4 Contoh Soalan Daya Mentripetal
1. Sebuah objek berjisim 200 gram diikat pada tali ringan dan kemudian diputarkan secara mendatar dengan halaju sudut malar 5 rad s –1 , seperti yang ditunjukkan dalam rajah berikut. Jika panjang tali ialah l = 60 cm, maka magnitud daya memusat yang bertindak ke atas objek itu ialah…
A. 0,3 U
B. 0,6 U
C. 3 U
D. 6 U
E. 30 U
Perbincangan
Adalah diketahui bahawa:
Jisim objek (m) = 200 gram = 200/1000 kg = 2/10 kg = 0,2 kg
Halaju sudut (ω) = 5 radian/saat
Panjang tali = jejari (r) laluan bulat = 60 cm = 60/100 meter = 0,6 meter
Soalan: Magnitud daya memusat yang bertindak ke atas suatu objek ialah….
Jawapan:
Daya memusat ialah daya paduan yang menyebabkan objek mengalami pecutan memusat. Formula untuk daya memusat ialah:
∑ F = ma s
∑ F = mv² / r = mω² r
Penerangan: ∑ F = daya memusat, m = jisim objek, v = halaju tangen, ω = halaju sudut, r = jejari laluan bulat.
∑ F = m ω 2 r = (0,2)(5) 2 (0,6) = (0,2)(25)(0,6) = 3 Newton
Jawapan yang betul ialah C.
2. Seorang pelajar memutarkan sebiji batu yang diikat pada hujung tali. Batu itu diputarkan secara mendatar seperti yang ditunjukkan di atas. Jika kelajuan putaran batu digandakan, daya memusat menjadi...
A. 6 kali asal
B. 5 kali lagi
C. 4 kali asal
D. 2 kali lagi
E. 2 kali asal
Perbincangan
Adalah diketahui bahawa:
Jisim batu = m
Kelajuan batu = v
Panjang tali = jejari = r
Soalan: Jika kelajuan digandakan, daya memusat menjadi...
Jawapan:
Jika kelajuan digandakan, maka daya memusat menjadi:
Daya memusat menjadi 4 kali ganda daripada daya asal.
Jawapan yang betul ialah C.
3. Sebuah lengkungan di jalan rata direka bentuk untuk dilalui oleh sebuah kereta pada kelajuan maksimum 10 ms –1 . Pekali geseran antara tayar dan jalan raya ialah 0,5 dan jejari kelengkungan jalan raya ialah R m. Maka nilai R ialah…. (g = 10 ms –2 )
A. 7,5 meter
B. 8,0 meter
C. 10 meter
D. 15 meter
E. 20 meter
Perbincangan
Adalah diketahui bahawa:
Laju (v) = 10 m/s
Pekali geseran antara tayar dan jalan raya (μs ) = 0,5
Pecutan akibat graviti (g) = 10 m/ s²
Soalan: Jejari kelengkungan jalan (R meter)
Jawapan:
Satu-satunya daya mendatar yang terhasil yang bertindak pada kereta apabila ia membelok ialah geseran statik . Formula untuk geseran statik ialah:
4. Kereta itu sedang dipandu di selekoh jalan raya di kedudukan M seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah.
Pekali geseran statik antara roda dan jalan raya ialah 0,4 (pecutan graviti 10 m/s -2 ). Untuk mengelakkan kereta daripada meninggalkan trek, kelajuan maksimum yang dibenarkan ialah…
A. √10 ms-1
B. 2 √ 10 ms -1
C. 4 √ 10 ms -1
D. 5 √ 10 ms -1
E. 6 √ 10 ms -1
Perbincangan
Adalah diketahui bahawa:
Pekali geseran statik (μs ) = 0,4
Pecutan akibat graviti (g) = 10 m/ s²
Jejari kelengkungan (R) = 40 meter
Ditanya: kelajuan maksimum (v)
Jawapan:
Hukum gerakan kedua Newton dalam gerakan bulat seragam
Penerangan:
ΣF = daya memusat = daya paduan = jumlah daya, m = jisim objek, a s = pecutan memusat, v = halaju linear, R = jejari kelengkungan
Daya memusat
Daya memusat ialah daya paduan yang diarahkan ke arah pusat laluan bulat. Apabila sebuah kereta bergerak dalam bulatan, satu-satunya daya yang diarahkan ke arah pusat ialah geseran statik, jadi geseran statik ialah daya memusat.
Formula daya geseran statik:
Penerangan:
μ s = pekali geseran statik, w = berat objek, m = jisim objek, g = pecutan akibat graviti.
Kirakan kelajuan maksimum (v):
Jawapan yang betul ialah C.
Sumber soalan:
Soalan Fizik Peperiksaan Kebangsaan untuk Sekolah Menengah Atas/Sekolah Menengah Vokasional
