kuliah 3 gerakan 1d1

SCE 3105 – Fizik SCE 3105 – Fizik dalam Konteks dalam Konteks Hidupan HarianHidupan Harian

Kuliah 3 – Gerakan dalam Kuliah 3 – Gerakan dalam Satu DimensiSatu Dimensi

GERAKAN DALAM SATU DIMENSI

Kajian gerakan - Kajian gerakan - kinematikkinematik

Cara menghuraikan gerakan dalam Cara menghuraikan gerakan dalam satu dimensi:satu dimensi:

Perkataan, rajah, graf dan Perkataan, rajah, graf dan persamaan (equations)persamaan (equations)

Meghuraikan Gerakan Meghuraikan Gerakan dengan Perkataan dengan Perkataan

Apakah perkataan-perkataan itu?Apakah perkataan-perkataan itu? Clue: d, v, a. Clue: d, v, a.

Jarak Jarak (distance)(distance)

Jarak satu laluan yang diambil Jarak satu laluan yang diambil antara dua titikantara dua titik

Sesaran Sesaran (Displacemen(Displacement) t)

Berapa jauh dari asalan Berapa jauh dari asalan (origin)(origin)

Laju (Speed) Laju (Speed) satu kuantiti skala yang satu kuantiti skala yang merujuk kepada “berapa merujuk kepada “berapa laju jarak itu bergerak" . laju jarak itu bergerak" .

Halaju Halaju (Velocity) (Velocity)

Satu kuantiti vektor yang Satu kuantiti vektor yang merujuk kepada “kadar merujuk kepada “kadar (rate) di mana suatu objek (rate) di mana suatu objek megubah kedudukannya.megubah kedudukannya.

Pecutan Pecutan (accelaration)(accelaration)

Adalah satu kuantiti vector Adalah satu kuantiti vector yang didifinisikan sebagai yang didifinisikan sebagai “kadar (rate) di mana suatu “kadar (rate) di mana suatu objek mengubah objek mengubah halajunya." halajunya."

Kereta/ kereta-kereta Kereta/ kereta-kereta manakah (merah, hijau, manakah (merah, hijau, dan /atau biru) sedang dan /atau biru) sedang mengalami pecutanmengalami pecutan

Kereta merah bergerak dengan laju Kereta merah bergerak dengan laju seragam, mencakupi jarak yang seragam, mencakupi jarak yang sama untuk setiap saat. sama untuk setiap saat.

Kereta hijau dan biru sedang Kereta hijau dan biru sedang memecut lantas mencakupi jarak memecut lantas mencakupi jarak yang bertambah dalam setiap saat.yang bertambah dalam setiap saat.

Menghuraikan Gerakan dengan graf Kedudukan lawan Masa .Padankan garis graf yang sepadan dengan warna kereta.

Kereta merah bergerak dengan Kereta merah bergerak dengan vv seragam: Bseragam: B

Kereta-kereta hijau dan biru Kereta-kereta hijau dan biru mempunyai mempunyai v v yang berubah : A & yang berubah : A &

CC

Menghuraikan Gerakan dengan Gambarajah

1. Rajah Pita Detik (Ticker Tape)

Menghuraikan Gerakan dengan Menghuraikan Gerakan dengan GambarajahGambarajah

2.2. Rajah VektorRajah VektorBagi rajah di atas, halaju adalah seragam, jadi rajah menunjukkan gerakan dengan halaju seragam. Bagi rajah di bawah, saiz vektor halaju semakin bertambah, jadi rajah menunjukkan gerakan dengan halaju meningkat– iaitu dengan pecutan

Ingatkah anda?Ingatkah anda?

Mennggambarkan Gerakan dengan Persamaan

Cuba iniCuba ini Kereta yang dipandu Ina menghampiri Kereta yang dipandu Ina menghampiri

satu lampu trafik. Keretanya bergerak satu lampu trafik. Keretanya bergerak dengan halaju 30.0 m/s. Lampu trafik dengan halaju 30.0 m/s. Lampu trafik bertukar menjadi kuning. Ina menekan bertukar menjadi kuning. Ina menekan brek lalu kereta tersebut mula berhenti. brek lalu kereta tersebut mula berhenti. Jika pecutan kereta ialah –8.00 msJika pecutan kereta ialah –8.00 ms-2-2, , tentukan sesaran kereta dari mula Ina tentukan sesaran kereta dari mula Ina menekan brek sehingga ia berhenti. menekan brek sehingga ia berhenti.

(Nota: Arah vektor halaju dan pecutan adalah tanda positif (+) dan negatif (–), (Nota: Arah vektor halaju dan pecutan adalah tanda positif (+) dan negatif (–), masing-masing.)masing-masing.)

DiketahuiDiketahui::

vvii = +30.0 m/s = +30.0 m/s vvff = 0 m/s = 0 m/s a = –8.00 m/s2 a = –8.00 m/s2

Cari:Cari:

d = ?? d = ??

Apakah strategi anda?Apakah strategi anda?

d = 56.3 md = 56.3 m

Daya dan Gerakan Daya dan Gerakan Jenis-jenis dayaJenis-jenis daya

GeseranGeseran BeratBerat Normal Normal Tegangan Tegangan Julangan (Thrust)Julangan (Thrust)

Program Perguruan Pendidikan Rendah Pengajian 4 Tahun - Sains

Motion 17Lecture 3

GeseranGeseran

Daya yang melawan gerakan antara Daya yang melawan gerakan antara dua permukaan yang bersentuh : dua permukaan yang bersentuh :

Geseran statikGeseran statik Geseran Gelongsor (sliding friction) Geseran Gelongsor (sliding friction)


Motion 18Lecture 3

Geseran Statik dan KinetikGeseran Statik dan Kinetik• Geseran: bila objek bergerak atau cuba bergerak, kompon daya gerakan adalah selari (parallel) kepada permukaan.• Dalam beberapa situasi, kita perlu kurangan geseran untuk mengurangkan kesan ‘haus’ (wear and tear).• Terdapat sentuhan makroscopik dan mikroscopik.• Terdapat tarikan intermolecul •antara permukaan-permukaan •yang bersentuh


Gerakan 19Kuliah 3

Geseran StatikGeseran Statik• Untuk jasad-jasad yang dalam kadaan rehat.• Geseran statik maksimum(fs-max) : Daya yang diperlukan untuk mula menggerakkan objek daripada keadaan rehat.• Jika F>Fs-max , objek akan memecut• Dua ciri utama geseran statik: - Tidak bergantung kepada sentuhan mikroskopik yang ketara antara objek - Fs-max adalah berkadar (proportional) dengan magnitud daya normal (FN)


Motion 20Lecture 3

Geseran StatikGeseran Statik Fs-max = s F N, di mana s adalah

koefisien bagi geseran statik Nota: Persamaan di atas hanya benar

untuk magnitud- BUKAN ARAH Geseran adalah selari dengan

pemukaan, FN, serenjang (perpendicular) kepada permukaan

s = Fs-max / FN

s juga bergantung kepada jenis bahan, suhu dan sebagainya.

Nilai tipikal: 0.01 (permukaan licin) kepada 1.5 (permukaan kasar)


Motion 22Lecture 3

• Daya geseran statik maksimum dan daya geseran kinetik adalah:- Berkadar dengan daya normal- Bergantung kepada jenis dan keadaan

permukaan yang bersentuh- tidak bergantung kepada luar permukaan

sentuhan

• Daya geseran kinetik:

sk

kk NF

75.0

• Daya geseran statik makimum:NF sm

BeratBerat BeratBerat adalah pengukuran adalah pengukuran daya graviti daya graviti

yang bertindak ke atas suatu objekyang bertindak ke atas suatu objek

Berhampiran permukaan Bumi, Berhampiran permukaan Bumi, pecutan akibat graviti adalah hampir pecutan akibat graviti adalah hampir sama; ini bermaksud berat objek sama; ini bermaksud berat objek adalah hampir berkadar kepada adalah hampir berkadar kepada jisimnya. jisimnya.


Motion 24Lecture 3

ContohContohSatu kotak yang berjisim Satu kotak yang berjisim m = 2 kg m = 2 kg menggelongsor di atas satu permukaan mendatar yang tiada geseran. Satu daya FFx x = 10 N = 10 N menolak kotak itu pada arah menolak kotak itu pada arah xx . . Apakah pecutan kotak itu?Apakah pecutan kotak itu?

FF = Fx ii aa = ?m

y y

x x


Motion 25Lecture 3

Contoh...Contoh... Lukis satu rajah yang menunjukkan semua daya.Lukis satu rajah yang menunjukkan semua daya. Asingkan daya-daya yang bertindak ke atas kotak itu.Asingkan daya-daya yang bertindak ke atas kotak itu. Lukis rajah bebas jasad (free body).Lukis rajah bebas jasad (free body).

FFFFnormalnormal

mgg

y y

x x


Motion 26Lecture 3

Contoh...Contoh... Lukis satu rajah menunjukkan semua daya.Lukis satu rajah menunjukkan semua daya. Asingkan daya-daya yang bertindak ke atas blok.Asingkan daya-daya yang bertindak ke atas blok. Lukis satu rajah bebas jasad.Lukis satu rajah bebas jasad. Selesaikan persamaan Newton untuk setiap komponen.Selesaikan persamaan Newton untuk setiap komponen.

FFXX = m = maaXX

FFnormalnormal - mg = m - mg = maaYY

FFFFnormal

mgg

y y

x x


Motion 27Lecture 3

Example...Example... FFXX = m = maaXX

So So aaXX = F = FX X / m = (10 N)/(2 kg) = 5 m/s / m = (10 N)/(2 kg) = 5 m/s 22..

FFB,FB,F - mg = m - mg = maaYY

But But aa YY = 0 = 0 So So FFnorm al norm al = mg = mg..The vertical component of the forceThe vertical component of the force

of the floor on the object (of the floor on the object ( FFB,F B,F ) is) isoften called the Normal Force (often called the Normal Force ( NN ).).

Since Since aaYY = 0 = 0 , , N = mgN = mg in this case. in this case.

FX

N

mg

y y

x x


Motion 28Lecture 3

Mengingat.. (dari Mengingat.. (dari contoh)contoh)

FX

N = mg

mg

aX = FX / m y y

x x


Motion 29Lecture 3

Graviti:Graviti: Adakah daya graviti yang Adakah daya graviti yang

dikenakan oleh bumi ke atas dikenakan oleh bumi ke atas pelajar fizik yang tipikal?pelajar fizik yang tipikal?

Jisim tipikal pelajar Jisim tipikal pelajar m = 55kgm = 55kg g = 9.81 m/sg = 9.81 m/s22.. FFgg = mg = (55 kg)x(9.81 m/s = mg = (55 kg)x(9.81 m/s2 2 ))

FFgg = 540 N = BERAT = 540 N = BERATFF = -= -mg g

F = FF = Fg = = mg g


Motion 30Lecture 3

Jism lawan BeratJism lawan Berat Seorang angkasawan di atas Seorang angkasawan di atas

bumi menendang satu bola bumi menendang satu bola boling dan kakinya rasa sakit. boling dan kakinya rasa sakit. Setahun kemudian, angkasawan Setahun kemudian, angkasawan yang sama menendang bola yang sama menendang bola boling itu di atas bulan dengan boling itu di atas bulan dengan daya yang sama. Kesan ke sakit daya yang sama. Kesan ke sakit ke atas kakinyake atas kakinya

(a) lebih

(b) kurang (c) sama

Ouch!


Motion 31Lecture 3

PenyelesaianPenyelesaian

Ouch!

Jisim-jisimJisim-jisim untuk untuk kedua-dua bola kedua-dua bola boling dan boling dan angkasawan angkasawan adalah masih adalah masih sama, jadi kakinya sama, jadi kakinya merasa rintangan merasa rintangan (resistance) yang (resistance) yang sama dan sakit sama dan sakit samasama seperti seperti sebelumnya.sebelumnya.


Motion 32Lecture 3

PenyelesaianPenyelesaianWow!

Ringannya..! Walau bagaimana Walau bagaimana

pun, pun, beratberat bola bola boling dan boling dan angkasawan adalah angkasawan adalah kurang kurang less:less:

Maka lebih mudah Maka lebih mudah untuk untuk untuk untuk angkasawan itu angkasawan itu mengangkat bola mengangkat bola boling itu di bulan boling itu di bulan berbanding di bumi.berbanding di bumi.

W = mgBulan gBulan < gBumi


Motion 33Lecture 3

Daya NormalDaya Normal• Komponen serenjang daya yang dikenakan oleh meja ke atas jasad.

DEFINISI DAYA NORMALDEFINISI DAYA NORMALDaya normal Daya normal FFNN adalah satu komponen daya adalah satu komponen daya yang dikenakan oleh satu permukaan ke atas yang dikenakan oleh satu permukaan ke atas objek yang bersentuhan- khasnya komponen objek yang bersentuhan- khasnya komponen yang serenjang kepada permukaanyang serenjang kepada permukaan

• Bagaimana meja mengenakan daya ke atas objek?• Hukum Newton Ketiga(tindakan- tindakbalas [action- reaction]) – berat adalah tindakan dan daya normal adalah tindakbalas.• Magnitud Daya Normal: Sekuat mana dua objek menekan satu sama lain.• Bagi satu objek yang rehat di atas permukaan mendatar (ufuk), tidak ada data menegak bertindak ke atas ke atas objek kecuali berat dan daya normal, manitu kedua-dua daya adalah sama:

|FN| = |W|


Motion 34Lecture 3

Daya normal dengan kehadiran daya-Daya normal dengan kehadiran daya-daya laindaya lain

• Jika ada daya-daya laint,•Daya normal tidak semestinya mempunyai magnitud yang sama dengan berat objek.• Nilai daya normal bergantng kepada daya-daya lain yang bertindak•Ia juga bergantung kepada samada objek-objek yang bersentuh itu ‘memecut’ – berat ketara (apparent weight)

WFN

Apakah daya-daya yang bertindak ke atas satu kapal terbang yang sedang terbang?


Motion 36Lecture 3


Motion 37Lecture 3


Motion 38Lecture 3


Motion 39Lecture 3


Motion 41Lecture 3


Motion 42Lecture 3

TujahanTujahan daya yang menyebabkan kapal daya yang menyebabkan kapal

terbang bergerak melalui udara. terbang bergerak melalui udara. Digunakan untuk mengatasi Digunakan untuk mengatasi daya daya

seretan seretan satu kapal terbang dan satu kapal terbang dan mengatasi mengatasi beratberat roket. roket.

Dihasilkan oleh Dihasilkan oleh enjin-enjinenjin-enjin kapal kapal udaraudara

http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/guided.htm

Tujahan:Tujahan: Adalah daya yang menolak kapal terbang ke Adalah daya yang menolak kapal terbang ke

depan. Contoh-contoh tujah adalah:depan. Contoh-contoh tujah adalah: Bila anda berjalan, kaki anda menolak anda ke Bila anda berjalan, kaki anda menolak anda ke

depan. depan. Enjin kereta menolak kereta itu ke depanEnjin kereta menolak kereta itu ke depan Dalam kapal terbang, kipas atau enjin jet Dalam kapal terbang, kipas atau enjin jet

menolak kapal terbang itu ke hadapann. menolak kapal terbang itu ke hadapann.

Berat:Berat: Adalah daya yang menarik kapal terbang ke arah Adalah daya yang menarik kapal terbang ke arah

tanah. Lebih berat sesuatu objek itu, semakin tanah. Lebih berat sesuatu objek itu, semakin besar nilai beratnya. Untuk suatu kapal terbang besar nilai beratnya. Untuk suatu kapal terbang terang, ia memerlukan daya untuk menolakknya terang, ia memerlukan daya untuk menolakknya ke atas yang sama dengan berat yang ke atas yang sama dengan berat yang menariknya kebawah ke arah bumimenariknya kebawah ke arah bumi

Berat Ketara, Daya NormalBerat Ketara, Daya Normal

Daya berat yang kita sebenarnya rasa Daya berat yang kita sebenarnya rasa sebenarnya bukan daya graviti ke arah sebenarnya bukan daya graviti ke arah bawah, tetapi sebenarnya daya normal bawah, tetapi sebenarnya daya normal (daya sentuhan ke atas) yang dikenakan (daya sentuhan ke atas) yang dikenakan oleh permukaan di mana kita berdiri, yang oleh permukaan di mana kita berdiri, yang melawan graviti dan mengelakkan kita melawan graviti dan mengelakkan kita daripada jatuh ke pusat bumi. Daya normal daripada jatuh ke pusat bumi. Daya normal in, yang dinamakan berat ketara, adalah in, yang dinamakan berat ketara, adalah yang kita ukur menggunakan neraca spring.yang kita ukur menggunakan neraca spring.

TeganganTegangan Bila suatu objek ditarik menggunakan Bila suatu objek ditarik menggunakan

tali, satu daya dikenakan ke atasnya. tali, satu daya dikenakan ke atasnya. Magnitud daya ini di panggil teganganMagnitud daya ini di panggil tegangan Daya yang selari dengan tali ini adalah Daya yang selari dengan tali ini adalah

sama pada kedua-dua hujung tali. sama pada kedua-dua hujung tali.


Motion 47Lecture 3

TeganganTegangan

Tegangan ke atas tali yang bertindak ke atas kotak

Tali tanpa jisim- tiada daya hilang


Motion 48Lecture 3

TutorialTutorialDua slaid yang menyusul Dua slaid yang menyusul

menunjukkan beberapa situasi menunjukkan beberapa situasi berkenaan daya dalam kehidupan berkenaan daya dalam kehidupan harian kita.harian kita.

Bincangkan situasi-situasi di atas dan Bincangkan situasi-situasi di atas dan cuba hasilkan soaan-soalan cuba hasilkan soaan-soalan yangberkaitan dengan situasi yangberkaitan dengan situasi tersebut.tersebut.

Bob seorang pencuci Bob seorang pencuci tingkap, tergantung dari tingkap, tergantung dari sebuah takal (pulley) sebuah takal (pulley) dengan tali yang dengan tali yang disambung kepada bakul disambung kepada bakul seperti ditunjukkan seperti ditunjukkan dalam rajah di sebelah dalam rajah di sebelah kiri. Tali itu boleh kiri. Tali itu boleh menerima tegangan menerima tegangan maksimum 1000 N maksimum 1000 N sebeum putus. Bob dan sebeum putus. Bob dan bakul mempunyai berat bakul mempunyai berat 1500 N. Satu hari, Bob 1500 N. Satu hari, Bob membuat keputusan untuk membuat keputusan untuk mengikat tali itu kepada mengikat tali itu kepada satu tiang bendera yang satu tiang bendera yang berhampiran seperti berhampiran seperti ditunjukkan pada rajah ditunjukkan pada rajah sebelah kanan .sebelah kanan .

Manakah antara berikut benar untuk susunan baru ini?Manakah antara berikut benar untuk susunan baru ini? Tali itu kurang berkebolehan untuk putus dari sebelumnya. Tali itu kurang berkebolehan untuk putus dari sebelumnya. Tali itu akan berkebolehan untuk putus seperti sebelumnya. Tali itu akan berkebolehan untuk putus seperti sebelumnya. Bob perlu insuran nyawa yang baik.Bob perlu insuran nyawa yang baik.


Motion 50Lecture 3

Berat KetaraBerat Ketara

•Berat suatu objek boleh ditentukan dengan menggunakan neraca•Dalam beberapa situasi, neraca adalah kurang tepat- ia memberi nilai daya yang objek kenakan ke atas neraca pada bahagian yang bersentuh.• Mengalami hilang berat dalam lif• “Berat ketara” boleh difahami melalui Hukum Newton Kedua

mamgFF

maWFF

Ny

Ny• FN adalah magnitud daya normal yang dikenakan ke atas orang oleh neraca• Menggunakan Hulum Newton Ketiga, ia juga merupakan magnitud daya kebawah yang dikenakan oleh orang tu ke atas neraca- berat ketara

kuliah 3 gerakan 1d1

Documents