4 Contoh Soalan Pendulum Mudah Pendulum Mudah
1. Sebuah bandul ringkas terdiri daripada seutas tali sepanjang 40 cm dan pemberat 100 gram digantung di hujung bawah tali. Jika pecutan graviti ialah 10 m/s2 Jadi, tempoh dan frekuensi bandul ringkas ialah...
Perbincangan
Dikenali :
Panjang tali (l) = 40 cm = 0,4 meter
Pecutan akibat graviti (g) = 10 m/s2
Ditanya : Tempoh (T) dan frekuensi (f)
Jawab :
Formula tempoh pendulum mudah :
Penerangan: T = tempoh, l = panjang tali, g = pecutan akibat graviti
Tempoh pendulum ringkas :
Frekuensi pendulum mudah :
Kaedah 1:
f = 1/T = 1/1,256 = 0,8 Hertz
Kaedah 2:
2. Kirakan panjang tali pada jam pendulum yang berdegup sekali sesaat.
Perbincangan
Dikenali :
Tempoh (T) = 1 saat
Pecutan akibat graviti (g) = 10 m/s2
Ditanya Panjang dawai (l)
Jawab :
Formula tempoh rentetan :
Panjang tali :
3. Sebuah bandul ringkas mempunyai tali sepanjang 50 cm dan pemberat 50 gram. Titik tertinggi pemberat tersebut ialah 10 cm di atas titik terendah. Jika pecutan graviti ialah 10 m/s2, tentukan (a) tempoh dan frekuensi bandul (b) laju beban pada titik terendah.
Perbincangan
Dikenali :
Panjang tali (l) = 90 cm = 0,9 meter
Pecutan akibat graviti (g) = 10 m/s2
Perubahan ketinggian (t) = 20 cm = 0,2 meter
Ditanya : (a) T dan f (b) v
Jawab :
(A) Tempoh (T) dan frekuensi (f) bagi pendulum ringkas
tempoh
Kekerapan:
f = 1/T = 1/1,884 = 0,53 Hertz.
(B) Kelajuan (v) beban pada titik terendahnya
Soalan ini berkaitan dengan hukum pemuliharaan tenaga mekanikal.
Pada titik tertingginya, beban mempunyai tenaga keupayaan graviti maksimum dan tiada tenaga kinetik kerana ia pegun seketika apabila ia berbalik arah. Apabila beban mula bergerak ke bawah, tenaga keupayaan graviti ditukarkan kepada tenaga kinetik. Pada titik terendahnya, semua tenaga keupayaan graviti ditukarkan kepada tenaga kinetik. Oleh itu, pada titik terendahnya, tenaga kinetik beban berada pada tahap maksimumnya dan tenaga keupayaan gravitinya adalah sifar.
Tenaga mekanikal awal = tenaga keupayaan graviti = mgh
Tenaga mekanikal akhir = tenaga kinetik = ½ mv2
Hukum pemuliharaan tenaga mekanikal :
Tenaga mekanikal awal = tenaga mekanikal akhir
Tenaga keupayaan graviti = tenaga kinetik
mg/j = ½ mv2
2 gh = v2
(2)(10)(0,2) = v2
4 = v2
v = 2 m/s
4. Jam dinding di permukaan Bumi berfungsi dengan menggunakan gerakan pendulum yang berayun. Jika jam itu dibawa di stesen angkasa dan jauh dari objek angkasa, maka...
A. jarum jam bergerak lebih laju
B. jarum jam tidak bergerak
C. Jam berfungsi dengan lebih tepat
D. pendulum berayun lebih perlahan
E. pendulum berayun pada frekuensi yang lebih rendah
Perbincangan
Di permukaan bumi, pendulum boleh bergerak kerana kehadiran daya graviti Bumi bertindak pada pendulum. Sebaliknya, di angkasa lepas, daya graviti yang terhasil hampir kepada sifar, jadi jarum jam tidak bergerak.
Jawapan yang betul ialah B.
