Muka : 1 drp : 9No. & TAJUK PENGALAMAN PEMBELAJARAN

SK-2021 : A) KERJA, TENAGA DAN KUASA

No. & TAJUK TUGASAN TASK 01.01 – KerjaTASK 01.02 – TenagaTASK 01.03 – Kuasa

TEMPAT : Bilik Kuliah TEMPOH : 6 jam Code No. : SK-2021 – KP 1 Muka : 1 drp. : 9

TAJUK : KERJA, TENAGA DAN KUASA TUJUAN:

Kertas penerangan ini adalah bertujuan untuk menerangkan mengenai konsep asas Kerja, Tenaga dan Kuasa serta ciri-cirinya.

PENERANGAN:

1.01 KERJA

1. Kerja , W ditakrifkan sebagai hasil darab daya, F dengan sesaran, s yang dilalui pada arah daya itu.

2. Unit S.I bagi kerja ialah joule (J). 1 joule ialah kerja dilakukan apabila daya 1 newton (N) menggerakkan sesuatu jasad sejauh 1 meter (m) pada arah daya itu.

3. Kerja adalah kuantiti skala kerana kerja mempunyai magnitud sahaja. Daya dan sesaran pula adalah kuantiti vektor kerana kedua-dua daya dan geseran itu mempunyai magnitud dan arah

Contoh 1

( Jarak dilalui pada arah selari dengan arah daya )Blok kayu 5kg ditolak secara mengufuk di atas permukaan rata kasar yang mempunyai daya geseran 10N sejauh 50cm. Kemudian blok kayu diangkat secara mencancang setinggi 2m. Hitung kerja yang dilakukan semasa blok kayu

a) digerakkan secara mengufukb) digerakkan secara mencancang

1

W = F x s

50 cm kasar

2 m

Muka : 2 drp : 9 Code No. SK 2021 – KP1

Penyelesaian :

a) Kerja yang dilakukan dalam gerakan mengufuk

= Daya mengufuk x Sesaran mengufuk

= 10 N x 50 m 100= 5 J

b) Kerja dilakukan dalam gerakan mencancang

= Daya mencancang x Sesaran mencancang

= Berat blok kayu x Sesaran mencancang

= ( 5 x 10 ) N x 2 m

= 100 J

Contoh 2

( Jarak dilalui pada arah yang berlainan daripada arah daya tetapi bukan serenjang dengannya )Satu objek X yang berjisim 5kg ditarik sejauh 3m di atas permukaan rata yang licin oleh daya 50N seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah. Jika sudut yang didirikan oleh daya dan sesaran adalah 60 º, berapakah kerja yang dibuat ?

Penyelesaian :

Sesaran secara mengufuk = 3 m Komponen daya secara mengufuk

= 50 x kos 60º

= 25 N

Kerja yang dilakukan

=

= 25 x 3

= 75 J

2

60 º 60 º

5 kg

50 N 50 N

2 m

Komponen dayaSecara mengufuk

Sesaran secara mengufuk

x

Muka : 3 drp : 9 Code No. SK 2021 – KP1

Contoh 3

Seorang mengangkat satu beban yang berjisim 5kg setinggi 3m mencancang ke atas. Berapakah

a) kerja yang dilakukan oleh orang itu ?b) tenaga diperlukan untuk mengangkat beban ?

Penyelesaian :

a) Kerja dilakukan = F x s

= ( 5 x 10 ) N x 3 m

= 150 J

b) Tenaga diperlukan = Kerja dilakukan

= 150 J

3

Muka : 4 drp : 9 Code No. SK 2021 – KP1

1.02 KUASA

1. Kuasa, P ditakrifkan sebagai kadar melakukan kerja

Oleh sebab kerja dikaitkan dengan perubahan bentuk tenaga, maka kuasa, P juga ditakrifkan sebagai kadar perubahan tenaga

2. Unit S I bagi kuasa ialah Watt ( W ). 1 watt adalah kuasa apabila 1 joule kerja dilakukan dalam masa 1 saat. Unit yang lebih besar bagi ukuran kuasa ialah kilowatt ( kW ) dan megawatt (MW). 1 kW = 103 W dan 1 MW = 106 W.

3. Perkaitan antara kuasa, daya dan halaju

Kuasa = Kerja Masa

= Daya x Sesaran Masa

= Daya x Sesaran Masa

= Daya x Halaju

Contoh 1 :

Seekor monyet berjisim 5 kg memanjat sebatang pokok kelapa setinggi 3 m dalam masa 20 saat. Berapakah kuasa yang dijanakan oleh monyet itu ?

Penyelesaian :

Kuasa monyet = Kerja = ( 5 X 10 ) N x 3 m Masa 20

= 7.5 W

4

P = kerja = W Masa t

P = F x s

Muka : 5 drp : 9 Code No. SK 2021 – KP1

1.03 TENAGA

1. Tenaga ditakrifkan sebagai keupayaan melakukan kerja.2. Unit SI bagi tenaga ialah joule (J).3. Ciri-ciri utama tenaga adalah:

a) tenaga tidak boleh dicipta atau dimusnahkan, iaitu tenaga diabadikan.b) tenaga wujud dalam pelbagai bentuk seperti tenaga keupayaan, tenaga kinetik, tenaga

haba, tenaga cahaya dan sebagainya.c) sebarang kerja yang dilakukan adalah dikaitkan dengan perubahan bentuk tenaga.

Tenaga Kinetik

1. Tenaga kinetik ialah tenaga yang dipunyai oleh sesuatu jasad disebabkan oleh gerakannya.

Tenaga Kinetik = 1 mv² 2

di mana m ialah jisim jasad dan v ialah halaju jasad.

2. Katakan satu jasad yang berjisim m dikenakan satu daya malar, F sejauh sesaran, s. Jika jasad itu bermula dari keadaan pegun dan berakhir pada halaju, v dengan pecutan, a, maka kerja yang dilakukan ke atas jasad, W = Fs.

3. Oleh sebab tiada bentuk tenaga lain diahsilkan, maka semua kerja yang dilakukan ke atas jasad itu telah ditukarkan kepada tenaga kinetik iaitu,Tenaga kinetik bagi jasad, T.K = FsMengikut formula, F = ma,Maka T.K = (ma)s

4. Dari persamaan gerakan dengan pecutan seragam, v² = u² + 2as, maka

T.K = m(v²)s 2s = mv² 2 = 1 mv² 2

Contoh 5 :

Hitung tenaga kinetik yang dipunyai oleh jasad x yang berjisim 500g dan berhalaju 4ms-1

Penyelesaian :

T.K = 1 mv² 2 = 1 4² 2

= 4 J

5

5001000

Muka : 6 drp : 9 Code No. SK 2021 – KP1

Tenaga Keupayaan

1. Tenaga keupayaan (T.U) ialah tenaga yang dipunyai oleh jasad yang disebabkan oleh kedudukan atau keadaannya.

2. Tenaga keupayaan graviti ialah tenaga yang dipunyai oleh jasad yang dipunyai oleh jasad yang disebabkan oleh kedudukannya dalam medan graviti.

Tenaga keupayaan graviti = mgh

Apabila m ialah jisim, g ialah pecutan graviti, dan h ialah tinggi

3. Tenaga keupayaan kenyal ialah tenaga yang dipunyai oleh jasad yang kenyal apabila jasad tersebut dimampatkan atau diregang.

Tenaga keupayaan kenyal = (F1 + F2) s 2

Apabila F1 ialah daya awal, F2 ialah daya akhir dan s ialah jarak mampatan atau regangan.

Hubungan antara kerja dengan tenaga keupayaan graviti

Rajah x

4. Rajah x menunjukkan objek yang berjisim m diangkat setinggi h secara mencancang. Kerja yang dilakukan adalah seperti berikut.Kerja = Daya x sesaran = Berat x tinggi diangkat = (mg) x h = mgh

5. Oleh sebab tiada bentuk tenaga lain dihasilkan, maka semua kerja yang dilakukan ke atas jasad itu akan ditukarkan kepada tenaga keupayaan graviti.

Tenaga keupayaan graviti = kerja yang dilakukan = mgh

6

Muka : 7 drp : 9 Code No. SK 2021 – KP1

Contoh 6 :

1. Sebuah sfera logam berjisim 3 kg bergerak sepanjang satah condong yang licin seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah. Berapakah tenaga keupayaan sfera itu apabila sampai ke titik Y?

Penyelesaian :

Tenaga keupayaan sfera di Y = mgh = 3 x 10 x 0.5 = 15 J

7

Muka : 8 drp : 9 Code No. SK 2021 – KP1

LATIHAN :

1. ( Jarak dilalui pada arah yang serenjang dengan arah daya ) Jasad yang berjisim 2kg ditolak sejauh 4m di atas permukaan mengufuk yang licin. Berapakah kerja yang dilakukan oleh jasad ?

2. Sebuah troli yang berjisim 2kg sedang bergerak dengan halaju malar 2m s-1 di atas permukaan rata yang kasar. Jika permukaan itu mempunyai daya geseran sebanyak 40N, hitung kuasa troli itu.

3. Objek X yang berjisim 2kg ditolak oleh daya 4N sejauh 20cm di atas permukaan mengufuk yang licin. Hitung halaju akhir bagi objek X jika bermula dari ….

a) keadaan pegunb) halaju 3m s-1

4.

Sebuah trektor menarik suatu beban secara mengufuk dengan daya 180N sejauh 50m sepanjang suatu permukaan datar. Berapakah kerja yang dilakukan ke atas beban itu ?

5. Rajah diatas menunjukkan suatu beban 50kg diangkat setinggi 2.0m dari lantai oleh suatu tali. Berapakah kerja yang diperlukan untuk mengangkat beban itu ?

8

2 kg 2 kg

licin

2 m

Muka : 9 drp : 9 Code No. SK 2021 – KP1

6. Seorang pekerja menarik suatu beban dengan daya 250N ke atas suatu landasan AB yang condong dengan membentuk sudut 60° kepada ufuk yang dilalui oleh beban ialah 3.0m, berapakah kerja yang dilakukan oleh pekerja itu?

RUJUKAN BANTUAN STUDI LENGKAP SPM CITRA PINTAR FIZIK

Tho Lai Hoong & Lim Peng Chew (2001)Malaysia, SASBADIISBN 983-59-0976-8Muka 114

FOKUS FIZIK SPMLim Ching Chai, Poh Liong Yong & Chia Song Choy (1997)Malaysia, Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd.ISBN 983-50-13179Muka 182

9