Nota Fizik T5 Bab 1: Daya dan Gerakan II SPM

Nota lengkap Fizik Tingkatan 5 Bab 1 — daya paduan, leraian daya kepada komponen, keseimbangan tiga daya, segi tiga daya, Hukum Hooke, pemalar spring dan tenaga keupayaan kenyal.

1.1 Daya Paduan

Daya paduan ialah daya tunggal yang mewakili jumlah secara vektor dua atau lebih daya yang bertindak ke atas sesuatu objek. Arah daya paduan menentukan arah gerakan objek.

Situasi Daya Paduan

SituasiDaya PaduanKesan
FA = FB (bertentangan)Sifar (0 N)Objek pegun / halaju seragam
FA > FB (bertentangan)Ke arah FABergerak ke arah FA
FA < FB (bertentangan)Ke arah FBBergerak ke arah FB

Kaedah Menentukan Daya Paduan

Situasi 1 — Dua daya searah:
F = F₁ + F₂ (tambah magnitud)

Situasi 2 — Dua daya bertentangan:
F = F₁ − F₂ (tolak; arah ke daya lebih besar)

Situasi 3 — Dua daya berserenjang:
Gunakan Teorem Pythagoras:

F = √(Fx² + Fy²)
tan θ = Fy / Fx

Situasi 4 — Dua daya pada sudut sewenang:
Gunakan kaedah segi tiga daya atau segi empat selari (gambar rajah berskala).

Daya Paduan dan Hukum Newton Kedua

F = ma
Keadaan GerakanPecutan, aDaya Paduan, F
Pegun00 N
Halaju seragam00 N
Memecut≠ 0≠ 0 N

1.2 Leraian Daya

Satu daya boleh dileraikan kepada dua komponen serenjang:

Komponen mengufuk: Fx = F cos θ
Komponen menegak: Fy = F sin θ

di mana θ ialah sudut antara daya dengan ufuk.

Contoh — Daya pada Satah Condong

Bagi objek di atas satah condong sudut θ dengan berat W:

1.3 Keseimbangan Daya

Objek dalam keseimbangan daya apabila daya paduan ke atasnya = 0 N (pecutan = 0).

Segi Tiga Daya

Tiga daya dalam keseimbangan boleh diwakili oleh segi tiga daya — tiga daya dilukis secara berturutan mengikut arah, membentuk segi tiga tertutup.

Petua: Bagi tiga daya dalam keseimbangan:
• Jumlah komponen mengufuk = 0
• Jumlah komponen menegak = 0

Contoh Keseimbangan

SituasiSyarat Keseimbangan
Objek di atas mejaR = W
Lampu digantung dua taliT₁ cos θ₁ + T₂ cos θ₂ = W; T₁ sin θ₁ = T₂ sin θ₂
Objek pada satah condong (pegun)R = W cos θ; F_geseran = W sin θ

1.4 Kekenyalan

Kekenyalan ialah sifat bahan yang membolehkan objek kembali kepada bentuk dan saiz asalnya selepas daya dikenakan dialihkan.

Hukum Hooke

F = kx

F = daya yang dikenakan (N)
k = pemalar spring (N m⁻¹)
x = pemanjangan spring (m)

Had kenyal ialah had maksimum daya yang masih membolehkan spring kembali ke panjang asal. Melampaui had kenyal, Hukum Hooke tidak lagi terpakai.

Graf F melawan x

Tenaga Keupayaan Kenyal

Eₚ = ½ F x = ½ k x²

Eₚ = tenaga keupayaan kenyal (J)
k = pemalar spring (N m⁻¹)
x = pemanjangan (m)

Eₚ = luas di bawah graf F melawan x (luas segi tiga)

Faktor yang Mempengaruhi Pemalar Spring, k

FaktorKesan ke atas k
Bahan spring (e.g. keluli vs kuprum)Bahan berbeza → k berbeza
Diameter wayar springWayar lebih tebal → k lebih besar
Diameter gegelung springGegelung lebih besar → k lebih kecil
Panjang springSpring lebih pendek → k lebih besar

Rumus Penting Bab 1

KuantitiRumusUnit
Daya paduan (serenjang)F = √(Fx² + Fy²)N
Sudut daya paduantan θ = Fy / Fx°
Komponen mengufukFx = F cos θN
Komponen menegakFy = F sin θN
Hukum HookeF = kxN
Pemalar springk = F/x = kecerunan grafN m⁻¹
Tenaga keupayaan kenyalEₚ = ½kx²J

Soalan lazim

Apakah perbezaan antara daya paduan dan leraian daya?

Daya paduan menggabungkan beberapa daya menjadi satu daya tunggal. Leraian daya pula memecahkan satu daya kepada dua komponen serenjang (mengufuk dan menegak) untuk memudahkan pengiraan.

Bilakah Hukum Hooke tidak terpakai?

Hukum Hooke tidak terpakai apabila daya melebihi had kenyal spring. Dalam keadaan ini, pemanjangan tidak lagi berkadar terus dengan daya, dan spring tidak dapat kembali ke panjang asalnya.

Bagaimana menentukan keseimbangan tiga daya?

Tiga daya dalam keseimbangan apabila jumlah komponen mengufuk = 0 DAN jumlah komponen menegak = 0. Boleh juga digambarkan oleh segi tiga daya tertutup.

Apakah maksud pemalar spring k yang besar?

Pemalar spring k yang besar bermaksud spring lebih tegar (keras). Diperlukan daya yang lebih besar untuk menghasilkan pemanjangan yang sama.