Tuesday 2 October 2012

MEKANIK ( FIZIK ASAS )




1.Kuantiti asas dalam Mekanik.
Terdapat tiga kuantiti asas dalam mekanik klasik ini,iaitu panjang,jisim dan masa. Ketiga -tiga unit ini akan menggunakan unit SI. SI merujuk kepada International System (SI) yang berasal dari perkataan Perancis  iaitu Systeme International. 

2.Takrifan Kuantiti Asas Mekanik 
a. Panjang -  unit meter (m):  meter ditakrifkan pada tahun 1983 sebagai jarak yang dilalui oleh cahaya dalam vakum dalam masa 1/299 792 458 saat. Takrifan ini mengesahkan kelajuan cahaya dalam vakum adalah 299 792 458 meter persaat. 
b.Jisim – unit kilogram (kg) : kilogram ditakrifkan  (established in 1887 ) sebagai jisim sfesifik silinder aloi platinum-iridium yang disimpan di International Bureau  of  Weights and Measures di Sevrea,Perancis. 
c.Masa – unit  saat (s) : saat ditakrifkan ( established in 1967 ) sebagai 9 192 631 770 tempoh sinaran atom cesium-133. 

3. Perbezaan Antara Sesaran dan Jarak  

i.Sesaran  (s) 
a.Sesaran merupakan kuantiti vektor,iaitu ia mempunyai magnitud dan arah.Perkara ini dapat diterangkan dengan gerakan linear satu dimensi.
contoh :
Suatu jasad bergerak dari kedudukan Xi = -12 m ke Xf = - 4 m. Kirakan sesaran yang dilalui oleh jasad tersebut.
Persamaan Sesaran

X= Xf - Xi , dimana ∆  adalah delta atau perubahan dan X digunakan kerana jasad bergerak pada paksi X

Sesaran (S1) = Xf - Xi
                    = -4 m - ( -12 m )
                    = +8 m    (tanda positif menunjukkan arah gerakan jasad tersebut adalah kekanan)

Kemudian jasad tersebut berpatah balik dari kedudukan terakhir ke kedudukan asalnya. Kirakan jumlah sesaran yang dilalui oleh jasad tersebut.maka:  

Sesaran (S2) = Xf - Xi 
                    = 12m - 8m 
                    =  -8 m (arah gerakan jasad tersebut adalah kekiri)

maka , jumlah sesaran yang dilalui oleh jasad tersebut adalah

S= S1 + S2 
     = 8m +( - 8m )
     =  0 m ( jumlah sesaran yang dilalui oleh jasad tersebut adalah 0 m )

ii.Jarak  
a.Jarak merupakan kuantiti skala,iaitu ia hanya mempunyai magnitud sahaja.Dengan menggunakan permasalahan yang sama, kirakan jumlah jarak yang dilalui oleh jasad tersebut.

Jarak (J1)      = Xf - Xi
                     = 12 m - 4m ( tanda negative adalah diabaikan kerana jarak tidak mempunyai arah )
                     = 8 m    (tanda negative tidak ditulis memandangkan jarak adalah kuantiti skala) 

Jarak (J2)   = Xf - Xi 
                 = 8m - 12m 
                 = 8m  

maka , jumlah jarak yang dilalui oleh jasad tersebut adalah

J= J1 + J2 
     = 8m + 8m
     =  16 m 

4. Perbezaan Halaju dan Laju

i. Halaju (v)  
a.Ditakrifkan sebagai perubahan sesaran terhadap perubahan masa.
b.Merupakan kuantiti vektor,iaitu ia mempunyai mangnitud dan arah. 
c.Unit ms⁻1
Persamaan halaju 

v = xf - xtf - ti 

Contoh :
Satu jasad bergerak dari keadaan pegun ke satu titik yang berjarak 12 meter dan tiba di titik tersebut dalam masa 1 saat. Kirakan halaju jasad tersebut.
Oleh kerana jasad adalah pada keadaan pegun, maka : 

x= 0 m dan t= 0 s

kemudian jasad tersebut bergerak ke kedudukan 12 m dari tempat asalnya dalam masa 1 saatMaka:

x= 12 m dan t= 1 s

Halaju jasad tersebut adalah : 

vi = xf - xtf - t
     = 12 m - 0 m / 1 s - 0 s  
    =  12 m / 1 s 
    =  12 ms⁻1 ( jasad bergerak ke kanan )

jika jasad tersebut berhenti dan kemudian berpatah balik ke kedudukan asalnya dan mengambil masa yang sama.Kirakan halaju jasad tersebut.
maka:

x= 0 m dan t= 0 s
x= -12 m dan t= 1 s

Halaju jasad tersebut adalah : 

vii = xf - xtf - t
       = -12 m - 0 m / 1 s - 0 s  
      =  -12 m / 1 s 
      =  -12 ms⁻1 ( jasad bergerak ke kiri )

Kirakan halaju  jasad tersebut.

vT = vii + v
     = - 12 ms⁻1 + 12 ms⁻1
     = 0  ms⁻1

 ii. Laju  
a.Ditakrifkan sebagai perubahan jarak terhadap perubahan masa.
b.Merupakan kuantiti skala,iaitu ia hanya mempunyai mangnitud sahaja. 
c.Unit ms⁻1
Persamaan laju 

Laju i = xf - xtf - t
       = 12 m - 0 m / 1 s - 0 s  
        =  12 m / 1 s 
        =  12 ms⁻1

jika jasad tersebut berhenti dan kemudian berpatah balik ke kedudukan asalnya dan mengambil masa yang sama.Kirakan laju jasad tersebut.
maka: 

Laju ii = xf - xtf - t
       = 12 m - 0 m / 1 s - 0 s  
        =  12 m / 1 s 
        =  12 ms⁻1

Laju purata adalah =  Laju i + Laju ii / 2
                           =  12 ms⁻1 + 12 ms⁻1 / 2
                           =  12 ms⁻1
atau

Laju purata = Jumlah  jarak yang dilalui oleh jasad / Jumlah masa  yang diambil
                 = 24 m / 2 s
                 = 12 ms⁻1 

 5. Pecutan
 i. Pecutan (a)  
a.Ditakrifkan sebagai perubahan halaju terhadap  masa.
b.Merupakan kuantiti vektor,iaitu ia mempunyai mangnitud dan arah. 
c.Unit ms⁻2

Persamaan pecutan
 
a = vf - vtf - ti

Contoh
Suatu jasad bergerak dari halaju  2  ms⁻1 ke 4 ms⁻1 dalam masa 0.2 saat. Kirakan pecutan jasad tersebut.
 a = vf - v/ tf - ti
   = 4 ms⁻1 -  ms⁻1 / 0.2 s - 0 s
     = 2 ms⁻1 / 0.2 s
     = 10 ms⁻2

MASALAH 1

Sebuah kereta bergerak dari keadaan pegun ke satu lokasi yang berjarak 100 m dalam masa 10 saat. Kirakan pecutan jasad berkenaan.

i. Lakarkan situasi. 



ii. Kumpulkan maklumat

xi = 0 m
ti = 0 s
xf = 100 m
tf = 10 s

iii.Kirakan halaju awal v1 dan halaju akhir v2
Oleh kerana objek dalam keadaan pegun pada awalnya,maka halaju awal adalah 0 ms⁻1. Maka halaju akhir sahaja yang perlu ditentukan,maka,


v2 = xf tf 
     = 100 m / 10 s 
    =  10 ms⁻1 ( jasad bergerak ke kanan )

maka, pecutan adalah

a = v2 - vt
   = 10 ms⁻1 -  0 ms⁻1 / 10 s
     = 10 ms⁻1 / 10 s
     = 10 ms⁻2


MASALAH 2

Satu jasad bergerak sepanjang paksi x pada kedudukan xi = 12 m pada ti = 1 s dan  xf = 4 m pada tf = 3 s.Tentukan (a) sesaran dan (b) halaju purata jasad tersebut.

Langkah 1 : Lakarkan situasi 

 
____________________|_____________________________________|_______________________
                                        xf = 4 m                                                            xi = 12 m
                                         tf = 3 s                                                              ti = 1 s

Langkah 2 : Kumpulkan maklumat
    xf = 4 m   ,  xi = 12 m
    tf = 3 s      ,  ti = 1 s

Langkah 3 : Pengiraan

(a)  Sesaran , ∆X= Xf - Xi = 4m - 12m = -8m
(b) Halaju purata, v = v /t = x xi / t-  ti   = 4m - 12m / 3 s - 1 s  = - 8m / 2 s = -4ms ⁻1

Sesaran dan halaju adalah negative, ini menunjukkan jasad telah bergerak ke kiri.