Daya dan Gerakan

Hukum Gerakan Newton Ketiga

by

Hukum Newton ketiga menyatakan bahawa,

jika satu objek P mengenakan satu daya, F ke atas satu objek yang lain, maka objek itu akan mengenakan satu daya tindak balas yang mempunyai magnitud yang sama tetapi pada arah yang bertentangan, iaitu -F ke atas objek A.

Ini bermakna, setiap tindakan daya akan menghasilkan satu daya tindak balas yang mempunyai minat yang sama dalam arah yang bertentangan.

Contoh 1:

Apabila seorang itu menolak dinding dengan satu daya F, dinding itu akan menghasilkan satu daya tindak balas -F. Oleh kerana kedua-dua daya ini mempunyai magnitud yang sama tetapi bertindak dalam arah yang bertentangan, maka lelaki itu adalah adalah dalam keseimbangan daya.

Contoh 2:
Satu bongkah diletak di atas meja. Berat bongkah itu akan mengenakan satu daya W ke atas permukaan meja. Mengikut Hukum Newton Ketiga, satu daya yang bermagnitud |W| tetapi dalam arah yang bertentangan akan dihasilkan.

Ringkasan 3 Hukum Gerakan Newton

Hukum Gerakan Newton Kedua

by

Hukum Newton Kedua

Hukum Gerakan Newton Kedua menyatakan bahawa kadar perubahan momentum adalah berkadar terus dengan daya paduan yang bertindak ke atas objek itu pada arah yang sama dengan arah tindakan daya paduan itu. Implikasi: Apabila terdapat satu daya paduan yang bukan sifar dikenakan ke atas satu objek, objek itu akan memecut (lajunya bertambah/berkurang atau arah gerakannya berubah). Formula bagi Daya \[F = ma\] F = Daya bersih m = jisim objek a = pecutan (PENTING: F mestilah daya bersih)
Ringkasan Hukum Newton Pertama dan Kedua
Hukum Newton Pertama: Apabila tiada daya bersih dikenakan ke atas satu objek, objek itu sama ada dalam keadaan pegun atau bergerak dalam garis lurus dengan laju malar. Hukum Newton Kedua: Apabila terdapat daya bersih dikenakan ke atas satu objek, objek itu akan memecut.

Contoh:
Sebuah kotak berjisim 150kg diletakkan di atas satu lantai licin yang mendatar. Cari pecutan yang dialami oleh kotak itu jika satu daya 300N dikenakan ke atas kotak itu secara mengufuk.
Jawapan:
F = ma
(300) = (150)a
a = 2 ms-2

Contoh:
Satu objek berjisim 50kg diletakkan di atas satu lantai mendatar dan licin. Jika halaju objek itu berubah daripada pegun kepada 25.0 m/s dalam 5 saat apabila dikenakan satu daya F secara mengufuk. Berapakah magnitud daya F?Jawapan:
Daya dapat dihitung dengan menggunakan formula F = ma. Jisim m objek telah diberi dalam soalan. Bagaimanapun, pecutan, a, tidak diberi terus.

Kita boleh menentukan pecutan a dengan menggunakan formula

\[\begin{array}{*{20}{l}}
{a = \frac{{v – u}}{t}}\\
{a = \frac{{25 – 0}}{5} = 5m{s^{ – 2}}}
\end{array}\]
Daripada formula
F = ma = (50)(5) = 250N

Daya yang dikenakan ke atas objek itu ialah 250N.

Kesimpulan

  1. Jika terdapat daya bersih bertindak ke atas satu jasad, jasad itu akan mengalami pecutan. ( Pecutan ini mungkin ialah pertambahan halaju, pengurangan halaju atau perubahan arah pergerakan. ).
  2. Semakin tinggi daya dikenakan, semakin tinggi pecutan dialami oleh jasad itu.
  3. Semakin besar jisim jasad itu, semakin rendah pecutan yang dialami. Ini bermakna, jisim merupakan rintangan (halangan) kepada pergerakan.

Daya

by
  1. Daya ialah tolakan atau tarikan yang dikenakan ke atas satu objek.
  2. Daya ialah kuantiti vektor yang mempunyai magnitud dan arah.
  3. Unit daya ialah Newton (atau kgms-2).

Daya tidak Seimbang/ Daya Paduan

  1. Jika daya-daya yang dikenakan ke atas suatu objek adalah tidak seimbang, maka wujudlah satu daya bersih yang bertindak ke atas objek itu. Daya bersih itu dikenali sebagai daya paduan.
  2. Daya yang dikenakan ke atas satu objek boleh mengubah 
    1. saiz,
    2. bentuk,
    3. keadaan rehat,
    4. halaju, dan
    5. arah gerakan
    6. objek itu.

Applikasi-aplikasi Prinsip Keabadian Momentum

by

Roket

  1. Bahan api campuran hydrogen dan oksigen dibakar di dalam kebuk pembakaran.
  2. Gas ekzos dipaksa keluar dengan halaju yang amat tinggi.
  3. Gas ekzos berhalaju tinggi ini menghasilkan momentum tinggi ke belakang.
  4. Pada masa yang sama, satu momentum yang sama magnitud, tetapi ke arah depan dihasilkan ke atas roket, menyebabkan roke bergerak ke hadapan.

Enjin Jet

  1. Udara disedut masuk dari hadapan enjin. Udara itu kemudian dimampatkan oleh kompresor.
  2. Udara termampat bercampur dengan bahan api dan disalurkan ke dalam kebuk pembakaran untuk dibakar.
  3. Gas ekzos yang dihasilkan dipancut keluar dengan halaju yang tinggi melalui enjin dan memutarkan sayap turbin. Turbin itu kemudian memutarkan kompresor.
  4. Gas ekzos berhalaju tinggi disingkir keluar melalui bahagian belakang jet menghasilkan momentum yang tinggi ke arah belakang.
  5. Process ini menghasilkan satu momentum yang tinggi ke hadapan dan menolak kapal terbang jet bergerak ke hadapan. 

Recommended Videos

How A Jet Engine Works

How a jet engine works

Letupan

by

Letupan

Sebelum letupan, kedua-dua objek dalam keadaan pegun dan melekat bersama.Selepas perlanggaran, kedua-dua objek bergerak dalam arah yang bertentangan.
Jumlah momentum sebelum perlanggaran = 0.

Jumlah momentum selepas perlanggaran:

m1v1 + m2v2

Daripada Prinsip Keabadian Momentum

Jumlah Momentum Sebelum Perlanggaran = Jumlah Momentum Selepas Perlanggaran

0 = m1v1 + m2v2

m1v1 = – m2v2

(tanda negatif menunjukkan objek bergerak dalam arah bertentangan.

Contoh:
Seorang lelaki melepaskan satu tembakan daripada satu senapang yang berjisim 2.5kg. Jika jisim peluru ialah 50g dan ia bergerak dengan halaju 250 m/s selepas tembakan itu. Cari halaju senapang itu tersentak selepas tembakan.

Jawapan:
Soalan ini ialah soalan tipikal bagi kes letupan

m1 = 2.5 kg
m2 = 0.01 kg
u1 = 0 ms-1
u2 = 0 ms-1
v1 = ?
v2 = 250 ms-1

Prinsip Keabadian Momentum
0 = m1v1 + m2v2
0 = (2.5)v1 + (0.01)(250)
(2.5)v1 = -2.5v1 = -1 ms-1

External Link

Perlangaran

by
  1. Terdapat 2 jenis perlanggaran
    1. Perlanggaran kenyal.
    2. Perlanggaran tak kenyal
  2. Dalam perlanggaran kenyal, tenaga KINETIK diabadikan.
  3. Dalam perlanggaran tak kenyal, tenaga KINETIK tidak diabadikan.

Perlanggaran Kenyal

Perlanggaran kenyal ialah pelanggaran di mana jumlah tenaga kinetik dikekalkan selepas perlanggaran.

Jumlah tenaga kinetik sebelum perlanggaran
= Jumlah tenaga kinetik selepas penrlanggaran

Nota tambahan:

  • Dalam perlanggaran kenyal, kedua-dua objek terpisah sejurus selepas perlanggaran
  • Jumlah momentum diabadikan selepas perlanggaran
  • Jumlan tenaga diabadikan selepas perlanggaran
  • Jumlah tenaga KINETIK juga terabadi selepas perlanggaran.

Perlanggaran Tak Kenyal

Perlanggaran tak kenyal ialah pelanggaran di mana jumlah tenaga kinetik TIDAK dikekalkan selepas perlanggaran.


Nota tambahan:

  • Dalam perlanggaran tak kenyal, kedua-dua objek melekat (baik sementara atau kekal) sejurus selepas perlanggaran
  • Jumlah momentum diabadikan selepas perlanggaran
  • Jumlan tenaga juga diabadikan selepas perlanggaran

Contoh – Perlanggaran Tak Kenyal Sempurna
Sebuah lori bergerak berjisim 8000kg bergerak dengan halaju 30 ms-1. Lori itu kemuduan terlanggar sebuah kereta berjisim 1500kg yang bergerak dengan halaju 20 ms-1 dalam arah yang sama. Selepas perlanggaran, kedua kenderaan melekat bersama dan bergerak dengan halaju v. Cari manitud halaju, v.

Jawapan:
(PENTING: Apabila 2 objek melekat, mereka bergerak dengan halaju yang sama.)

m1 = 8000kg
m2 = 1500kg
u1 = 30 ms-1
u2 = 20 ms-1
v1 = v
v2 = v

Menurut prinsip keabadian  momentum,

m1u1 + m2u2 = m1v1 + m2v2
(8,000)(30) + (1,500)(20) = (8,000)v+ (1,500)v
270,000 = 9500v
v = 28.42 ms-1

Prinsip Keabadian Momentum

by

Prinsip Keabadian Momentum

Prinsip Keabadian Momentum menyatakan bahawa jumlah momentum sebelum perlanggaran adalah sama dengan jumlah momentum selepas perlanggaran. Jumlah momentum sebelum tindak balas = Jumlah momentum selepas tindak balas

Formula

m1u1 + m2u2 = m1v1 + m2v2
m1 = jisim jasad pertama m2 = jisim jasad kedua
u1 =  halaju awal jasad pertama
u2  = halaju awal jasad kedua v1 =  halaju akhir jasad pertama v2 =  halaju akhir jasad kedua
Contoh – Kedua-dua objek bergerak dalam arah yang sama sebelum perlanggaran Sebuah kereta berjjisim 600kg bergerak dengan halaju 60km/j. Ia kemudian berlanggar dengan kereta B yang berjisim 800kg dan bergerak dengan halaju 20 ms-1 dalam arah yang sama. Jika kereta B bergerak dengan halaju 30 ms-1 akibar daripada hentakan itu, berapakah halaju kereta A sejurus selepas perlanggaran itu?Jawapan: m1 = 600kg m2 = 800kg u1 = 40 ms-1 u2 = 20 ms-1 v1 = ? v2 = 30 ms-1 Prinsip Keabadian Momentum m1u1 + m2u2 = m1v1 + m2v2 (600)(40) + (800)(20) = (600)v1 + (800)(30) 40000 = 600v1 + 24000 600v1 = 16000 v1 = 26.67 ms-1
Contoh – Kedua-dua objek bergerak dalam arah yang berlawanan sebelum perlanggaran Sebiji bola 0.50kg bergerak dengan 6.0 ms-1 berlanggar dengan satu lagi bola 1.0kg yang bergerak dengan laju 12.0 ms-1 dalam arah yang berlawanan. Bola 0.50kg itu berundur ke belakang dengan laju 14.0 ms-1 selepas perlanggaran. Cari halaju bola yang kedua selepas perlanggaran.Jawapan: m1 = 0.5 kg m2 = 1.0 kg u1 = 6.0 ms-1 u2 = -12.0 ms-1 v1 = -14.0 ms-1 v2 = ? (PENTING: halaju adalah negatif apabila suatu objek bergerak dalam arah berlawanan) Prinsip keabadian momentum, m1u1 + m2u2 = m1v1 + m2v2 (0.5)(6) + (1.0)(-12) = (0.5)(-14) + (1.0)v2 -9 = – 7 + 1v2 v2 = -2 ms-1

Momentum

by

Momentum

  1. Momentum ditakrifkan sebagai hasil darab jisim dan halaju.
  2. Momentum ialah satu kuantiti vektor. Ia mempunyai magnitud dan arah.
  3. Unit S.I. bagi momentum ialah kgms-1

Formula:


Contoh:
Seorang pelajar melepas sebiji bola berjisim 2kg dari ketinggian 5m. Berapakah momentum bola itu sejurus sebelum terhempas ke atas lantai?

Jawapan:
Untuk mencari momentum, kita perlu tahu jisim dan halaju bola itu sejurus sebelum ia terhempas di atas lantai.

Diberi bahawa jisim bola, m = 2kg.

Halaju bola tidak diberi secara langsung. Bagaimanapun, kita boleh menentukan halaju bola dengan menggunakan persamaan gerakan dengan pecutan seragam.

Ini ialah gerakan jatuh bebas,
Halaju awal, u = 0
Pecutan, a = pecutan graviti, g = 10ms-2
Sesran, s = ketinggian = 50m.
Halaju akhir = ?

Dengan menggunakan persamaan
v2 = u2 + 2as
v2 = (0)2 + 2(10)(5)
v = 10ms-1

Momentum bola
p = mv =(2)(10) = 20 kgms-1

Hukum Gerakan Newton Pertama

by

Hukum

Hukum Newton Pertama menyatakan bahawa
Suatu objek dalam keadaan pegun akan terus berada dalam keadaan pegun, atau jika bergerak akan terus bergerak dengan halaju tetap pada suatu garis lurus, kecuali dikenakan suatu daya luar.
Hukum Newton Pertama adalah sejajar dengan konsep inersia, di masa suatu jirim cenderung mengekalkan keadaan pergerakannya.

Inersia

by

Jisim

  1. Jisim ditakrifkan sebagai kuantiti jirim.
  2. Unit S.I. bagi jisim ialah kilogram (kg)
  3. Jisim ialah kuantiti skalar.

Inersia

Inersia suatu objek ialah sifat semula jadinya yang menentang sebarang perubahan keadaan asalnya, sama ada keadaan rehat atau keadaan gerakan.

Situasi Tentang Inersia

Keadaan Asal Objek yang Pegun

Situasi 1

Apabila kadbod disentap dengan cepat, duit syiling jatuh terus ke dalam gelas.

Penerangan:

  • Inersia duit syiling menentang usaha untuk menggerakannya ke tepi dan mengekalkan keadaan pegunnya.
  • Oleh itu, duit syiling tidak bergerak bersama kadbod tetapi jatuh ke dalam gelas selepas kadbod dialihkan.


    Situasi 2

    Apabila sebuah buku disentap dari selonggok buku, buku yang lain di atasnya akan jatuh ke bawah.

    Penerangan:

    • Inersia buku-buku yang pegun di atas cuba menentang perubahan ke atas keadaan asalnya.
    • Oleh itu, apabila buku tengah disentap, buku-buku di atas tidak bergerak ke sisi tetapi jatuh ke bawah.

    Menarik Benang

    1. Benang ditarik perlahan-lahan – Benang A akan putus.

    Penerangan:

    • Tegangan pada benang A lebih tinggi daripada benang B.
    • Tegangan benang A = Berat beban + daya tarikan.
    • Tali A akan putus jika daya yang dikenakan ke atasnya melebihi had daya yang boleh ditanggung.

    2. Benang disentak – Benang B akan putus.

    Penerangan:

    • Akibat daripada kesan inersia pada beban, daya tarikan yang dikenakan tidak disampaikan kepada benang A.
    • Akibatnya, benang B terputus  jika daya yang dikenakan ke atasnya melebihi had daya yang boleh ditanggung.

    Hubungkait Antara Jisim dan Inersia

    Baldi yang penuh dengan pasir adalah lebih sukar digerakkan daripada keadaan pegun dan juga lebih sukar dihentikan daripada berayun.

    Penerangan:

    • Semakin besar jisim sesuatu objek, semakin besar kesan inersianya.
    • Akibattnya, semakin susah objek itu mengubahkan keadaan pegun atau gerakannya.


      Troli kosong lebih senang digerak dan dikawal


      1. Troli yang kosong lebih senang digerakan berbanding dengan troli yang penuh.
      2. Ini adalah kerana troli yang penuh mempunyai jisim yang lebih besar. Oleh itu, kesan inersianya juga lebih besar.
      3. Akibatnya, troili yang penuh lebih susah mengubahkan keadaan pegun atau gerakannya.

      Kesimpulan

      1. Semakin besar jisim sesuatu objek, semakin besar inersia objek itu.
      2. Jisim merupakan halangan kepada pergerakan. Semakin besar jisim sesuatu objek, semakin sukar ia digerakan.
      3. Tanpa tindakan daya paduan, suatu objek mungkin dalam 2 keaadaan gerakan.
        1. Pegun
        2. Bergerak dengan halaju malar dalam garis lurus