Bab 2 Tingkatan 5Daya dan GerakanKertas IIForm 5 Chapter 2Forces and MotionPaper IISection ABahagian A

1.Diagram 1.1 and Diagram 1.2 show a student throwing an iron ball in a shot put event using different throwing techniques.The angle of projection and the force used by the student in both techniques are the same.Rajah 1.1 dan Rajah 1.2 menunjukkan seorang murid melontar peluru dalam satu acara sukan dengan teknik lontaran yang berbeza.Sudut lontaran dan daya yang digunakan oleh murid itu dalam kedua-dua teknik adalah sama.

Diagram 1.1Rajah 1.1

DIAGRAM 1.2Rajah 1.2

(a)Observe Diagram 1.1 and Diagram 1.2.Perhatikan Rajah 1.1 dan Rajah 1.2. (i) Compare the distance of the hand movement to throw the iron ball.Bandingkan jarak pergerakan tangan untuk melontar peluru.

(Aras : Sederhana)[1 mark/ 1 markah]

(ii) Based on the answer in 1(a)(i), compare the work done by the student between the two throwing techniques. Berdasarkan jawapan di1(a)(i),bandingkan kerja yang dilakukan oleh murid di antara dua teknik lontaran itu.

(Aras : Sederhana)[1 mark/ 1 markah]

(iii)If the force which acts on the iron ball is 20N and the distance of hand movement is 0.5 m, calculate the work done by the student.Jika daya dikenakan ke atas peluru ialah 20N dan jarak pergerakan tangan ialah 0.5m,hitung kerja yang telah dilakukan oleh murid itu.

(Aras : Sederhana) [2 marks/ 2 markah]

(b) (i) Based on the answer in 1(a)(i), state the relationship between the energy gained by the iron ball and the distance of projection.Berdasarkan jawapan di 1(a)(i), nyatakan hubungan antara tenaga yang diperoleh peluru dengan jarak lontaran.

(Aras : Sederhana) [1 mark/ 1 markah]

ii) State the principle involved.Namakan prinsip yang terlibat.

(Aras : Rendah)[1 mark/ 1 markah]

(c) (i) Using Diagram 1.1, what happens to the falling time if an iron ball of a bigger mass is used?Menggunakan Rajah1.1,apakah yang berlaku kepada masa jatuhan peluru jika peluru yang berjisim lebih besar digunakan?

(Aras : Sederhana) [1 mark/ 1 markah] (ii) Give one reason for your answer in 1(c)(i). Beri satu sebeb bagi jawapan di1(c)(i).

(Aras : Sederhana) [1 mark/ 1 markah]

2DIAGRAM 2.1 and Diagram 2.2 show two identical mirrors which are hang on the wall using strings, of the same length.Rajah 2.1 dan Rajah2.2 menunjukkan dua cermin yang serupa digantung pada dinding menggunakan tali yang sama panjang.

Diagram 2.1 Diagram 2.2Rajah 2.1rajah 2.2The two mirrors are in equilibrium state. Each mirror has amass of 2 kg. Each string can withstand a maximum force of 15N.Kedua-dua cermin itu berada dalam keadaan keseimbangan,Jisim bagi setiap cermin ialah 2 kg. Setiap tali itu boleh menampung daya maksimun 15 N.

(a) What is meant by equilibrium state?Apakah maksud keadaan keseimbangan?

.(Aras : Rendah) [1 mark/ 1 markah] (b)What is the weight of any one of the mirrors?Berapakah berat mana-mana satu cermin itu?

(Aras : Rendah) [1 mark/ 1 markah]

(c )In the space below, draw a diagram of a triangle of forces that acts on the mirrors in Diagram 2.1 and Diagram 2.2Pada ruang di bawah,lukis rajah segitiga keseimbangan daya bagi tindakan daya ke atas cermin dalam Rajah 2.1 dan Rajah 2.2

Diagram of a triangle of forces Diagram of a triangle of forcesFor Diagram 12.1 For Diagram 12.2Rajah segitiga keseimbangan Rajah segitiga keseimbanganDaya untuk Rajah12.1Daya untuk Rajah12.2(Aras : Sederhana) [2 marks/ 2 markah]

(d)T1 and T2 are the tensions of the string that act on the mirrors in Diagram 12.1 and Diagram 12.2 respectively.T1dan T2 masing-masing ialah daya tegangan tali yang bertindak ke atas cermin dalam Rajah12.1 dan Rajah12.2

(i) In the space below, draw the scale drawings of triangles of forces to determine the values of T1 and T2Pada ruang di bawah,lukis lukisan berskala segitiga keseimbangan daya untuk menentukan nilai T1 danT2

[ Use the scale 1 cm : 2 N ][Gunakan skala 1 cm: 2 N ]

T1 = .cm

= N

T2 = .cm

= N

(Aras : Sederhana) [4 marks/ 4 markah](ii)Based on your answer in 2(d)(i), which is the most suitable method to hang the mirror? Give one reason for your answer. Berdasarkan jawapan di 2(d)(i),kaedah menggantung cermin yang manakah paling sesuai?Beri satu sebab bagi jawapan anda.

(Aras :Tinggi ) [2 marks/ 2 markah]

3Diagram 3.1 shows two boys pushing a large box. After some time, the box still remains stationary.Rajah 3.1 menunjukkan dua orang budak lelaki sedang menolak sebuah kotak yang besar.Selepas beberapa ketika,kotak itu masih berada di dalam keadaan pegun.

Diagram 3.1Rajah 2.1

Diagram 3.2 shows an aircraft moving forward with a uniform velocity at a constant height.Diagram 3.2 menunjukkan sebuah kapal terbang bergerak ke hadapan dengan halaju seragam pada suatu ketinggian yang tetap.

`Diagram 3.2Rajah 3.2

(a)Based on the situation in Diagram 3.1 and the situation in Diagram 3.2Berdasarkan situasi dalam Rajah 3.1 dan Rajah 3.2

(i) state similarities about the magnitudes and directions of the forces FI and F2, F3 and F4.Nyatakan kesamaan tentang magnitude dan arah bagi daya-dayaFI danF2da ,F3 dan F4.

Magnitudes/Magnitud:.Directions/Arah:.(Aras : Rendah) [2 marks/ 2 markah] (ii) What is the net force in both situations? Beberapa daya bersih bagi kedua-dua situasi?

.(Aras : Sederhana) [1 mark/ 1 markah] (iii) Based on the answers in 14(a)(i) and 14(a)(ii), name the physics concept involved.Berdasrkan jawapan di 14(a)(i)dan 14(a)(ii),namakan konsep fizik yang terlibat.

..(Aras : Rendah) [1 mark/ 1 markah]

(b) (i) Another aircraft has F3 greater than F4. Describe the motion of this aircraft.Suatu kapal terbang lain mempunyaiF3 lebih besar daripadaF4.Terangkan pergerakan kapal terbang ini.

..(Aras : Sederhana) [1 mark/ 1 markah]

(ii)Explain the answer in 14(b)(i).Terangkan jawapan di14(b)(i).

(Aras : Sederhana) [2 marks/ 2 markah]

Section BBahagian B

1.Diagram shows a baseball player that is holding the bat still when receiving the ball from the opponent.Diagram shows a baseball player waving his bat with full strength when receiving the ball from the opponent.Rajah (a) menunjukkan pemain bola lisut yang memegang kayu pemukul dengan pegun ketika menerima lontaran bola dari pasukan lawan.Rajah (b) menunjukkan pemain bola lisut yang menghayunkan pemukul kayu dengan daya penuh ketika menerima bola lontaran pasukan lawannya.

Diagram (a)Diagram (b)Rajah (a) Rajah (b) The bat is holded statically The bat is waved with full strengthKayu pemukul dipegang dengan pegun.Kayu pemukul dihayunkan dengan daya penuh.

(a)Give the definition of impulseBerikan takrifan impuls.(Aras : Rendah) [1 mark/ 1 markah](b)Using Diagram (a) and Diagram (b)Dengan menggunakan Rajah (a) dan Rajah (b),

(i)compare the velocity of the movement of the bat.bandingkan halaju kayu pemukul digerakkan. (Aras : Sederhana) [1 mark/ 1 markah]

(ii)compare the bounce back velocity of the ball after being hit by the bat.bandingkan halaju sentakan bola setelah dipukul oleh kayu pemukul(Aras : Sederhana) [1 mark/ 1 markah]

(iii)relate the velocity of the bat movement with the bounce back velocity of the ball after being hit by the bat.hubungkaitkan halaju kayu pemukul digerakkan dengan halaju sentakan bola setelah dipukul oleh kayu pemukul.(Aras : Sederhana) [1 mark/ 1 markah]

(iii)compare the impulsive force that is acting upon the ball the it is hit.bandingkan daya impuls yang dikenakan ke atas bola semasa dipukul. (Aras : Sederhana) [1 mark/ 1 markah]

(iv)deduce the relationship between the moving velocity of the bat and the impulsive force acting upon the ball.deduksikan hubungan di antara halaju kayu pemukul digerakkan dengan daya impuls yang dikenakan ke atas bola.(Aras :Tinggi ) [1 mark/ 1 markah](c)Diagram below show the wooden board that is being crashed by the kick from a taekwondo atlete.Rajah berikut menunjukkan kepingan kayu yang dipecahkan dengan sepakan daripada seorang atlit Taekwondo.By applying a physics concept, explain how the Taekwondo athlete is able to perform this.Terangkan bagaimanakah atlit Taekwondo itu mengaplikasikan konsep fizik dalam menghasilkan kesan seperti itu.(Aras : Sederhana) [4 marks/ 4 markah]

(d)Diagram below shows the design of a pile driver at the construction site.Rajah berikut menunjukkan rekabentuk penanam cerucuk yang digunakan pada tapak pembinaan.

Using suitable physics concept, explain the technics and modifications that are suitable to make the job of driving the pile more efficient.Your answer has to cover the following aspects:i)maximum tension of the string to hang the load.ii)density of the loadiii) cross-section area of the pileiv)power of the engine to lift the loadv)height of the load being lifted Menggunakan konsep fizik yang sesuai, terangkan kesesuaian teknik dan pengubahsuaian yang sesuai untuk menjadikan kerja menanam cerucuk itu efisyen.Jawapan anda hendaklah merangkumi aspek-aspek berikut:i) tegangan maksium tali untuk menggantungkan pemberatii) ketumpatan pemberatiii) luas keratan rentas cerucukiv) kuasa enjin yang digunakan untuk menaikkan pemberatv) ketinggian pemberat dinaikkan sebelum dilepaskan.

(Aras :Tinggi ) [10 marks/ 10 markah]2. Diagram 2.1 shows two identical spherical plasticine balls before being released from the same height. Figure 2.2 shows the state of the plasticine balls when they hit the wood and the sponge. It was observed that the plasticine stopped more quickly when it hit the wood.Rajah 2.1 menunjukkan dua ketal bebola plastisin yang serupa sebelum dilepaskan dari ketinggian yang sama.Rajah 2.2 menunjukkan keadaan plastisin itu apabila menghempap kayu dan span.Diperhatikan plastisin itu berhenti dengan lebih cepat apabila menghempap permukaan kayu.Diagram 2.1Diagram 2.2Rajah 2.1Rajah 2.2

(a) (i) What does the word momentum mean? Apakah yang dimaksudkan dengan momentum?(Aras : Rendah) [1 mark/ 1 markah]

(ii) Observe Diagram 2.1 and Diagram2.2. Compare the shapes of the plasticine balls, the surface of the wood and the surface of the sponge before and when the plasticine balls hit the surfaces.Relate the changes in shapes of the plasticine balls and the surfaces to deduce a relevant physics concept.

Perhatian Rajah 2.1 dan Rajah 2.2.Bandingkan bentuk bebola plastisin,permukaan kayu dan permukaan span sebelum dan apabila bebola plastisin menghempap kedua-dua permukaan itu.Hubungkaitkan perubaan bentuk bebola plastisin dan kedua-dua permukaan itu untuk membuat satu kesimpulan tentang konsep fizik yang berkaitan.(Aras : Sederhana) [5 marks/ 5 markah]

b) Explain the changes in energy that occur from the moment the plasticine ball is released until it reaches the position in Diagram 2.2Terangkan perubaan tenaga yang berlaku semasa plastisin itu dilepaskan sehingga mencapai kedudukan seperti pada Rajah 2.2(Aras : Sederhana) [4 marks/ 4 markah]

(c )An earth monitoring satellite falls into the earths atmosphere at high velocity and reaches a high temperature. This is caused by the earths gravitational force and air resistance.Sebuah satelit kaji bumi jatuh dalam atmosfera bumi pada halaju yang tinggi dan mencapai suhu yang tinggi.Kesan ini adalah disebabkan oleh tarikan gravity bumi dan geseran udara.

Using the appropriate physics concept, suggest and explain suitable designs or ways to protect the satellite and the equipment:Menggunakan konsep fizik yang sesuai,cadang dan terangkan rekabentuk atau kaedah yang sesuai dilakukan supaya satelit dan peralatan di dalamnya:(i)from extreme heat.Tidak rosak disebabkan suhu yang tinggi.(ii) from breaking up on landing.Tidak rosak disebabkan jatuh terhempus.(Aras :Tinggi ) [10 mark/ 10 markah]

3(a) Diagram 3.1 shows two identical steel balls placed onto spring M and spring N. Both springs are elastic and fixed to a horizontal surface. The springs are pushed down until the lengths of spring M and spring N are the same.Diagram 3.2 shows the maximum heights reached by the balls when the hands are released.[Assume spring M and spring N are of the same material, same coil diameter and same original length]

Rajah 3.1 menunjukkan dua bebola keluli yang serupa diletakkan di atas springM dan spring.Kedua-dua spring adalah kenyal dan dipasang pada permukaan mendatar.Spring-spring itu ditekan sehingga panjang springM dan springN sama. Rajah 3.2 menunjukkan tinggi maksimun yang dicapai oleh bebola-bebola itu apabila tangan dilepaskan.[Andaikan spring M dan spring N adalah daripada bahan yang sama,diameter gegelung yang sama dan panjang asal yang sama]

Diagram 3.1Rajah 3.1

Diagram 3.2Rajah 3.2

(i) What is the meaning of elasticity?Apakah maksud kekenyalan? (Aras : Rendah) [1 mark/ 1 markah]

(ii) Using Diagram 3.1 and Diagram 3.2, compare the thickness of the spring wire and the maximum height reached by the balls.Relate the thickness of the spring wire with the maximum height of the ball to make a deduction regarding the relantionship between the thickness of the spring wire and the elastic potential energy of the spring.Menggunakan Rajah 3.1 dan Rajah 3.2 bandingkan ketebalan dawai spring dengan ketinggian maksimun yang dicapai oleh bebola-bebola itu.Hubungkaitkan ketebalan dawai spring dengan ketinggian maksimun bebola untuk membuat kesimpulan tentang hubungan antara ketebalan dawai spring dengan tenaga keupayaan kenyal bagi spring. (Aras : Sederhana) [5 marks/ 5 markah]

(b)The forces used to compress the springs in Diagram 3.1(a) and Diagram 3.1(b) are F1 and F2 respectively.Daya-daya yang digunakan untuk memampatkan spring dalam Rajah 3.1(a) dan Rajah 3.1(b) adalah masing-masing F1 dan F2. (i) Compare F1 and F2.Give one reason for the answer.Bandingkan F1 dan F2.Beri stu sebab bagi jawapan ini.(Aras : Sederhana) [2 marks/ 2 markah]

(ii) Using Diagram 3.1 and Diagram 3.2, state the energy changes that take place from the moment the spring is compressed until the ball reaches its maximum height.Berdasarkan Rajah 3.1 dan Rajah 3.2 nyatakan perubaan tenaga yang berlaku dari ketika spring dimampatkan sehingga bebola mencapai ketinggian maksimum.(Aras : Sederhana) [2 marks/ 2 markah]

(c) Diagram 3.3 shows a pole vaulter performing a jump.Rajah 3.3 menunjukkan seorang atlet lompat bergalah sedang membuat lompatan.

Diagram 3.3Rajah 3.3

Using appropriate physics concepts, explain the use of suitable equipment and techniques to improve his performance.Your answer should include the following aspects:Menggunakan konsep fizik yang sesuai,terangkan kegunaan peralatan dan teknik yang sesuai untuk memperbaiki pencapaian lompatan stlt itu.Jawapan anda hendaklah merangkumi aspk-aspek berikut:(i) Vaulter's attirePakaian atlet(ii) Vaulter's movementPergerakan atlet(iii) Pole usedGalah yang digunakan(iv) SafetyKeselamatan(Aras :Tinggi ) [10 mark/ 10 markah]

Section CBahagian C

1. Spring is the most important component of a vehicle suspension system. The elasticity of the a spring enables vehicles to move steadily on an uneven road surface.Spring merupakan komponen yang paling penting dalam sistem sokongan sebuah kenderaan.Sifat kekenyalan spring membolehkan kenderaan bergerak dengan stabil di atas permukaan jalan yang tidak rata.

(a)Give the meaning of elasticity.Berikan maksud kekenyalan.(Aras : Rendah) [1 mark/ 1 markah]

(b)(i)Explain the relationship between the force, F that is acting upon a spring and the extension, x of the spring by using a graph of force, F against extension, x.Terangkan hubungan di antara daya, F yang dikenakan pada sesebuah spring dengan pemanjangan, x spring tersebut dengan menggunakan graf daya, F melawan pemanjangan, x.(Aras : Sederhana) [2 marks/ 2 markah]

(b)(ii)Name one physics law that states the relationship that is explained in (b)(i).[1 mark]Namakan satu hukum fizik yang menyatakan hubungan yang diterangkan dalam (b)(i). (Aras : Rendah) [1 mark/ 1 markah]

(b)(iii)Given the relationship between F and x by equation:F = kxwithk is the force constant of the springDiberikan hubungan F dengan x oleh rumus:F = kxdengank adalah pemalar daya spring

Based on the equation and the graph that is given in the answer of (b)(i), name one physics quantity that is represented by the gradient of the graph.Berpandukan rumus di atas dengan graf yang diberikan dalam jawapan (b)(i), namakan satu kuantiti fizik yang diwakili oleh kecerunan graf tersebut.(Aras : Sederhana) [1 mark/ 1 markah]

c)Table below shows the arrangement of spring systems, S, T, U and V with different specification.Jadual berikut menunjukkan susunan-susunan sistem spring S, T, U dan V dengan spesifikasi yang berlainan.

ArrangementSusunan

STUV

Force that is acted uponDaya yang dikenakan100N100N100N100N

Force constantPemalar daya166.17 N m-1666.67 N m-1200 N m-11000 N m-1

DensityKetumpatanLowRendahLowRendahHighTinggiHighTinggi

Based on the information given in the table above,Berpandukan maklumat yang diberikan dalam jadual di atas,

(i)determine the extension, x of the spring when a force of 100 N is acting upon each of the spring arrangement.tentukan pemanjangan, x spring apabila daya 100 N dikenakan bagi setiap susunan spring.(ii)The above diagram shows the application of spring in a portable cradle that can support a baby weighted 10 kg.Your are assigned to study the design dan characteristic of the spring systems, S, T, U and V from the following aspects: Extension of the spring when the weight the baby is loaded on the spring. Density of the spring wire. Arrangement of the spring.Explain the suitability of each of the characteristic and determine the most suitable spring arrangement that can be installed on the cradle.Rajah di atas menunjukkan kegunaan spring dalam sebuah buaian mudah alih yang boleh menampung bayi seberat 10 kg.Anda ditugaskan untuk mengkaji reka bentuk dan ciri-ciri susunan spring S, T, U dan V dari segi aspek-aspek berikut: Pemanjangan spring apabila berat bayi dikenakan ke atas spring Ketumpatan bahan dawai spring Susunan spring Terangkan kesesuaian setiap ciri-ciri itu dan tentukan susunan spring yang paling sesuai untuk dipasangkan pada buaian tersebut(Aras : Tinggi) [10 mark/ 10 markah]

T40 N8 cm10 cm14 cm(d)Diagram above shows a spring that is being compressed. Determine:(d)Rajah di atas menunjukkan sebuah spring yang dimampatkan. Tentukan:(i)the force constant of the spring.(i) pemalar daya spring tersebut. (Aras : Sederhana) [2 marks/ 2 markah](ii)mass of object T [gravitational field strength, g = 10 N kg-1](ii) jisim objek T [kekuatan medan gravity, g = 10 N kg-1](Aras : Sederhana) [3 marks/ 3 markah]

2 Diagram 2.1 shows the speed limit and the load limit of heavy vehicles such as buses and lorries.Rajah 2.1 menunjukkan had laju dan had muatan bagi kenderaan berat seperti bas dan lori.

Diagram 2.1 Rajah 2.1

(a) What is meant by speed?Apakahyang dimaksudkan dangan laju?(Aras : Rendah) [1 mark/ 1 markah]

(b) Using the concepts of momentum and inertia, explain why the speed limit and the load limit must be imposed on heavy vehicles. Dengan menggunakan konsep momentum dan inersia,terangkan mengapa had laju dan had muatan mesti dikenakan ke atas kenderaan berat.(Aras : Sederhana) [4 marks/ 4 markah]

(c)Diagram 2.2 shows four tankers, P, Q, R and S, with different specifications. You are required to determine the most suitable tanker to deliver oil safely. Study the specifications of all the four tankers from the following aspects:Rajah 2.2 menunjukkan empat lori tangki,P,O,R dan S,dengan specifikasi yang berbeza.Anda dikehendaki menentukan lori tangki yang paling sesuai digunakan untuk menghantar minyak dengan selamat.Kaji spesifikasi keempat-empat lori itu dari aspek berikut: -The type of brakesJenis brek -The number of tyresBilangan tayar -The number and size of the tanksBilangan dan saiz tngki -The distance between the trailer and the tractorJarak antara treler dan kepala lori

Explain the suitability of the aspects. Justify your choice.Terangkan kesesuaian aspek-aspek itu.Beri sebab bagi pilihan anda. (Aras :Tinggi ) [10 marks/ 10 markah]Diagram 2.2Rajah 2.2

(d)A tanker of mass 1 800 kg accelerates from rest to a velocity of 45 km h-1 in 10 s.Sebuah lori tangki berjisim 1800kg memecut dari pegun sehingga mencapai halaju 45km j-1 dalam masa 10s(i) Calculate the acceleration of the tanker.Hitung pecutan lori tongki itu.(ii) Calculate the force acting on the tanker. Hitung daya yang bertindak ke atas lori tangki itu.(Aras : Sederhana) [5 marks/ 5 markah]

Modul SOLAF Fizik 2014