Formula untuk hukum pemuliharaan tenaga mekanikal, tenaga keupayaan spring, mesin ringkas

Contoh soalan dan formula untuk hukum pemuliharaan tenaga mekanikal, tenaga keupayaan spring, mesin ringkas

Hukum pemuliharaan tenaga mekanikal

1. Suatu objek mempunyai tenaga mekanikal yang malar, tenaga kinetik yang meningkat, dan tenaga keupayaan graviti yang berkurangan. Objek itu berada dalam keadaan….

1. senyap
2. bergerak ke atas
3. bergerak ke bawah
4. bergerak ke atas dipercepatkan

Perbincangan
Semakin besar tenaga kinetik, semakin besar kelajuan objek, dan semakin kecil tenaga keupayaan graviti, semakin rendah ketinggian objek di atas tanah. Ini berlaku apabila objek bergerak dari ketinggian tertentu ke bawah menuju ke tanah.

Hubungan antara laju dan tenaga kinetik ditunjukkan oleh formula tenaga kinetik:
EK = ½ mv²
Huraian formula: EK = tenaga kinetik, m = jisim, v = laju

Hubungan antara ketinggian dan tenaga keupayaan graviti ditunjukkan oleh formula tenaga keupayaan graviti:
EP = mg/j
Huraian formula: EP = tenaga keupayaan graviti, m = jisim, g = pecutan graviti, h = ketinggian
Jawapan yang betul ialah C.

Mesin ringkas
2. Nisbah panjang a dan b dalam gambarajah skematik sebuah mesin ringkas ialah a : b = 1 : 2,2. Nilai minimum daya F untuk mengangkat beban B yang seberat 330 Newton ialah…. Newton

1. 100
2. 150
3. 2200
4. 7260

Perbincangan
Adalah diketahui bahawa:
Panjang a = lengan beban (l)_B) = 1
Panjang b = lengan daya (l)_F) = 2,2
Daya berat (w) = 330 Newton
Ditanya: Daya tuil (F)
Jawapan:
Formula untuk kelebihan mekanikal mesin tuas ringkas:
KM = w / F = l_F / l_B
Penerangan:
KM = kelebihan mekanikal, w = graviti, F = daya tujahan, l_F = lengan daya, l_B = lengan beban
 
w / F = l_F / l_B
330 / F = 2,2 / 1
330 / F = 2,2
330 / 2,2 = F
F = 150 Newton
Jawapan yang betul ialah B.

3. Lihat gambar di sebelah. Seorang pelajar menggerakkan objek dari titik A ke titik B dengan daya F seperti yang ditunjukkan dalam gambar. Jika geseran antara objek dan papan diabaikan, maka kelebihan mekanikal aktiviti tersebut ialah….

1. 4
2. 5/3
3. 5/4
4. 3/4

Perbincangan
Adalah diketahui bahawa:
Tinggi satah condong (y) = 4 meter – 1 meter = 3 meter
Panjang kawasan rata (x) = 4 meter
Ditanya: Kelebihan mekanikal (MC) satah condong
Jawapan:
Kirakan panjang satah condong menggunakan formula Pythagoras:
R = √3²+4² = √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.

Tenaga Keupayaan Musim Bunga

4. Sebuah arena terjun menggunakan tapak berspring untuk memberikan tujahan ke atas bagi atlet untuk memulakan lompatan. Apabila seorang atlet melompat ke atasnya dengan daya 500 N, spring tersebut memendek sebanyak 4 cm. Jumlah tenaga keupayaan yang disediakan oleh spring untuk mendorong atlet ialah….

1. 20 joule
2. 10 joule
3. 5 joule
4. 2 joule

Perbincangan
Adalah diketahui bahawa:
Daya (F) = 500 N
Perubahan panjang spring (Δx) = 4 cm = 0,04 m
Ditanya: Tenaga keupayaan musim bunga
Jawapan:
Pertama, kirakan pemalar elastik spring menggunakan formula hukum Hooke:
k = F / Δx = 500 N / 0,04 m = 12500 N/m
Tenaga keupayaan elastik spring ialah:
EP = ½ k Δx² = ½ (12500)(0,04)² = (6250)(0,0016)
EP = 10 Joule
Jawapan yang betul ialah B.

Sumber soalan:

Soalan OSN Fizik Sekolah Menengah Rendah