6 Mesin ringkas (Tuas satah condong) – Masalah dan Penyelesaian
1.
Satah condong yang manakah mempunyai kelebihan mekanikal yang sama
A. (1) dan (2)
B. (1) dan (3)
C. (2) dan (3)
D. (2) dan (4)
Penyelesaian
Satah condong merupakan salah satu mesin ringkas. Mesin ringkas ialah alat yang membantu manusia melakukan sesuatu kerja. Satah condong digunakan untuk memudahkan manusia mengangkat objek ke ketinggian tertentu.
Kelebihan mekanikal satah condong ialah perbandingan panjang condong dengan ketinggian condong.
Kelebihan mekanikal satah condong 1 = 50 cm / 30 cm = 5/3
Kelebihan mekanikal satah condong 2 = 5 cm / 4 cm = 5/4
Kelebihan mekanikal satah condong 3 = 50 cm / 40 cm = 5/4
Kelebihan mekanikal satah condong 4 = 5 cm / 3 cm = 5/3
[irp]
2.
Jarak AB = BC = CD = DE, tentukan daya input yang mesti diberikan pada titik E agar tuas seimbang.
Diketahui:
AB = BC = CD = DE = l
Jarak antara daya output dan titik tumpu ( a ) = l
Jarak antara daya input dan titik tumpu ( b ) = 3l
Daya keluaran (w) = 900 Newton
Dikehendaki: Daya (F)
Penyelesaian:
Kelebihan mekanikal:
MA = b / a = 3l/l = 3
Magnitud daya:
MA = w / F
F = w / MA
F = 900 Newton / 3
F = 300 Newton
[irp]
3.
Untuk memastikan tuil diseimbangkan, tentukan magnitud daya inputnya.
Penyelesaian
Tentukan jarak antara daya input dan titik tumpu ( b )
Diketahui:
Jarak antara daya output dan titik tumpu ( a ) = 25 cm
Daya keluaran (w) = 480 Newton
Daya input (F) = 160 N
Dikehendaki: Jarak antara daya input dan titik tumpu (b)
Penyelesaian:
Kelebihan mekanikal:
MA = w / F = 480 N / 160 N = 3
Jarak antara daya input dan titik tumpu (b)
MA = b / a
3 = b / 25 cm
b = (3)(25 cm)
b = 75 cm
Tentukan magnitud daya (F)
Diketahui:
Jarak antara daya output dan titik tumpu ( a ) = 25 cm – 10 cm = 15 cm
Berat objek (w) = 480 Newton
Jarak antara daya input dan titik tumpu ( b ) = 75 cm
Dikehendaki: Daya input (F)
Penyelesaian:
Kelebihan mekanikal:
MA = b / a
MA = 75 cm / 15 cm
MA = 5
Magnitud daya (F):
MA = w / F
F = w / MA
F = 480 Newton / 5
F = 96 Newton
Agar tuil berada dalam kedudukan yang seimbang maka daya input dikurangkan 64 Newton (160 N – 96 N).
4. Nisbah panjang a dan b dalam rajah di bawah ialah a: b = 1: 2.2. Nilai minimum daya F untuk mengangkat objek B dengan berat 330 Newton ialah…. Newton
A. 100
B. 150
C. 2200
D. 7260
Diketahui:
Jarak antara daya output dan titik tumpu ( a ) = 1
Jarak antara daya input dan titik tumpu (b) = 2.2
Berat (w) = 330 Newton
Dikehendaki: Daya input (F)
Penyelesaian:
Kelebihan mekanikal tuas:
MA = w / F = b / a
MA = kelebihan mekanikal , w = berat, F = daya input, b = jarak antara daya input dan titik tumpu, a = jarak antara daya output dan titik tumpu
w / F = b / a
330 / F = 2.2 / 1
330 / F = 2.2
330 / 2.2 = F
F = 150 Newton
Jawapan yang betul ialah B.
5. Seorang pelajar menolak satu objek dengan daya F dari titik A ke titik B, seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah. Jika geseran antara objek dan babi hutan diabaikan, tentukan kelebihan mekanikal.
A. 4
B. 5/3
C. 5/4
D. ¾
Diketahui:
Tinggi satah condong (y) = 4 meter – 1 meter = 3 meter
Panjang satah mendatar (x) = 4 meter
Dikehendaki: Kelebihan mekanikal (MA)
Penyelesaian:
Kirakan panjang satah condong menggunakan persamaan Pythagoras :
R = √3 2 +4 2 = √9+16 = √25 = 5 meter
Kelebihan mekanikal satah condong:
KM = R / y
KM = 5 meter / 3 meter
KM = 5/3
Jawapan yang betul ialah B.
6. Kelebihan mekanikal tuas boleh ditingkatkan dengan…
A. Memendekkan laluan kecondongan
B. besarkan sudut kecondongan
C. meminimumkan sudut kecondongan
D. mengurangkan daya yang digunakan untuk menggerakkan objek
Penyelesaian:
Persamaan kelebihan mekanikal satah condong:
Kelebihan mekanikal = panjang satah condong/tinggi satah condong
– Kelebihan mekanikal adalah berkadar terus dengan panjang satah condong dan oleh itu kelebihan mekanikal meningkat jika panjang satah condong ditambah.
– Kelebihan mekanikal adalah berkadar songsang dengan ketinggian satah condong. Oleh itu, kelebihan mekanikal diminimumkan jika ketinggian satah condong ditambah dan kelebihan mekanikal diperbesar jika ketinggian satah condong dikurangkan.
- Jika sudut diminimumkan maka ketinggian satah condong berkurangan. Kelebihan mekanikal meningkat jika ketinggian satah condong berkurangan. Oleh itu, jika sudut diminimumkan maka kelebihan mekanikal diperbesar.
Jika sudut dibesarkan maka ketinggian satah condong akan meningkat. Kelebihan mekanikal akan diminimumkan jika ketinggian satah condong ditingkatkan. Oleh itu, jika sudut dibesarkan maka kelebihan mekanikal akan diminimumkan.
Jawapan yang betul ialah C.
