MODUL DLP FIZIK KSSM T5

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 2. Rajah 1 menunjukkan sebuah kapal selam yang berada dalam laut. Diagram 1 shows a submarine in the sea. Rajah 1 / Diagram 1 Berapakah kedalaman, h bagi kapal selam apabila jumlah tekanan ialah 2.021 x 107 Pa? What is the depth, h of the submarine when a total pressure of 2.021 x 107 Pa is applied on the submarine [Ketumpatan air laut = 1.03 x 103 kg m-3] / [ Density of sea water = 1.03 x 103 kg m-3 ] A 2.00 x 103 m C 2.12 x 109 m B 2.00 x 104 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. Diagram 2 shows three blocks P, Q and R pressed into the water until the base of the blocks is at level S. The water pressure acting on the base of the wooden blocks P, Q and R is P1, P2 and P3 respectively. Rajah 2 / Diagram 2 Pernyataan yang manakah adalah benar? Which of the following is true? A P1 > P2 > P3 C P1 = P2 = P3 B P1 < P2 < P3 D P1 = P2 > P3 4. Rajah 3 menunjukkan satu tiub-U yang diisi dengan dua jenis cecair, X dan Y yang tidak bercampur. Diagram 3 shows a U-tube filled with two types of liquids, X and Y that are not mixed. Rajah 3 / Diagram 3 Tinggi turus X dan Y dari paras P masing-masing ialah 8 cm dan 4 cm. Manakah antara pernyataan berikut adalah benar? The height of the X and Y columns from the P level is 8 cm and 4 cm respectively. Which of the following statements is true? 46

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 A Cecair X mempunyai ketumpatan yang kurang daripada cecair Y. Liquid X has a density less than liquid Y B Tekanan cecair di turus X adalah lebih tinggi daripada turus Y pada paras P. The pressure in liquid in column X is higher than the column Y at level P C Cecair X dan Y mempunyai ketumpatan yang sama. Liquid X and Y have same density D Cecair X mempunyai ketumpatan yang lebih tinggi daripada cecair Y. Liquid X has a higher density than the liquid Y. 5. Rajah 4 menunjukkan bekas yang berisi air. Diagram 4 shows a container containing water. Rajah 4 / Diagram 4 Berapakah tekanan yang dihasilkan oleh air pada titik X? What is the pressure produced by the water at point X? [Ketumpatan air = 1000 kg m-3] [Water density = 1000 kg m-3] A 6 867 Pa B 22 563 Pa C 29 430 Pa D 36 297 Pa Kertas 2 (Bahagian A) / Paper 2 (Section 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. Diagram 1 shows how water is supplied to a house from a storage tank outside the house. The water pipe in the house leaked at two positions, P and Q. Rajah 1 / Diagram 1 (a) Apakah yang dimaksudkan dengan tekanan? What is the meaning of Pressure? ……………………………………………………………………………………………………….. [1 m] 47

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 (b) Berdasarkan rajah 1, bandingkan Based on diagram 1, compare (i) Kedalaman air pada kedudukan P dan kedudukan Q. Depth of water at position P and position Q ………………………………………………………………………………… [1 m] (ii) Jarak mengufuk pancutan air yang keluar dari kedudukan P dan kedudukan Q. The horizontal distance of the water spurting out from position P and position Q. ……………………………………………………………………………………… [1 m] (iii) Tekanan air pada kedudukan P dan kedudukan Q. Water pressure at position P and position Q ………………………………………………………………………………… [1 m] (c) Berdasarkan jawapan dalam (b) Based on the answer in (b) (i) Hubungkaitkan tekanan air dengan jarak mengufuk pancutan air. Relate the water pressure with the horizontal distance of the water spurting out. ……………………………………………………………………………………… [1 m] (ii) Nyatakan hubungan antara tekanan dengan kedalaman air. State relationship between pressure and depth of water. ……………………………………………………………………………………… [1 m] (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. To avoid water wastage, water tap X on the pipe that supplies water to the storage tank is turned off. What will happen to the horizontal distance of the water spurts out from position Q? Give one reason for your answer. ……………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………… [2 m] 2. Rajah 2.1 menunjukkan sebuah tangki konkrit yang diisi dengan air. Diagram 2.1. Shows a concrete tank filled with water. Air 5m Tangki Konkrit Rajah 2.1 / Diagram 2.1 (a) Nyatakan satu faktor yang boleh mempengaruhi tekanan air di dalam tangki konkrit. State one factor that can affect the water pressure in the concrete tank. ………………………………………………………………………………………… [1 m]. 48

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 (b) (i) Bandingkan tekanan air pada P dan Q. Compare the water pressure of P and Q. …………………………………………………………………………………… [1 m]. (ii) Hitungkan tekanan air pada Q. [Ketumpatan air = 1000 kg m-3] Calculate the water pressure of Q [ Density of water = 1000 kg m-3 ] [2 m] (c) Rajah 2.2 menunjukkan air mengalir dari tangki konkrit ke tangki air di rumah. Diagram 2.2 shows water flows from concrete tank to the water tank in the house. Tangki air Air di rumah Tangki Rajah 2.2 / Diagram 2.2 konkrit (i) Apakah yang menyebabkan air boleh mengalir dari tangki konkrit ke tangki air di rumah? What cause the water flows from concrete tank to the water tank in the house. ………………………………………………………………………………… [1 m] (ii) Pengaliran air dari tangki konkrit ke tangki air di rumah akan terhenti pada aras P. Terangkan mengapa pengalirannya berhenti. The flow of water from the concrete tank to the water tank in the house will stop at level P. Explain why the flow of water stops ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………… [2 m]. (d) (i) Cadangkan dua pengubahsuaian yang boleh dibuat untuk memastikan air dapat mengalir secara berterusan ke tangki di rumah kediaman. Suggest two modifications that can be made to ensure that water can flow continuously to the tank in a residential home. ………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………… [2 m]. (ii) Lukiskan tangki air yang boleh menampung tekanan yang tinggi. Draw a water tank that can withstand high pressure. [1 m] 49

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Kertas 2 (Bahagian B) / Paper 2 (Section B) 1. Rajah 1.1 menunjukkan air memancut keluar dari sebuah bekas pada kedalaman dan tekanan yang berbeza. Diagram 1.1 shows water spurting out of a container at different depths and pressures. Rajah 1.1 / Diagram 1.1 (a) Apakah yang dimaksudkan dengan tekanan? What is the meaning of pressure? …………………………………………………………………………………………… [1 m] (b) Terangkan mengapa jarak mengufuk pancutan air, d, daripada kedudukan P dan Q adalah seperti yang ditunjukkan dalam rajah. Explain why the horizontal distance of the water spurts out, d, from positions P and Q is as shown in the figure. ………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………… [4 m] (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] Diagram 1.2 shows the process of channeling water from a tank on a hill to a tank on a tall building. [ Water density = 1000 kg m-3] Hitung / Calculate (i) Tekanan air di R / Water pressure at R Rajah 1.2 / Diagram 1.2 (ii) Tekanan air di S / Water pressure at S [5 m] 50

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 (d) Rajah 1.3 menunjukkan sebuah empangan hidroelektrik. Diagram 1.3 shows a hydroelectric dam Rajah 1.3 / Diaram 1.3 Jadual dibawah menunjukkan ciri-ciri bagi empat empangan yang digunakan untuk memutarkan turbin untuk penjanaan elektrik. The table below shows the characteristics of the four dams used to turn turbines for electricity generation. Ketinggian tembok Jenis bahan bagi Ketebalan tembok di bahagian bawah Bentuk tembok Empangan penahan tembok The thickness of The shape of the Dam The height of the Types of materials the wall at the wall retaining wall for walls bottom J Rendah / Low Kayu / Wood Kecil / Thin Tidak melengkung Not curved K Tinggi / High Kayu / Wood Besar / Thick Tidak melengkung Not curved L Tinggi / High Konkrit / Concrete Besar / Thick Melengkung Curved M Rendah / Low Konkrit / Concrete Kecil / Thin Melengkung Curved 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. You are assigned to study the characteristics of a safe dam. Explain the suitability of each feature and determine the most suitable dam. Give reasons for your choice. Cadangan Sebab [10 m] 51

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 2.2 TEKANAN ATMOSFERA Atmospheric Pressure 1. Tekanan atmosfera ialah tekanan yang disebabkan oleh berat lapisan udara yang bertindak ke atas permukaan bumi, Atmospheric pressure is the pressure due to the weight of the layer of air acting on the surface of the earth. 2. Semua objek yang berada di permukaan Bumi mengalami tekanan atmosfera. All objects on the surface of the earth experience atmospheric pressure. 3. Tekanan atmosfera/ Atmospheric pressure, Patm = Alat untuk ukur tekanan atmosfera/ instruments to • 101 396 Pa 1 atm measure atmospheric pressure a) Barometer fortin / barometer • 1.01 x 105 Pa 10 m air Fortin b) Barometer aneroid/ Aneroid • 760 mm Hg barometer • 76 cm Hg 4. Tekanan atmosfera dipengaruhi oleh suhu udara dan altitud. Altitud ialah kedudukan suatu objek dari permukaan bumi. Atmospheric pressure is affected by air temperature and altitude. Altitude is the position of an object from the surface of the earth. 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. At higher altitude, atmospheric pressure becomes lower. This is due to higher altitude, thin of air which is number of air molecules decreases. Rate of collision between the molecules will be lower and the air molecules move slower. Hence, atmospheric pressure is lower. 52

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 6. Bagi seorang penyelam yang berada di dalam laut, badannya mengalami tekanan atmosfera dan tekanan air.Tekanan air bertambah dengan kedalaman air. For a diver at an extreme depth under the surface of the sea, his body will experienced atmospheric pressure and water pressure. Tekanan yang bertindak ke atas penyelam = Patm + hpg Pressure exerted on the diver h- kedalaman objek / depth of object p -ketumpatan air/ density of water g- pecutan grtaviti/ gravitational acceleration LATIHAN EXERCISE Kertas 1 (Objektif) Paper 1 (Objective) 1 Rajah 1 menunjukkan seorang budak menyedut paket minuman kosong. Diagram 1 shows a boy who is sucking an empty packet drink. Rajah 1/Diagram 1 Pernyataan manakah yang menerangkan situasi ini? Which statement describes this situation? A Tekanan dalam paket minuman < tekanan atmosfera Pressure in the packet drink < atmospheric pressure B Tekanan dalam paket minuman > tekanan atmosfera Pressure in the packet drink > atmospheric pressure C Tekanan dalam paket minuman = tekanan atmosfera Pressure in the packet drink = atmospheric pressure 2 Instrumen manakah yang digunakan untuk mengukur tekanan atmosfera? A Hidrometer / Hydrometer B Tolok Bourdon/ Bourdon gauge C Barometer D Tolok Skru Mikrometer/ Micrometer Screw Gauge 53

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 3 Rajah 2 menunjukkan sebuah tiub kaca panjang yang penuh dengan merkuri diterbalikkan secara tegak dan dicelupkan ke dalam merkuri. Diagram 2 shows a long glass tube containing mercury. The glass tube is then inverted and immersed into the mercury. Rajah 2/ Diagram 2 Antara titik A, B, C dan D yang manakah mempunyai tekanan yang sama dengan tekanan atmosfera? Among points A, B, C and D, which point will have the same pressure as the atmospheric pressure? 4 Rajah 3 menunjukkan 2 ekor penyu dalam sebuah akuarium. Diagram 3 shows 2 turtles in an aquarium. Rajah 3/ Diagram 3 Bandingkan tekanan atmosfera dan tekanan air untuk penyu besar dan penyu kecil itu. Compare the atmospheric pressure and water pressure for both big turtle and small turtle. Tekanan atmosfera dikenakan ke atas Tekanan air dikenakan ke atas penyu penyu Atmospheric pressure exerted on turtle Water pressure exerted on turtle A Kedua-dua sama Lebih tinggi pada penyu kecil Higher on small turtle Both equal Kedua-dua sama B Lebih tinggi pada penyu kecil Both equal Lebih tinggi pada penyu besar Higher on small turtle Higher on big turtle C Kedua-dua sama Kedua-dua sama Both equal Both equal D Lebih tinggi pada penyu besar Higher on big turtle 54

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 5 Rajah 4 menunjukkan sebiji bola pingpong yang diikat dengan benang tertarik ke arah aliran air laju yang keluar dari pili. Diagram 4 shows a pingpong ball which is tied by a thread is attracted in the direction of high flow of water from the pipe. Rajah 4 Situasi di atas disebabkan oleh Situation above is caused by A Tekanan atmosfera yang tinggi High atmospheric pressure. B Tekanan atmosfera yang sama dalam sinki Same atmospheric preesure in the sink. C Kawasan bertekanan rendah di antara bola pingpong dan aliran air Region of low pressure between the pingpong ball and water flow D Kawasan bertekanan tinggi di antara bola pingpong dan aliran air Region of high pressure between the pingpong ball and water flow. 6 Rajah 5 menunjukkan susunan radas yang digunakan untuk mengukur tekanan atmosfera. Diagram 5 shows the arrangement of apparatus which is used to measure atmospheric pressure. [Ketumpatan merkuri= 1.36 x 104 kg m-3] [Pecutan graviti,g = 9.81 m s-2] [Density of mercury= 1.36 x 104 kg m-3] [Gravitaional accelerationi,g = 9.81 m s-2] Rajah 5/ Diagram 5 Kira tekanan di titik Q dalam unit Pa. Calculate the pressure at point Q in the unit of Pa. A 1.00 x 104Pa B 1.16 x 105 Pa C 1.20 x 105 Pa D 2.00 x 105 Pa 55

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Kertas 2 (Bahagian A) Paper 2 (Part A) 1 Rajah 1 menunjukkan satu alat yang digunakan untuk mengukur tekanan atmosfera. Alat tersebut diletakkan di paras laut. Diagram 1 show a device used to measure atmospheric pressure. The device is located on the surface of the sea. Rajah 1/ Diagram 1 (a) Berdasarkan Rajah 1, Based on Diagram 1, (i) Namakan alat yang digunakan untuk mengukur tekanan atmosfera Name the device used to measure atmospheric pressure. ………………………………………………………………………………………………... [1 m] (ii) Nyatakan satu sebab mengapa merkuri digunakan dalam alat tersebut. State a reason why mercury is used in the device. ………………………………………………………………………………………………... [1 m] (b) Berdasarkan Rajah 1, Based on Diagram 1, (i) Nyatakan nilai tekanan atmosfera, h, dalam unit cmHg. State the value of atmospheric pressure, h in the unit of cmHg. ………………………………………………………………………………………………... [1 m] (ii) Kira tekanan atmosfera dalam unit Pascal. [Ketumpatan merkuri = 13.6 x 103 kgm-3] Calculate atmospheric pressure in the unit of Pascal. [Density of mercury = 13.6 x 103 kgm-3] [2 m] 56

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 (c) Berdasarkan Rajah 1, terangkan apakah yang akan terjadi kepada tinggi turus merkuri jika Based on Duagram 1, explain what will happen to the height of the mercury column if (i) Alat di bawa ke puncak gunung. Nyatakan sebab bagi jawapan anda. Device brought to the peak of the mountain. State the reason for your answer. ...……………………………………………………………………………………………… [2 m] (ii) Kewujudan air di bahagian P. Nyatakan sebab bagi jawapan anda. The presence of water at part P. State the reason for your answer. ……………………………………………………………………………………...………… [2 m] 2 Rajah 2.1 menunjukkan ketinggian berbeza sebuah gunung. Sebuah alat digunakan untuk mengukur tekanan atmosfera di M dan N. Diagram 2.1 shows the different heights of mountain. A device is used to measure the atmospheric pressure at M and N. Rajah 2.1/ Diagram 2.1 Rajah 2.2 menunjukkan keratan rentas kotak vakum alat tersebut, ketika ia berada di M. Diagram 2.2 shows the cross-sectional area of a vacuum box in the device when it is at M. Rajah 2.2/ Diagram 2.2 57

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Rajah 2.3 menunjukkan keratan rentas kotak vakum alat yang sama, ketika ia berada di N. Diagram 2.3 shows the cross-sectional area of the vacuum box in the same device when it is at N. Rajah 2.3/ Diagram 2.3 (a) Namakan alat di atas. Name the device above. ……………………………………………………………………………………………………. [1 m] (b) Bandingkan ketinggian M dan N. Compare the heights of M and N. ……………………………………………………………………………………………………. [1 m] (c) Perhatikan Rajah 7.2 dan Rajah 7.3, Observe Diagram 7.2 and Diagram 7.3, (i) Bandingkan isipadu kotak vakum Compare the volume of the vacuum box. ……………………………………………………………………………………………….. [1 m] (ii) Bandingkan tekanan atmosfera di M dan N. Compare the atmospheric pressure at M and N. ……………………………………………………………………………….………………. [1 m] (iii) Nyatakan hubungan di antara ketinggian dengan isipadu kotak vakum. State the relationship between the height and the volume of the vacuum box. ………………………………………………………………………………….……………. [1 m] 58

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 (iv) Nyatakan hubungan di antara tekanan atmosfera yang dikenakan dengan isipadu kotak vakum. State the relationship between the atmospheric pressure exerted and the volume of the vacuum box. ……………………………………………………………………………………………….. (d) Berdasarkan Teori Knetik Jirim, terangkan sebab bagi jawpan di 8(c)(iv). [1 m] Based on the Theory Kinetic of Matter, explain the reason for your answer in 8(c)(iv). …………………………………...…………………………………………………….…………... ……………………………………………………………………………………………………… [2 m] Kertas 2 (Bahagian B) Paper 2 (Part B) 1 Rajah 1.1 menunjukkan kedudukan P dan Q pada altitud berbeza. Diagram 1.1 shows the position P and Q in different altitudes. Paras laut Rajah 1.1/ Diagram 1.1 Dua barometer ringkas yang serupa diletakkan pada kedua-dua kedudukan. Ketinggian turus merkuri ditunjukkan dalam Rajah 8.2 Two identical simple barometer is put at both positions. The height of the mercury column is shown in Diagram 8.2. Rajah 8.2/ Diagram 8.2 59

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 (a) Apakah maksud ketumpatan? What is the meaning of density? ……………………………………………………………………………………………………….. [1 m] (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. By using Diagram 8.1 and Diagram 8.2, compare the altitudes of P and Q, surrounding air density and the height of the mercury column in the simple barometer at position P and Q. ................................................................................................................................................ ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… [3 m] (c) Nyatakan hubungan antara altitud dengan State the relationship between altitude with (i) Ketumpatan udara Density of air ………………………………………………………………………………………………..… [1 m] (ii) Tekanan atmosfera Atmospheric pressure ………………………………………………………………………………………………….. [1 m] (d) Rajah 8.3 menunjukkan sebatang penitis dalam botol. Diagram 8.3 shows a dropper in the bottle. Rajah 8.3 Menggunakan pengetahuan tentang tekanan atmosfera, terangkan bagaimana cecair di dalam botol disedut masuk ke dalam penitis. By using the knowledge of atmospheric pressure, explain how the liquid in the bottle can be sucked into the dropper. ………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………… [4 m] 60

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 (e) Rajah 8.4 menunjukkan sebuah pembersih vakuum. Diagram 8.4 shows a vacuum cleaner. Rajah 8.4/ Diagram 8.4 Anda dikehendaki memberi beberapa cadangan untuk mereka bentuk sebuah pembersih vakum yang boleh membersih habuk dengan lebih cepat dan berkesan. You are required to give a few suggestions to design a vacuum cleaner which can clean the dust faster and more efficient. Menggunakan pengetahuan tentang tekanan atmosfera dan ciri-ciri bahan, terangkan cadangan anda berdasarkan aspek-aspek berikut: By using the knowledge about atmospheric pressure and the characteristics of the material, explain your suggestions based on the aspects below. i) Bahan yang digunakan untuk badan pembersih vakum Material used for the body of vacuum cleaner. ii) Bahan yang digunakan untuk hos Material used for the hose iii) Saiz kipas Size of the fan iv) Saiz nozel lantai Size of the floor nozzle v) Diameter rod pemegang Diameter of the handle rod CIRI-CIRI/ SEBAB CHARACTERISTICS /REASON [10 m] 61

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. 62

Factors Affecting Gas Pressure |MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 • Density of gas 2.3 GAS PRESSURE - As density of gas increases, number of molecules per unit 1. Gas Pressure is the force per unit area volume increases exerted by gas molecules during the - Rate of collision between the collision between the gas molecules and molecules of gas and the wall of the wall of the container. container increases Kinetic Theory of Matter • Temperature of gas - As temperature of gas increases, 1. Kinetic Theory of Matter states that gas gas pressure increases molecules are moving randomly and - Speed of molecules increases constantly collide with the wall of the when temperature of gas container. increases - Rate of collision between the 2. Gas molecules collide with the wall of the molecules and the wall of container undergo change of momentum. container icreases 3. Rate of change of momentum produce an • Volume of gas impulsive force acting on the wall of the container. - As volume of gas decreases, gas pressure increases 4. Gas Pressure is the force per unit area produced from the collision between gas - Number of molecules per unit molecules and the wall of container. volume increases. Measure Gas Pressure by using Bourdon - Rate of collision between the Gauge molecules and the wall of container increases • When the supply of gas connected to the Bourdon Gauge, pressure in the curved metal tube will try to straighten it. • So, the pointer will rotate. • Magnitude of the gas pressure can be read from the gauge scale. Instrument To Measure Gas Pressure - Bourdon gauge - Manometer 63

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Mengukur Tekanan Gas Dengan Menggunakan Manometer Measure Gas Pressure by using Manometer 1 atm = 76 cm Hg = 1.02 x 105 Pa (Merkuri) 1 atm = 10 m Air = 1.0 x 105 Pa (Air) 1 atm = 76 cm Hg = 1.02 x 105 Pa (Mercury) 1 atm = 10 m water = 1.0 x 105 Pa (water) LATIHAN EXERCISE Kertas 1 (Objektif) Paper 1 (Objectives) 1 Rajah 1 menunjukkan satu belon disambung kepada satu manometer untuk menyukat tekanannya. Diagram 1 shows a balloon connected to a manometer to measure its pressure. Rajah 1/ Diagram 1 Apakah tekanan pada belon itu? What is the pressure of the balloon? (Tekanan atmosfera/ Atmospheric pressure, Po = 76 cm Hg) A 14 cm Hg B 74 cm Hg C 76 cm Hg D 78 cm Hg 64

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 2 Rajah 2 menunjukkan sebuah manometer yang disambung kepada sebiji belon. Diagram 2 shows a manometer connected to a balloon. Rajah 2/ Diagram 2 Apakah tekanan, PB, di dalam belon itu? What is the pressure, PB, in the balloon? (ρ = ketumpatan merkuri, g = pecutan graviti, Patm = tekanan atmosfera) (ρ = density of mercury, g = gravitational acceleration, Patm = atmospheric pressure) A PB = hρg B PB = Patm - hρg C PB = Patm + hρg 3 Antara alat-alat berikut, yang manakah digunakan untuk mengukur tekanan gas. Which of the instruments below is used to measure the gas pressure. I III II IV A I dan II sahaja B I dan III sahaja C II, III dan IV sahaja 65

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Kertas 2 (Bahagian A) Paper 2 (Part A) 1 Rajah 1.1 menunjukkan satu manometer yang digunakan untuk menyukat tekanan gas dalam sebuah tong gas. Diagram 1.1 shows a manometer used to measure the gas pressure in the gas tong. Rajah 1.1/ Diagram 1.1 (a) Nyatakan satu sebab mengapa merkuri digunakan dalam manometer tersebut. State one reason why mercury is used in the manometer. ………………………………………………………………………………………………………… [1 m] (b) (i) Tandakan dengan simbol Pg dan Patm dalam petak X dan Y untuk menunjukkan tekanan atmosfera dan tekanan gas. Mark with the symbol Pg and Patm in the boxes X and Y to show atmospheric pressure and gas pressure. [2 m] (ii) Hitungkan tekanan gas dalam Rajah 1.1. Calculate the gas pressure in Diagram 1.1 [Tekanan atmosfera/ atmospheric pressure = 76 cm Hg] [1 m] (c) Rajah 1.2 menunjukkan tiga sphygmomanometer P, Q dan R yang digunakan untuk mengukur tekanan darah seorang pesakit. Diagram 1.2 shows three sphygmomanometer P, Q and R is used to measure the blood pressure of a patient. Sphygmomanometer P 66

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Sphygmomanometer Q Sphygmomanometer R Rajah 1.2/ Diagram 1.2 Berdasarkan Rajah 1.2, nyatakan ciri-ciri bagi sphygmomanometer itu yang boleh mengukur tekanan darah dengan berkesan. Based on Diagram 1.2, state the characteristics of the sphygmomanometer which can be used to measure the blood pressure efficiently. Beri sebab untuk kesesuaian ciri-ciri itu: Give reasons according to the suitability of the characteristics: (i) Bebola pengepam/ Pumping bulb ………………………………………………………………………………………………….. Sebab/ Reason ………………………………………………………………………………………………….. [2 m] (ii) Bahan yang digunakan untuk pergelangan mengembung Materials used for inflatable cuff ………………………………………………………………………………………………….. Sebab/ Reason ………………………………………………………………………………………………….. [2 m] (iii) Tentukan reka bentuk Sphygmomanometer yang paling sesuai yang boleh mengukur tekanan darah dengan berkesan. Choose a design of Sphygmomanometer which is most suitable to measure the blood pressure efficiently. ………………………………………………………………………………………………….. [1 m] 67

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Kertas 2 (Bahagian B) Paper 2 (Part B) 1 Rajah 1.1 menunjukkan satu tiub-U yang disambungkan kepada satu silinder gas. Diagram 1.1 shows a U-tube which is connected to a gas cylinder. Rajah 1.1/ Diagram 1.1 (a) Namakan alat pengukur tekanan gas yang ditunjukkan pada Rajah 1.1. Name the measuring instrument of gas pressure shown in Diagram 1.1. ………………………………………………………………………………………………………… [1 m] (b) (i) Hitungkan nilai d dalam unit cm Hg. Calculate the value of d in the unit of cm Hg ………………………………………………………………………………………………..… [1 m] (ii) Hitung jumlah tekanan gas dalam unit cm Hg Calculate the total gas pressure in the unit of cm Hg [Tekanan atmosfera/ atmospheric pressure = 76 cm Hg] [1 m] (iii) Hitung jumlah tekanan gas dalam unit Pascal Calculate the total pressure in the unit of Pascal [Ketumpatan merkuri/ Density of mercury = 13.6 x 103 kg m-3] [2 m] (iv) Ada lubang pada silinder. Gas mula keluar dari lubang itu. Apakah yang akan berlaku kepada perbezaan paras merkuri, d? There is a hole on the cylinder. Gas starts to leak from the hole. What will happen to the difference of the level of mercury, d? ………………………………………………………………………………………………….. [1 m] 68

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 (c) Rajah 1.2 menunjukkan seorang kanak-kanak menggunakan straw untuk menyedut minuman di dalam gelas. Diagram 1.2 shows a kid who uses straw to suck the drink in the glass. Rajah 1.2/ Diagram 1.2 Terangkan prinsip kerja straw tersebut. Explain the working principle of the straw. ………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… [4 m] (d) Rajah 1.3 menunjukkan sebuah pembersih vakuum. Diagram 1.3 shows a vacuum cleaner. Rajah 1.3/ Diagram 1.3 Anda dikehendaki menyiasat ciri-ciri pembersih vakum seperti ditunjukkan di dalam Jadual 5. You are required to investigate the characteristics of the vacuum cleaner as shown in Table 5 Pembersih Diameter rod Bahan yang Saiz kipas Kuasa vakum pemegang digunakan untuk hos Size of the fan motor(W) Vacuum Diameter of Material used to make Power of cleaner handle rod the motor the hose A (W) B Besar/ Big Aluminium/ Aluminium Kecil/ Small 600 C Kecil/ Small Plastik/ Plastic Besar/ Big D Kecil/ Small Kecil/ Small 1500 Besar/ Big Aluminium/ Aluminium Besar/ Big Plastik/ Plastic 600 Jadual 5/ Table 5 1500 69

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Terangkan kesesuaian setiap aspek pembersih vakum. Explain the suitability of each aspect of the vacuum cleaner. Tentukan pembersih vakum paling cekap untuk digunakan oleh suri rumah. Choose which vacuum cleaner is the most efficient to be used by the house wife. CADANGAN SEBAB SUGGESTIONS REASON [10 m] 70

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 71

Berdasarkan Prinsip Pascal |MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 2.4 PASCAL’S PRINCIPLE (A) PASCAL’S PRINCIPAL Pascal’s Principle states that the pressure applied on an enclosed fluid is transmitted uniformly in all directions in the fluid. Ideas about the Transmission of Pressure in Liquids • When the piston is pushed, a force is exerted on the surface of the water and pressure is produced. • This pressure is transmitted uniformly throughout the water in all directions. • This causes the water to spur out from every hole. • This shows that the pressure applied on an enclosed fluid is transmitted uniformly in all directions in the fluid. (B) Working Principle of Hydraulic System 1. In the above diagram, when piston X is Input force, F1 At the input Pressure is pushed downwards to a height of h1, Is applied on the piston, F1 X A1 = transmitted piston Y will be pushed upwards to a liquid surface of P, pressure is uniformly height of h2. the input piston, produced throughout the A1 hydraulic fluid to 2. If surface area at X and Y respectively The same the output piston, is A1 and A2, hence the difference in At the output pressure acts on A2 the height of the liquid at X and Y can piston, P X A2 = the liquid be calculated by using the equation F2, output force is surface, A2 at the below: produced to lift a output piston. load. h1 A1=h2A2 Characteristics of hydraulic fluid: 1. High viscosity – difficult to compress 2. No air bubbles formed 3. High boiling point – not easily evaporated 4. Do not dissolve in water 5. Anti-rust protection 72

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 (C) Aplikasi Prinsip Pascal Pascal’s Principal Applications 73

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Jika terdapat gelembung udara di dalam sistem hidraulik,sebahagian daya yang terhasil digunakan untuk memampatkan gelembung udara dalam cecair If there are air bubbles in the hydraulic system, part of the force produced will be use to compress the air bubbles in the liquid. 1. When the small piston is pulled upwards, the hydraulic fluid will be sucked from the fluid reservoir through the control valve (left). 2. At the same time, the control valve (right) is closed. 3. Then, small piston is pushed downwards to produce a pressure to be transmitted to the large piston. 4. At this time, the control valve (left) is closed and the control valve (right) is opened. 5. When the load is removed, the release valve will be opened to allow hydraulic fluid to return to the fluid reservoir and the large piston will be lowered. 74

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Hydraulic brake 75

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 1. When the brake pedal is pressed, piston in the master cylinder is pushed. Pressure produced will be transmitted through brake fluid to slave piston on each of the wheels of the car. 2. On the front wheels, the slave piston pushes the brake pads and pressed against the brake disc which is spinning with the wheels. Hence, the wheels’ movement will be slowed down or stopped. 3. On the back wheels, the slave piston pushes the brake shoe towards outer direction and pressed against the brake spindle. Hence, the rotations of the wheels will be slowed down or stopped. Pam Hidraulik Hydraulic pump Tuas Injap A Injap B Kesan Lever Valve A Valve B Turun Buka Tutup Effect Push Open Close Minyak hidraulik mengalir ke dalam silinder besar. Naik Tutup Buka Kereta dinaikkan Pull Close Open Hydraulic fluid flows in the master cylinder. The car is lifted up. Minyak mengalir dari tangki ke silinder kecil, kereta kekal pada kedudukan. Hydraulic fluid flows from the reservoir to the slave cylinder, the car remains its position. Jika injap pelepas dibuka, minyak akan mengalir dari silinder besar ke tangki, kereta diturunkan. If the release valve is opened, the hydraulic fluid will flow from the master cylinder to the reservoir, the car will be lowered down. 76

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 LATIHAN / EXERCISE Kertas 1 (Objektif) Paper 1 (Objectives) 1 Manakah di antara berikut berfungsi menggunakan prinsip Pascal? Which of the following functions by using the Pascal’s Principle? AC Hydraulic jack Plunger B D Vacuum cleaner Bunsen Burner 2 Rajah 1 menunjukkan satu sistem hidraulik. Diagram 1 shows a hydraulic system Berapakah jisim beban, M? Rajah 1/ Diagram 1 What is the mass of the load, M? C 20 kg A 2 kg D 40 kg B 4 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. Diagram 2 shows a cross-sectional area of a hydraulic jack. The weight of the car is 2.0×106 kg and ratio of the surface area master piston to slave piston is 1: 15. 77

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 A 1.3 × 106 N Rajah 2/ Diagram 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. Diagram 3 shows shovel and the arm of a digger which is lifting a heavy load. Rajah 3/ Diagram 3 Prinsip manakah yang digunakan pada lengan penggali itu? Which principle is used on the arm of the digger? A Prinsip Pascal/ Pascal’s Principle B Prinsip Bernoulli/ Bernoulli’s Principle C Prinsip keseimbangan daya/ Forces in Equilibrium Principle D Prinsip keabadian momentum/ Principle of conservation of momentum 5 Rajah 4 menunjukkan suatu sistem hidraulik ringkas dalam keseimbangan. Diagram 4 shows a simple hydraulic system in equilibrium. A1, A2 dan A3 adalah luas omboh. A1, A2 and A3 are the surface area of piston F1, F2 dan F3 adalah daya-daya yang bertindak ke atas omboh. F1, F2 and F3 are forces exerted on the piston, 78

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Rajah 4/ Diagram 4 Perbandingan manakah yang betul? Which comparison is correct? A Tekanan di A1 = tekanan di A2 = tekanan di A3 Pressure at A1 = Pressure at A2 = Pressure at A3 B Tekanan di A1 < tekanan di A2 < tekanan di A3 Pressure at A1 < Pressure at A2 < Pressure at A3 C Tekanan di A1 > tekanan di A2 > tekanan di A3 Pressure at A1 > Pressure at A2 > Pressure at A3 D Tekanan di A1 > tekanan di A2 = tekanan di A3 Pressure at A1 > Pressure at A2 = Pressure at A3 6 Rajah 5 menunjukkan sebuah sistem hidraulik. Daya, F dapat menyokong beban yang mempunyai berat, W. Diagram 5 shows a hydraulic system. Force, F is able to support the load which has a weight, W. A WA = Fa Rajah 5/ Diagram 5 79 B ������ = ������ ������ ������ C W+A=F+a D ������ = ������ ������ ������

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 7 Peralatan yang manakah menggunakan prinsip Pascal? Which instrument is using Pascal’s Principle? A Pam angkat/ Lift pump B Hidrometer/ Hydrometer C Penunu Bunsen/ Bunsen Burner D Jek hidraulik/ Hydraulic jack 8 Rajah 6 menunjukkan sebuah barometer merkuri dengan udara terperangkap di L. Diagram 6 shows a mercury barometer with the trapped air at L. Rajah 6/ Diagram 6 Jika tekanan atmosfera adalah 760 mm Hg, berapakah tekanan udara yang terperangkap di L? If the atmospheric pressure is 760 mm Hg, what is the air pressure trapped at L? A 15 mm Hg B 745 mm Hg C 760 mm Hg D 730 mmHg 9 Rajah 7 menunjukkan sebuah jek hidraulik. Diagram 7 shows a hydraulic jack. Rajah 7/ Diagram 7 Pasangan daya X dan Y yang manakah adalah benar? Which pair of force X and Y is true? Daya X Daya Y Force X Force Y A 20 200 B 60 900 C 80 480 D 100 1000 80

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 10 Rajah 7 menunjukkan satu pam hidraulik dengan luas keratan rentas omboh X dan Y yang sama. Diagram 7 shows a hydraulic pump with the cross-sectional area of piston X and Y is the same Rajah 7/ Diagram 7 Pernyataan manakah yang betul? Which statement is correct? A Daya, F lebih besar daripada berat beban, W Force, F is greater than load weight, W B Berat beban, W lebih besar daripada daya, F Load weight, W is greater than force, F C Tekanan yang dikenakan pada omboh X dan Y adalah sama Pressure exerted on piston X and Y is the same D Tekanan yang dikenakan pada omboh X lebih rendah berbanding tekanan yang dikenakan pada omboh Y Pressure exerted on piston X is lower compared to the pressure exerted on piston Y Kertas 2 (Bahagian A) Paper 2 (Part A) 1 Rajah 1.1 menunjukkan satu sistem hidraulik. Suatu daya F dikenakan ke atas omboh kecil. Diagram 1.1 shows a hydraulic system. A force, F exerted on the slave piston. Rajah 1.1/ Diagram 1.1 (a) (i) Namakan prinsip yang terlibat dalam sistem hidraulik ini. Name the principle involved in the hydraulic system. ……………………………………………………………………………………………….. [1 m] (ii) Bandingkan tekanan pada titik P dan pada titik Q. Compare the pressure at point P and point Q. ……………………………………………………………………………………………..… [1 m] 81

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 (b) Rajah 1.2 menunjukkan jek hidraulik di suatu pusat servis kereta. Diagram 1.2 shows a hydraulic jack at the car service centre. Rajah 1.2 / Diagram 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. A force 50 N exerted on a slave piston when the handle is pushed downwards. Cross- sectional area of the slave piston and master piston respectively is 0.04m2 and 0.8m2. (i) Hitung tekanan yang bertindak ke atas minyak dalam jek hidraulik itu. Calculate the pressure exerted on the oil in the hydraulic jack. [2 m] (ii) Hitung daya yang dikenakan oleh minyak ke atas omboh besar itu. Calculate the force exerted by the oil on the master piston. [1 m] (c) Berdasarkan Rajah 1.2, Based on Diagram 1.2, (i) terangkan bagaimana pemegang digunakan untuk mengangkat beban itu pada ketinggian maksimum, Explain how the handle used to lift up the load to a maximum height. …………………………………………………………………………………………..…… ………………………………………………………………………………………..………. [2 m] (ii) terangkan satu pengubahsuaian kepada omboh besar untuk membolehkan jek itu mengangkat beban yang lebih berat. Explain one modification to the master piston which can enable the jack to lift heavier load. ………………………………………………………………………………………..……… ………………………………………………………………………………………… [2m] 82

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 (iii) nyatakan bagaimana beban itu diturunkan tanpa menggunakan pemegang. State how the load can be lowered down without using the handle. ……………………………………………………………………………………………….. [1 m] Kertas 2 (Bahagian B) Paper 2 (Part B) 1 Rajah 1.1 menunjukkan jek hidraulik yang digunakan untuk mengangkat sebuah kereta. Prinsip kerja jek hidraulik adalah berdasarkan prinsip Pascal. Diagram 1.1 shows the hydraulic jack used to lift a car. The working principle of the hydraulic jack is based on Pascal’s Principle. Rajah 1.1 (a) (i) Nyatakan Prinsip Pascal. State the Pascal’s Principle. …………………………………………………………………………………..…………… [1 m] (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. Explain how hydraulic jack can be used to lift a car when a force, F1 exerted on the slave piston with the cross-sectional area A1. In your explanation, state the reason why force F2 is larger than force, F1 ………………………………………………………………………………………..……… ………………………………………………………………………………………..……… ………………………………………………………………………………………..……… ……………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………….. [4 m] 83

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 b) Rajah 1.2 menunjukkan suatu sistem brek hidraulik dalam sebuah kereta. Diagram 1.2 shows a hydraulic brake system in a car. Rajah1.2/ Diagram 1.2 Anda dikehendaki menyiasat ciri-ciri sistem brek hidraulik seperti ditunjukkan dalam Jadual 1. You are required to investigate characteristics of the hydraulic brake system as shown in Table 1 Brek Jenis Takat didih Pemalar Nisbah luas keratan hidraulik bendalir brek bendalir spring bagi rentas omboh dalam Hydraulic brek silinder induk kepada Type of Boiling spring silinder gelendang brek brake brake fluid Point of Spring Ratio of cross-sectional constant of J brake fluid the spring area piston in the master cylinder to K Tidak boleh Rendah Rendah dimampat Low Low brake reel L Cannot be compressed Rendah Tinggi 1:1 M Low High Boleh 5:1 dimampat Tinggi Tinggi High High 1:5 Can be compressed Tinggi Rendah 3:2 Tidak boleh High Low dimampat Cannot be compressed Boleh dimampat Can be compressed Jadual 1/ Table 1 Terangkan kesesuaian setiap ciri sistem brek hidraulik. Explain suitability each characteristics of hydraulic brake system. Tentukan brek paling berkesan untuk digunakan dalam sistem brek sebuah kereta. Determine which brake is the most efficient to be used in the brake system of a car. 84

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Berikan sebab-sebab untuk pilihan anda. Give reasons for your choice. [10 m] CADANGAN/ SUGGESTIONS SEBAB/ REASON 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. In the hydraulic brake system, cross-sectional area of the piston in the master cylinder and at the front tyres respectively is 2cm2 and 6cm2, Force 50 N is exerted on the piston in the master cylinder. Hitung : Calculate: (i) Tekanan yang dipindahkan ke seluruh bendalir brek Pressure transmitted throughout the brake liquid (ii) Daya yang dikenakan ke atas omboh depan [2 m] Force exerted on the front piston [3 m} 85

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 2.5 PRINSIP ARCHIMEDES 2.5 ARCHIMEDES’ PRINCIPLE Prinsip Archimedes menyatakan apabila satu objek terendam sepenuhnya atau sebahagian dalam suatu bendalir (cecair atau gas), daya apungan yang bertindak ke atas objek itu adalah sama dengan berat bendalir tersesar. Archimedes’ principle states when an object completely or partially immersed in a fluid (liquid or gas), is acted by a buoyant force, which is equal to the weight of the fluid displaced. Daya apungan = Berat bendalir tersesar Buoyant force = weight of fluid displaced Isipadu udara tersesar pada belon udara panas yang besar adalah lebih tinggi daripada belon udara yang kecil. Maka, berat udara tersesar lebih tinggi. Dengan itu belon udara yang besar akan naik lebih tinggi kerana daya apungannya yang lebih tinggi. Volume of air is displaced of the bigger size of hot-air balloon is greater than the smaller size of hot-air balloon. Hence, the weight of the air displaced is higher. The bigger size of hot air balloon will be rise higher because it has greater buoyant force. Buoyant Force’s Formulae Ingat / Remember, Daripada Prinsip Archimedes F=ma From the Archimedes’ Principle Ketumpatan, ������ = ������������������������������,������ Daya apung = Berat bendalir tersesar ������������������������������������������,������ Buoyant force = weight of fluid displaced Density, ������ = ������������������������,������ = mg ������������������������������������,������ = ������������������ Di mana / Where Daya apung, ������������ = ������������������ ������ ialah ketumpatan bendalir Buoyant Force, ������������ = ������������������ ������ is the fluids’ density ������ ialah jisim bendalir tersesar ������ is the mass of liquid displaced V ialah isipadu bendalir tersesar ������ is the volume of liquid displaced Persamaan 1. Daya apungan = berat bendalir tersesar Daya apungan Buoyant Force Buoyant force = Weight of fluid displaced Equation 2. Daya apungan = ρVg Buoyant force = ������������������ 3. Daya apungan = Berat objek di udara – berat objek dalam air Buoyant force = Weight of the object in air −Weight of object in water 86

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Daya apungan, F = berat objek, W / Buoyant force, F= Weight of object, W Ketumpatan objek < Ketumpatan bendalir Density of object <Density of fluid Objek terapung dan pegun Object floats and still ������������ = ������������������ ������������ = ������������ℎ������ Daya apungan, F > berat objek, W / Buoyant force, F > Weight of object, W Ketumpatan objek < Ketumpatan bendalir Density of object < Density of fluid Objek bergerak ke atas dengan pecutan Object rises up with acceleration. Daya apungan, F < berat objek, W / Buoyant force, F < Weight of object, W Ketumpatan objek > Ketumpatan bendalir Density of object > Density of fluid Objek tengelam atau turun ke bawah dengan pecutan Object sink or sinking down with acceleration. 87

Sea boat |MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 • Weight of boat = weight of water displaced = buoyant force • A piece of metal displaces water in small quantities. Thus, the buoyancy produced is small. Hence the metal block will sink to the bottom. • Ships made of metal float on the surface of the water because the volume of water displaced by the ship is sufficiently large. Thus, the weight of the water displaced is large. • The large weight of water displaced produces a buoyant force equal to the weight of the ship. Therefore, the ship floats. • The hull of the ship is in the shape of streamline can produce a greater volume of water displaced to produce a higher buoyant force. • As a safety precaution, the Plimsoll line is marked on the side of the ship to indicate the safety level of a ship carrying cargo according to the type of waters it passes through. Hidrometer digunakan untuk menyukat ketumpatan suatu cecair Hydrometer is used to measure the density of liquids. 88

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Kapal Selam Sebuah kapal selam mempunyai ruang khas yang dinamakan tangki ballast. Submarine Semasa menyelam, tangki ballast diisi dengan air untuk menambahkan berat keseluruhan kapal selam itu sehingga melebihi daya apungan. Apabila kapal selam ingin timbul di permukaan, air dalam tangki ballast akan dipam keluar bagi mengurangkan berat keseluruhan kapal selam. A submarine has a special space called a ballast tank. While diving, the ballast tank is filled with water to increase the overall weight of the submarine so that it exceeds its buoyancy. When a submarine wants to rise to the surface, water in the ballast tank will be pumped out to reduce the overall weight of the submarine. Belon udara Udara di dalam belon dipanaskan. Apabila udara dalam belon menjadi panas panas, ketumpatannya berkurang berbanding ketumpatan udara Hot air persekitaran yang lebih sejuk. balloon Saiz belon yang besar dapat menyesarkan udara persekitaran dalam jumlah yang tinggi. Maka, daya apungan yang besar dihasilkan seterusnya menaikkan belon itu ke altitud yang lebih tinggi. The air inside the balloon is heated. When the air in the balloon becomes hot, its density decreases compared to the air density of the cooler environment. The large size of the balloon can displace the surrounding air in high volume. Thus, a large buoyancy is generated which in turn raises the balloon to a higher altitude. LATIHAN / EXERCISE Kertas 1 (Objektif) / Paper 1 (Objective) 1. Rajah 1 menunjukkan sebatang kayu yang terapung di atas permukaan air. Diagram 1 shows a log floats on the surface of water. Rajah 1 / Diagram 1 89

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 Pernyataan manakah yang benar? / Which statement is correct? A Daya apung = berat C Ketumpatan kayu balak > ketumpatan air Buoyant force = weight Density of log > Density of water B Daya apung > berat D Ketumpatan kayu balak = ketumpatan air Buoyant force > weight Density of log = Density of water 2. Rajah 2 menunjukkan garis Plimsoll yang ditanda pada sisi sebuah kapal. Garis Plimsoll digunakan sebgai garis rujukan untuk mengelakkan lebihan muatan. Diagram 2 shows the Plimsoll line marked on the side body of a ship. The Plimsoll line is used as a guide to avoid overload. Rajah 2 / Diagram 2 Garis Plimsoll ini ditanda berdasarkan kepada The Plimsoll line is marked based on A Prinsip Pascal C Prinsip Archimedes Pascal’s Principle Archimedes’ Principle B Prinsip Bernoulli D Prinsip Keabadian tenaga Bernoulli’s Principle Principle of Conservation of Energy 3. Rajah 3 menunjukkan dua kapal yang serupa terapung di sungai dan di laut. Diagram 3 shows two identical ships floating at river and sea. Sungai / River Laut / Sea Rajah 3 / Diagram 3 Mengapakah kapal tenggelam lebih dalam di dalam air sungai berbanding dengan air laut? Why do ships sink deeper into river water than seawater? A. Ketumpatan kapal < ketumpatan air sungai Ship’s density < river water’s density B. Ketumpatan kapal > ketumpatan air sungai Ship’s density > river water’s density C. Ketumpatan air sungai < ketumpatan air laut river water’s density < sea water’s density D. Ketumpatan kapal di sungai > ketumpatan kapal dilaut. Ship’s density at river > Ship’s density at sear 90

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 4. Rajah 4 menunjukkan daya – daya yang bertindak pada sebuah belon udara panas yang sedang terapung pegun di udara Diagram 4 shows the forces acting on a hot air balloon that is floating still in the air. Rajah 4 / Diagram 4 Perbandingan manakah betul? / Which comparison is correct? A W=U C W<U B 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? The rubber ball is dropped into the water. The ball sinks and moves upwards after reaching a certain depth. Which pair is correct to show the relationship between buoyant force and weight? Tenggelam / sinks Bergerak ke atas / moves upwards A Daya apung < berat Daya apung > berat Buoyant force < weight Buoyant force > weight B Daya apung > berat Daya apung = berat Buoyant force > weight Buoyant force = weight C Daya apung = berat Daya apung < berat Buoyant force = weight Buoyant force < weight D Daya apung < berat Daya apung = berat Buoyant force < weight Buoyant force = weight Kertas 2 (Bahagian A) / Paper 2 (Part A) 1. Rajah 1 menunjukkan sebatang kayu balak terapung di permukaan sungai. Diagram 1 shows a log floats at the surface of river. Rajah 1 / Diagram 1 (a) Namakan satu daya yang bertindak ke atas kayu balak itu. Name one force that is acting on the log. …………………………………………………………………………………………………….. [1 m] 91

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 (b) Beri satu sebab mengapa kayu balak itu terapung Give one reason why the log floats. …………………………………………………………………………………………………….. [1 m] (c) Jisim kayu balak ialah 1 200kg dan ketumpatan air sungai ialah 1 000 kgm-3. Hitung isipadu air yang disesarkan. The mass of the log is 1 200kg and the density of river water is 1 000 kgm-3. Calculate the volume of water displaced. [2 m] (d) Apakah yang berlaku kepada isipadu air yang tersesar apabila kayu balak itu terapung dalam laut? What happens to the volume of water displaced when the log floats in sea water? …………………………………………………………………………………………………….. [1 m] 2, Rajah 2 menunjukkan satu objek digantung pada satu neraca spring. Diagram 2 shows an object is suspended from a spring balance. Rajah 2 / Diagram 2 Kirakan / Calculate (a) daya apungan yang bertindak ke atas objek di dalam air the buoyant force acting on the object in water ………………………………………………………………………………………………………. [1 m] (b) berat air yang disesarkan oleh objek the weight of water displaced by the object ………………………………………………………………………………………………………. [1 m] 92

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 (c) Isipadu air yang disesarkan oleh objek. (ketumpatan air = 1000 kgm-3) The volume of water displaced by the object (Density of water = 1000 kgm-3) [2 m] Kertas 2 (Bahagian B) / Paper 2 (Part B) 1. Rajah 1 menunjukkan satu hidrometer yang digunakan untuk mengukur ketumpatan sesuatu cecair. Diagram 1 shows a hydrometer used to measure the density of a liquid. Rajah 1 / Diagram 1 Anda dikehendaki untuk mengubahsuai reka bentuk dalam rajah 1 supaya hidrometer itu lebih peka dan boleh mengukur julat ketumpatan cecair yang lebih besar. You are required to modify the design in Diagram 1 so that the hydrometer is more sensitive and can measure a greater range of liquid density. Nyatakan dan terangkan pengubahsuaian berdasarkan aspek aspek berikut: State and explain the modification based on the following aspects: (a) Panjang stem / the length of stem (b) Bahan yang digunakan untuk hidrometer / the material used for hydrometer (c) Diameter stem / the diameter of stem (d) Saiz bebuli / the size of bulb (e) Bilangan bebola plumbum / the number of lead shots [10 m] CADANGAN / SEBAB / REASONS SUGGESTIONS 93

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 2.6 PRINSIP BERNOULLI / BERNOULLI’S PRINCIPLE 1. Prinsip Bernoulli menyatakan bahawa apabila halaju aliran bendalir bertambah, tekanan dalam bendalir berkurang. Bernoulli’s principle states that when the velocity of fluid increases, the pressure of the fluid decreases. 2. Udara, gas, cecair dan air ialah bendalir, maka kesemua ini mematuhi prinsip Bernoulli. Air, gas, liquid and water are types of fluid, all these fluids obey the Bernoulli’s principle. 3. Aktiviti yang menunjukkan prinsip Bernoulli:- The activities based on Bernoulli’s Principle: Aktiviti Pemerhatian dan penjelasan Activity Observations and explanation (a) Apabila udara ditiup dengan kuat merentasi sebelah atas sehelai kertas yang dipegang di bawah mulut, kertas itu terangkat ke atas. When air is strongly blown across the top of a piece of paper which is held underneath the mouth, the paper is lifted upwards. (b) Aliran udara dengan halaju tinggi mengurangkan tekanan udara di sebelah atas kertas. High-velocity airflow reduces air pressure at the top of the paper. (c) Tekanan atmosfera yang lebih tinggi di sebelah bawah kertas menolak kertas itu ke atas. The higher atmospheric pressure at the bottom of the paper pushes the paper upwards. (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. When air is blown hard between two sheets of paper held vertically, two sheets of paper move close to each other. (b) Aliran udara yang cepat menghasilkan kawasan tekanan rendah di antara kertas. Fast air flow produces low pressure areas between the papers. (c) Tekanan atmosfera yang lebih tinggi menolak kertas supaya saling merapat. Higher atmospheric pressure presses the paper closer together. 94

|MODUL KSSM FIZIK TINGKATAN 5 (a) Bola ping pong bergerak saling merapat apabila aliran udara yang cepat ditiup di antaranya. Ping pong balls move close to each other when a rapid flow of air is blown between them. (b) Tekanan udara di antara bola adalah rendah kerana aliran udara yang cepat. The air pressure between the balls is low due to the rapid air flow. (c) Tekanan atmosfera yang lebih tinggi menolak bola rapat antara satu sama lain. Higher atmospheric pressure pushes the ball closer to each other. (a) Apabila udara ditiup dengan kuat dalam arah yang ditunjukkan dan tangan dialihkan, bola ping pong tidak jatuh. When the air is blown hard in the indicated direction and the hand is moved, the ping pong ball does not fall. (b) Aliran udara yang cepat menghasilkan kawasan tekanan rendah di atas bola itu. The rapid air flow creates a low pressure area on the top part of the ball. (c) Tekanan atmosfera yang lebih tinggi di sebelah bawah bola dapat menyokong bola itu. Higher atmospheric pressure at the bottom of the ball can support the ball. (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. When water gushed from a pipe is directed between two toy boats floating on the surface of the water in a sink, the boats move closer to each other. (b) Aliran air yang cepat menghasilkan kawasan tekanan rendah di antara bot. Fast water flow produces low pressure areas between boats. (c) Tekanan air yang lebih tinggi di sisi yang satu lagi menolak bot saling merapat. Higher water pressure on the other side pushes the boat closer. (a) Satu semburan air dapat dihasilkan melalui tiupan yang kuat. A spray of water can be produced by strong blowing. (b) Udara yang mengalir melalui kawasan yang sempit di hujung penyedut minuman A mengalir dengan halaju yang tinggi. 95