Matlamat
1. Kenali dan terangkan daya utama yang bertindak ke atas objek, termasuk berat, daya normal, daya elastik, tegangan, dan geseran.
2. Kenal pasti arah dan haluan daya yang dinyatakan dalam pelbagai situasi praktikal.
Penjajaran
Memahami daya yang bertindak ke atas objek adalah penting dalam banyak bidang sains dan teknologi. Dari pembinaan bangunan dan jambatan hingga ke reka bentuk kenderaan dan peralatan sukan, pengetahuan tentang daya seperti berat, normal, elastik, tegangan, dan geseran adalah kunci untuk memastikan keselamatan dan keberkesanan. Sebagai contoh, ketika mereka bentuk kereta lumba, jurutera perlu mempertimbangkan geseran antara tayar dan trek untuk memaksimumkan kelajuan tanpa hilang kawalan.
Kepentingan Subjek
Untuk Diingat!
Berat
Berat adalah daya yang dikenakan oleh graviti ke atas sesuatu objek. Ia berkadar terus dengan jisim objek dan bergantung kepada pecutan graviti di lokasi objek itu berada. Formula matematik untuk mengira berat adalah P = m * g, di mana 'P' adalah berat, 'm' adalah jisim, dan 'g' adalah pecutan graviti.
-
Berat sentiasa bertindak ke arah pusat Bumi, menjadikannya daya menegak yang mengarah ke bawah.
-
Nilai berat bergantung kepada jisim objek dan pecutan graviti (9.8 m/s² di Bumi).
-
Berat objek boleh berbeza mengikut lokasi (contohnya, di Bulan, beratnya lebih ringan disebabkan graviti yang lebih rendah).
Daya Normal
Daya normal adalah daya yang dikenakan oleh permukaan yang bertindak bersudut tepat terhadap objek. Daya ini merupakan reaksi kepada berat objek dan bertanggungjawab untuk mengimbangi daya menegak, mengelakkan objek daripada menembusi permukaan.
-
Daya normal sentiasa bersudut tepat kepada permukaan sentuhan.
-
Ia adalah sama besar dan bertentangan arah dengan berat objek apabila objek berada dalam keadaan rehat di permukaan rata.
-
Pada permukaan condong, daya normal adalah kurang daripada berat dan perlu dikira dengan mengambil kira sudut kecondongan.
Daya Geseran
Daya geseran adalah rintangan terhadap pergerakan antara dua permukaan yang bersentuhan. Ia boleh bersifat statik (mencegah permulaan pergerakan) atau kinetik (melawan pergerakan yang sedang berlaku). Daya geseran bergantung kepada sifat permukaan dan daya normal.
-
Geseran statik biasanya lebih besar daripada geseran kinetik.
-
Formula untuk daya geseran adalah F_geseran = μ * F_normal, di mana 'μ' adalah pekali geseran.
-
Geseran boleh dikurangkan dengan menggunakan pelincir atau meningkatkan kekasaran permukaan sentuhan.
Aplikasi Praktikal
-
Kejuruteraan Awam: Pengetahuan tentang daya adalah penting untuk merancang struktur yang selamat, seperti bangunan dan jambatan, bagi memastikan ia dapat menampung pelbagai beban.
-
Reka Bentuk Produk: Dalam produk seperti kasut sukan dan tilam, daya elastik digunakan untuk mencipta bahan yang boleh berubah bentuk dan kembali ke bentuk asal, memberikan keselesaan dan ketahanan.
-
Industri Automotif: Geseran antara tayar dan jalan adalah penting untuk prestasi kenderaan, terutama dalam kereta lumba, di mana adalah perlu untuk memaksimumkan cengkaman bagi mengelakkan tergelincir.
Istilah Utama
-
Berat: Daya yang dikenakan oleh graviti ke atas sesuatu objek.
-
Daya Normal: Daya bersudut tepat yang dikenakan oleh satu permukaan sebagai reaksi kepada berat objek.
-
Daya Geseran: Rintangan terhadap pergerakan antara dua permukaan yang bersentuhan.
-
Daya Elastik: Daya yang bertindak ke atas bahan yang boleh berubah bentuk dan kembali ke bentuk asalnya.
-
Tegangan: Daya yang dihantar melalui wayar, tali, atau kabel apabila ditarik oleh daya yang bertindak dari kedua-dua hujung.
Soalan untuk Renungan
-
Bagaimana daya-daya yang berbeza yang bertindak pada sesuatu struktur mempengaruhi kestabilan dan keselamatannya?
-
Dalam cara apa pemahaman tentang daya boleh digunakan untuk menyelesaikan masalah harian?
-
Apakah penambahbaikan yang mungkin dilakukan dalam projek kejuruteraan untuk mengoptimumkan kekuatan dan kecekapan struktur?
Cabaran Jambatan Tahan Lasak
Bina jambatan menggunakan spaghetti dan gam panas, dan uji kekukuhannya dengan menambah berat secara beransur-ansur.
Arahan
-
Bahagikan kepada kumpulan yang terdiri daripada 4 hingga 5 pelajar.
-
Rancang dan lukis reka bentuk jambatan dengan mengambil kira daya berat, normal, geseran, dan tegangan.
-
Gunakan spaghetti dan gam panas untuk membina jambatan mengikut lukisan.
-
Uji kekuatan jambatan dengan menambah berat secara beransur-ansur sehingga ia gagal.
-
Bincangkan bersama kumpulan anda mengenai daya-daya yang terlibat dan cara untuk memperbaiki struktur tersebut.
