkan satu manometer yang digunakan untuk menyukat tekanan gas dalam sebuah tong gas. Rajah 1.1 (a) Nyatakan satu sebab mengapa merkuri digunakan dalam manometer tersebut. ………………………………………………………………………………………………………… [1 markah] (b) (i) Tandakan dengan simbol Pg dan Patm dalam petak X dan Y untuk menunjukkan tekanan atmosfera dan tekanan gas. [2 markah] (ii) Hitungkan tekanan gas dalam Rajah 1.1. [Tekanan atmosfera = 76 cm Hg] [1 markah] (c) Rajah 1.2 menunjukkan tiga sphygmomanometer P, Q dan R yang digunakan untuk mengukur tekanan darah seorang pesakit. Sphygmomanometer P 62
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Sphygmomanometer Q Sphygmomanometer R Rajah 1.2 Berdasarkan Rajah 1.2, nyatakan ciri-ciri bagi sphygmomanometer itu yang boleh mengukur tekanan darah dengan berkesan. Beri sebab untuk kesesuaian ciri-ciri itu: (i) Bebola pengepam ………………………………………………………………………………………………….. Sebab ………………………………………………………………………………………………….. [2 markah] (ii) Bahan yang digunakan untuk pergelangan mengembung ………………………………………………………………………………………………….. Sebab ………………………………………………………………………………………………….. [2 markah] (iii) Tentukan reka bentuk Sphygmomanometer yang paling sesuai yang boleh mengukur tekanan darah dengan berkesan. ………………………………………………………………………………………………….. [1 markah] 63
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Kertas 2 (Bahagian B) 1 Rajah 1.1 menunjukkan satu tiub-U yang disambungkan kepada satu silinder gas. Rajah 1.1 (a) Namakan alat pengukur tekanan gas yang ditunjukkan pada Rajah 1.1. ………………………………………………………………………………………………………… [1 markah] (b) (i) Hitungkan nilai d dalam unit cm Hg. ………………………………………………………………………………………………..… [1 markah] (ii) Hitung jumlah tekanan gas dalam unit cm Hg [Tekanan atmosfera = 76 cm Hg] [1 markah] (iii) Hitung jumlah tekanan gas dalam unit Pascal [Ketumpatan merkuri = 13.6 x 103 kg m-3] [2 markah] (iv) Ada lubang pada silinder. Gas mula keluar dari lubang itu. Apakah yang akan berlaku kepada perbezaan paras merkuri, d? ………………………………………………………………………………………………….. [1 markah] 64
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 (c) Rajah 1.2 menunjukkan seorang kanak-kanak menggunakan straw untuk menyedut minuman di dalam gelas. Rajah 1.2 Terangkan prinsip kerja straw tersebut. ………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… [4 markah] (d) Rajah 1.3 menunjukkan sebuah pembersih vakuum. Rajah 1.3 Anda dikehendaki menyiasat ciri-ciri pembersih vakum seperti ditunjukkan di dalam Jadual 5. Pembersih Diameter rod Bahan yang Saiz kipas Kuasa vakum pemegang digunakan untuk hos motor(W) A Besar Kecil Aluminium Besar 600 B Kecil Plastik Kecil Besar 1500 C Kecil Aluminium Plastik 600 D Besar Jadual 5 1500 65
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Terangkan kesesuaian setiap aspek pembersih vakum. Tentukan pembersih vakum paling cekap untuk digunakan oleh suri rumah. CADANGAN SEBAB [10 markah] 66
Berdasarkan Prinsip Pascal |MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 2.4 PRINSIP PASCAL (A) PRINSIP PASCAL Prinsip Pascal menyatakan bahawa tekanan yang dikenakan ke atas sebarang titik dalam suatu bendalir yang tertutup akan dipindahkan kepada keseluruhan bendalir secara seragam. Idea Perpindahan Tekanan dalam bendalir • Apabila suatu daya dikenakan bagi menekan omboh, satu tekanan terhasil pada luas permukaan omboh. • Tekanan dipindahkan kepada cecair secara seragam dan kesemua arah. • Air terpancut melalui lubang ke semua arah dengan jarak pancutan yang sama. • Ini menunjukkan tekanan dipindahkan secara seragam dalam suatu bendalir yang tertutup. (B) Cara Kerja Sistem Hidraulik 1. Dalam rajah di atas, apabila omboh-X Daya input, F1 Pada omboh Tekanan ini ditekan ke bawah sebanyak h1, dikenakan ke input, F1 X A1 = omboh-Y akan ditolak ke atas atas luas P, tekanan dipindahkan sebanyak h2. permukaan dihasilkan omboh input,A1 secara seragam 2. Jika luas permukaan di X dan Y Tekanan, P masing-masing ialah A1 dan A2, maka Pada omboh yang sama melalui bendalir perubahan aras cecair di X dan besar, P X A2 = F2, bertindak ke atas hidraulikke omboh Y boleh dihitungkan dengan daya dihasilkan. luas permukaan output, A2 menggunakan persamaan berikut: Daya ini omboh besar, A2 dihasilkan untuk h1 A1=h2A2 mengangkat beban Ciri-ciri bendalir hidraulik: 1. Kelikatan tinggi – sukar dimampatkan 2. Tiada gelumbung udara 3. Takat didih tinggi – tidak mudah meruap/kering 4. Tidak larut dalam air 5. Perlindungan tahan karat 67
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 (C) Aplikasi Prinsip Pascal Jika terdapat gelembung udara di dalam sistem hidraulik,sebahagian daya yang terhasil digunakan untuk memampatkan gelembung udara dalam cecair 68
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 69
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Pam Hidraulik Tuas / lever Injap A Injap B Kesan Turun Buka Tutup Minyak hidraulik mengalir ke dalam silinder besar. Kereta dinaikkan Naik Tutup Buka Minyak mengalir dari tangki ke silinder kecil, kereta kekal pada kedudukan. Jika injap pelepas dibuka, minyak akan mengalir dari silinder besar ke tangki, kereta diturunkan. LATIHAN Kertas 1 (Objektif) 1 Manakah di antara berikut berfungsi menggunakan prinsip Pascal? AC BD 70
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 2 Rajah 1 menunjukkan satu sistem hidraulik. Berapakah jisim beban, M? Rajah 1 A 2 kg C 20 kg B 4 kg D 40 kg 3 Rajah 2 menunjukkan keratan rentas sebuah jek hidraulik. Berat kereta adalah 2.0×106 kg dan nisbah antara luas permukaan omboh utama kepada omboh kedua adalah 1: 15. A 1.3 × 106 N Rajah 2 B 1.3 × 107 N C 3.0 × 106 N D 3.0 × 107 N 4 Rajah 3 menunjukkan penyodok dan lengan bagi satu penggali yang mengangkat beban yang berat. Rajah 3 Prinsip manakah yang digunakan pada lengan penggali itu? A Prinsip Pascal B Prinsip Bernoulli C Prinsip keseimbangan daya D Prinsip keabadian momentum 71
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 5 Rajah 4 menunjukkan suatu sistem hidraulik ringkas dalam keseimbangan. A1, A2 dan A3 adalah luas omboh. F1, F2 dan F3 adalah daya-daya yang bertindak ke atas omboh. Rajah 4 Perbandingan manakah yang betul? A Tekanan di A1 = tekanan di A2 = tekanan di A3 B Tekanan di A1 < tekanan di A2 < tekanan di A3 C Tekanan di A1 > tekanan di A2 > tekanan di A3 D Tekanan di A1 > tekanan di A2 = tekanan diA3 6 Rajah 5 menunjukkan sebuah sistem hidraulik. Daya, F dapat menyokong beban yang mempunyai berat, W. Rajah 5 A WA = Fa B ������ = ������ ������ ������ C W+A=F+a D ������ = ������ ������ ������ 7 Peralatan yang manakah menggunakan prinsip Pascal? A Pam angkat B Hidrometer C Penunu Bunsen D Jek hidraulik 72
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 8 Rajah 6 menunjukkan sebuah barometer merkuri dengan udara terperangkap di L. Rajah 6 Jika tekanan atmosfera adalah 760 mm Hg, berapakah tekanan udara yang terperangkap di L? A 15 mm Hg B 745 mm Hg C 760 mm Hg D 730 mmHg 9 Rajah 7 menunjukkan sebuah jek hidraulik. Rajah 7 Pasangan daya X dan Y yang manakah adalah benar? Daya X Daya Y A 20 200 B 60 900 C 80 480 D 100 1000 73
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 10 Rajah 7 menunjukkan satu pam hidraulik dengan luas keratan rentas omboh X dan Y yang sama. Rajah 7 Pernyataan manakah yang betul? A Daya, F lebih besar daripada berat beban, W B Berat beban, W lebih besar daripada daya, F C Tekanan yang dikenakan pada omboh X dan Y adalah sama D Tekanan yang dikenakan pada omboh X lebih rendah berbanding tekanan yang dikenakan pada omboh Y Kertas 2 (Bahagian A) 1 Rajah 1.1 menunjukkan satu sistem hidraulik. Suatu daya F dikenakan ke atas omboh kecil. Rajah 1.1 (a) (i) Namakan prinsip yang terlibat dalam sistem hidraulik ini. ……………………………………………………………………………………………….. [1 markah] (ii) Bandingkan tekanan pada titik P dan pada titik Q. ……………………………………………………………………………………………..… [1 markah] 74
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 (b) Rajah 1.2 menunjukkan jek hidraulik di suatu pusat servis kereta. Rajah 1.2 Satu daya 50 N bertindak ke atas omboh kecil apabila pemegang ditolak ke bawah. Luas keratan rentas omboh kecil dan omboh besar masing-masing adalah 0.04 m2 dan 0.8 m2. (i) Hitung tekanan yang bertindak ke atas minyak dalam jek hidraulik itu. [2 markah] (ii) Hitung daya yang dikenakan oleh minyak ke atas omboh besar itu. [1 markah] (c) Berdasarkan Rajah 1.2, (i) terangkan bagaimana pemegang digunakan untuk mengangkat beban itu pada ketinggian maksimum, ………………………………………………………………………………………..……… ………………………………………………………………………………………..……… …………………………………………………………………………………………..…… ………………………………………………………………………………………..………. [2 markah] (ii) terangkan satu pengubahsuaian kepada omboh besar untuk membolehkan jek itu mengangkat beban yang lebih berat. ………………………………………………………………………………………..……… ………………………………………………………………………………………..……… ……………………………………………………………………………………………..… [2 markah] (iii) nyatakan bagaimana beban itu diturunkan tanpa menggunakan pemegang. ……………………………………………………………………………………………….. [1 markah] 75
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Kertas 2 (Bahagian B) 1 Rajah 1.1 menunjukkan jek hidraulik yang digunakan untuk mengangkat sebuah kereta. Prinsip kerja jek hidraulik adalah berdasarkan prinsip Pascal. Rajah 1.1 (a) (i) Nyatakan Prinsip Pascal. …………………………………………………………………………………..…………… [1 markah] (ii) Terangkan bagaimana jek hidraulik boleh digunakan untuk mengangkat sebuah kereta apabila daya F1 dikenakan pada omboh kecil dengan luas keratan rentas A1. Dalam penerangan anda, nyatakan sebab mengapa daya F2 lebih besar daripada daya F1. ………………………………………………………………………………………..……… ………………………………………………………………………………………..……… ………………………………………………………………………………………..……… ……………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………….. [4 markah] b) Rajah 1.2 menunjukkan suatu sistem brek hidraulik dalam sebuah kereta. Rajah 1.2 76
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Anda dikehendaki menyiasat ciri-ciri sistem brek hidraulik seperti ditunjukkan dalam Jadual 1. Brek Jenis Takat didih Pemalar Nisbah luas keratan hidraulik bendalir brek bendalir spring bagi rentas omboh dalam brek silinder induk kepada J spring silinder gelendang brek K L Tidak boleh Rendah Rendah 1:1 M dimampat Rendah Tinggi 5:1 Boleh dimampat Tinggi Tinggi 1:5 Tidak boleh dimampat Tinggi Rendah 3:2 Boleh dimampat Jadual 1 Terangkan kesesuaian setiap ciri sistem brek hidraulik. Tentukan brek paling berkesan untuk digunakan dalam sistem brek sebuah kereta. Berikan sebab-sebab untuk pilihan anda. [10 markah] CADANGAN SEBAB 77
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 c) Dalam suatu sistem brek hidraulik, luas keratan rentas omboh dalam silinder induk dan di tayar depan masing-masing adalah 2 cm2 dan 6 cm2. Daya 50 N dikenakan ke atas omboh dalam silinder induk. Hitung : (i) Tekanan yang dipindahkan ke seluruh bendalir brek [2 markah] (ii) Daya yang dikenakan ke atas omboh depan [3 markah] 78
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 1.5 PRINSIP ARCHIMEDES 79
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 80
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 81
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 LATIHAN Kertas 1 (Objektif) 1. Rajah 1 menunjukkan sebatang kayu yang terapung di atas permukaan air. Rajah 1 Pernyataan manakah yang benar? A. Daya apung = berat B. Daya apung > berat C. Ketumpatan kayu balak . ketumpatan air D. Ketumpatan kayu balak = ketumpatan air 2. Rajah 2 menunjukkan garis Plimsoll yang ditanda pada sisi sebuah kapal. Garis Plimsoll digunakan sebgai garis rujukan untuk mengelakkan lebihan muatan. Rajah 2 Garis Plimsoll ini ditanda berdasarkan kepada A. Prinsip Pascal B. Prinsip Bernoulli C. Prinsip Archimedes D. Prinsip Keabadian tenaga 3. Rajah 3 menunjukkan dua kapal yang serupa terapung di sungai dan di laut. Sungai Laut Rajah 3 Mengapakah kapal tenggelam lebih dalam di dalam air sungai berbanding dengan air laut? A. Ketumpatan kapal < ketumpatan air sungai B. Ketumpatan kapal > ketumpatan air sungai C. Ketumpatan air sungai < ketumpatan air laut D. Ketumpatan kapal di sungai > ketumpatan kapal dilaut. 82
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 4. Rajah 4 menunjukkan daya –daya yang bertindak pada sebuah belon udara panas yang sedang terapung pegun di udara Rajah 4 Perbandingan manakah betul? A. W = U B. W > U C. W < U 5. Bola getah dijatuhkan ke dalam air. Bola itu tenggelam dan bergerak keatas selepas sampai kedalaman tertentu. Pasangan manakah yang betul untuk menunjukkan hubungan antara daya apung dengan berat? Tenggelam Bergerak ke atas A Daya apung < berat Daya apung > berat B Daya apung > berat Daya apung = berat C Daya apung = berat Daya pung< berat D Daya apung < berat Daya apung = berat Kertas 2 (Bahagian A) 1. Rajah 1 menunjukkan sebatang kayu balak terapung di permukaan sungai. Rajah 1 (a) Namakan satu daya yang bertindak ke atas kayu balak itu. …………………………………………………………………………………………………….. [1 markah] (b) Beri satu sebab mengapa kayu balak itu terapung …………………………………………………………………………………………………….. [1 markah] 83
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 (c) Jisim kayu balak ialah 1 200kg dan ketumpatan air sungai ialah 1 000 kgm-3. Hitung isipadu air yang disesarkan. [2 markah] (d) Apakah yang berlaku kepada isipadu air yang tersesar apabila kayu balak itu terapung dalam laut? …………………………………………………………………………………………………….. [1 markah] 2. Rajah 2 menunjukkan satu objek digantung pada satu neraca spring seperti pada Rajah 2 berikut. Rajah 2 Kirakan (a) daya apungan yang bertindak ke atas objek di dalam air ………………………………………………………………………………………………………. [1 markah] (b) berat air yang disesarkan oleh objek ……………………………………………………………………………………………………….. [ 1 markah] (c) Isipadu air yang disesarkan oleh objek. (ketumpatan air = 1000 kgm-3 [ 2 markah] 84
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Kertas 2 (Bahagian B) 1. Rajah 1 menunjukkan satu hidrometer yang digunakan untuk mengukur ketumpatan sesuatu cecair. Rajah 1 Anda dikehendaki untuk mengubahsuai reka bentuk dalam rajah 2 supaya hidrometer itu lebih peka dan boleh mengukur julat ketumpatan cecair yang lebih besar. Nyatakan dan terangkan pengubahsuaian berdasarkan aspek aspek berikut: (a) Panjang stem (b) Bahan yang digunakan untuk hidrometer (c) Diameter stem (d) Saiz bebuli (e) Bilangan bebola plumbum [ 10 markah] CADANGAN SEBAB 85
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 2.6 PRINSIP BERNOULLI 1. Prinsip Bernoulli menyatakan bahawa apabila halaju aliran bendalir bertambah, tekanan dalam bendalir berkurang. 2. Udara, gas, cecair dan air ialah bendalir, maka kesemua ini mematuhi prinsip Bernoulli. 3. Aktiviti yang menunjukkan prinsip Bernoulli :- Aktiviti Pemerhatian dan penjelasan (a) Apabila udara ditiup dengan kuat merentasi sebelah atas sehelai kertas yang dipegang di bawah mulut, kertas itu terangkat ke atas. (b) Aliran udara dengan halaju tinggi mengurangkan tekanan udara di sebelah atas kertas. (c) Tekanan atmosfera yang lebih tinggi di sebelah bawah kertas menolak kertas itu ke atas. (a) Apabila udara ditiup dengan kuat di antara dua helai kertas yang dipegang secara cancang, dua helai kertas bergerak saling merapat antara satu sama lain. (b) Aliran udara yang cepat menghasilkan kawasan tekanan rendah di antara kertas. (c) Tekanan atmosfera yang lebih tinggi menolak kertas supaya saling merapat. (a) Bola ping pong bergerak saling merapat apabila aliran udara yang cepat ditiup di antaranya. (b) Tekanan udara di antara bola adalah rendah kerana aliran udara yang cepat. (c) Tekanan atmosfera yang lebih tinggi menolak bola rapat antara satu sama lain. (a) Apabila udara ditiup dengan kuat dalam arah yang ditunjukkan dan tangan dialihkan, bola ping pong tidak jatuh. (b) Aliran udara yang cepat menghasilkan kawasan tekanan rendah di atas bola itu. (c) Tekanan atmosfera yang lebih tinggi di sebelah bawah bola dapat menyokong bola itu. (a) Apabila air memancut dari paip ditujukan di antara dua bot mainan yang terapung di permukaan air di dalam singki, bot-bot bergerak mendekati satu dengan yang lain. (b) Aliran air yang cepat menghasilkan kawasan tekanan rendah di antara bot. (c) Tekanan air yang lebih tinggi di sisi yang satu lagi menolak bot saling merapat. 86
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 (a) Satu semburan air dapat dihasilkan melalui tiupan yang kuat. (b) Udara yang mengalir melalui kawasan yang sempit di hujung penyedut minuman A mengalir dengan halaju yang tinggi. (c) Satu kawasan tekanan rendah dihasilkan di atas penyedut minuman B. (d) Tekanan atmosfera menolak air naik dalam penyedut minuman B. (e) Air yang keluar dari hujung atas penyedut minuman B dihembus dan menjadi satu semburan. (a) Pada rajah (a), aras air di P = di Q = di R (b) Maka, tekanan air di A = di B = di C (c) Pada rajah (b), aras air di P > di Q > di R (d) Maka, tekanan air di A > di B > di C (a) Pada rajah (a), aras air di X = di Y = di Z (b) Maka, tekanan air di D = di E = di F (c) Pada rajah (b), aras air di X > di Z > di Y (d) Maka, tekanan air di D > di F > di E 87
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 4. Aplikasi Prinsip Bernoulli (a) Aerofoil - Apabila kapal terbang bergerak ke hadapan, udara mengalir melalui bahagian atas dan bahagian bawah sayap. - Bentuk aerofoil menyebabkan udara mengalir dengan halaju yang lebih tinggi di sebelah atas dan halaju yang lebih rendah di bahagian bawah sayap. - Menurut prinsip Bernoulli, tekanan udara di sebelah atas sayap adalah lebih rendah daripada tekanan udara di sebelah bawah sayap. - Beza tekanan menghasilkan satu daya paduan ke arah atas pada sayap. Daya paduan ini dikenali sebagai daya angkat. - Beza tekanan ini bergantung kepada beza tekanan, luas permukaan sayap dan sudut serangan. (b) Karburetor - Karburetor mencampurkan petrol dan udara bagi pembakaran dalam silinder enjin. - Apabila udara mengalir melalui bahagian tiub yang disempitkan, halaju pengaliran bertambah dan tekanan berkurang. Satu kawasan tekanan rendah dihasilkan di X. - Tekanan atmosfera yang lebih tinggi menolak petrol keluar melalui jet. - Petrol dan udara bercampur untuk menjadi satu semburan. 88
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 (c) Penunu Bunsen - Gas mengalir keluar melalui jet yang sempit pada halaju tinggi. - Satu kawasan tekanan rendah terhasil di X. - Udara di luar pada tekanan atmosfera mengalir masuk dan bercampur dengan gas untuk dinyalakan. - Bekalan oksigen yang mencukupi dari udara akan memastikan pembakaran sempurna untuk menghasilkan nyalaan yang lebih panas dan kurang berkilau. LATIHAN Kertas 1 (Objektif) 1 Prinsip Bernoulli menyatakan bahawa semakin tinggi halaju bendalir yang mengalir, A semakin kecil tekanannya B semakin besar tekanannya C semakin kecil momentumnya D semakin besar ketumpatanya 2 Rajah 1 menunjukkan pengaliran udara dalam terowong bawah tanah. Pengaliran udara melalui terowong dari X ke Y dapat dijelaskan menggunakan Rajah 1 A Prinsip Pascal B Prinsip Bernoulli C Prinsip Archimedes 3 Rajah 2 menunjukkan satu objek berbentuk aerofoil yang diletakkan dalam terowong angin. Antara kedudukan A, B, C dan D, yang manakah mengalami tekanan yang paling rendah? Rajah 2 89
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 4 Rajah 3 menunjukkan tiupan angin di atas rod kaca. Prinsip manakah yang menerangkan situasi itu? Rajah 3 A Prinsip Pascal B Prinsip Bernoulli C Prinsip Archimedes 5 Peralatan manakah yang berfungsi berdasarkan prinsip Bernoulli? A Pam penyedut B Penunu bunsen C Pembersih hampagas D Jek hidraulik 6 John menggantungkan dua bola ping pong seperti yang ditunjukkan dalalm Rajah 4. Apakah yang berlaku apabila John meniupkan dengan kuat antara dua bola tersebut? Rajah 4 A Bola ping pong tidak bergerak B Bola ping pong itu akan bergerak berjauhan antara satu sama lain C Bola ping pong itu akan bergerak berdekatan antara satu sama lain 7 Alat-alat berikut berfungsi berdasarkan prinsip yang sama kecuali A Kapal B Belon udara panas C Hidrometer D Penunu bunsen 8 Angin bertiup selari dengan sebuah tangkap terbuka dengan langsir tergantung bebas. Apakah yang akan diperhatikan? A Langsir tidak bergerak B Langsir bergerak ke luar C Langsir bergerak ke dalam 90
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 9 Rajah 5 menunjukkan sekeping kadbod lembut dilipat dan diletakkan di atas meja. Udara ditiup ke dalam terowong di antara struktur kadbod dan meja itu. Rajah 5 Manakah antara berikut menunjukkan pemerhatian yang betul? A B C D 10 Rajah 6 menunjukkan udara yang ditiup di atas sebiji bola ping pong yang berada di atas sebuah meja. Apakah yang akan berlaku kepada bola ping pong itu? Rajah 6 A Ia akan melompat ke atas B Ia akan bergerak ke kanan C Ia akan berputar di tempat yang sama D Ia akan menekan dengan lebih kuat ke atas meja Kertas 2 (Bahagian A) 1 Rajah 7 menunjukkan satu binaan terdiri daripada satu tiub mengufuk dan tiga tiub menegak. Rajah 7 (a) (i) Bandingkan halaju air di titik X dan Y. …..…………………………………………………………………………………………….. [1 markah] 91
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 (ii) Bandingkan tekanan air di titik X dan Y. ……..………………………………………………………………………………………..…. [1 markah] (b) Apakah yang akan berlaku kepada ketinggian turus air dalam tiub menegak di tengah apabila diameter di P (i) diperkecilkan ………………………………………………………………………………………………… [1 markah] (ii) diperluas ………………………………………………………………………………………………… [1 markah] 2 Rajah 8 menunjukkan pergerakan udara semasa kereta lumba K memecut dengan pantas di litar lumba. Rajah 8 Oleh sebab pergerakan udara, wujud kawasan yang mempunyai tekanan rendah dan tekanan tinggi. .(a) (i) Label kawasan tekanan rendah dengan ‘R’ dan kawasan tekanan tinggi dengan ‘T’. (ii) [2 markah] Mengapakah kawasan R mempunyai tekanan udara yang rendah dan kedudukan T mempunyai tekanan udara yang tinggi? ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… [2 markah] (iii) Nyatakan prinsip yang berkaitan dengan fenomena ini. ..……………………………………………………………………………………………… [1 markah] (b) Berikan dua sebab mengapa kereta lumba adalah berbentuk ‘spoiler’. ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… [2 markah] (c) Mengapakah kereta ini mempunyai dasar dan bumbung yang rendah berbanding dengan kereta biasa? ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… [2 markah] 92
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Kertas 2 (Bahagian C) 1 Rajah 1.1 menunjukkan suatu keratan rentas bagi sayap sebuah kapal terbang yang sedang bergerak. Sayap kapal terbang itu mengalami daya angkat. Daya angkat Aliran udara Rajah 1.1 (a) (i) Namakan bentuk keratan rentas dalam Rajah 1.1. ………………………………………………………………………………………...…… [1 markah] (ii) Terangkan mengapakah daya angkat bertindak ke atas sayap kapal terbang itu. ………………………………………………………………..…………………………… …………………………………………………………………..………………………… ………………………………………………………………..…………………………… [3 markah] (b) Dua orang peluncur ski berlepas dengan halaju yang sama ketika menuruni satu platform yang tinggi. Rajah 1.2 dan rajah 1.3 menunjukkan keadaan badan bagi dua orang peluncur ski itu semasa berlepas dari platform. Rajah 1.4 dan rajah 1.5 menunjukkan keadaan badan dua peluncur ski itu semasa di udara. Kedua-dua peluncur itu mendarat di permukaan tanah pada ketika yang sama. (i) Berdasarkan Rajah 1.2 dan Rajah 1.3, bandingkan keadaan badan kedua-dua peluntur ski itu. …………………………………………………………………………………...………… [1 markah] (ii) Berdasarkan Rajah 1.4 dan Rajah 15, bandingkan jarak mendarat bagi kedua-dua peluntur ski itu. ……………………………………………………………………………………………… [1 markah] 93
|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 (iii) Merujuk kepada Rajah 1.4 dan Rajah 1.5, hubungkaitkan antara daya angkat dan jarak mendarat. ………………………………………………………………………………….………….. ……………………………………………………………………………………………... [2 markah] (iv) Namakan satu sukan yang menggunakan prinsip daya angkat yang sama dengan peluncur ski itu. Jelaskan persamaan itu. ………………………………………………………………………………….………….. ……………………………………………………………………………………………... [2 markah] (c) Rajah 1.6 Anda dikehendaki memberi beberapa cadangan untuk mereka bentuk sebuah perahu layar yang boleh bergerak dengan lebih laju. Menggunakan pengetahuan tentang gerakan, daya dan sifat-sifat bahan, terangkan cadangan itu. CIRI-CIRI SEBAB [10 markah] 94
Search
