Laporan Amali PPIK 21 Kerja dan Mesin

(1)

Praktikal melibatkan Pengetahuan Pedagogi Isi Kandungan (PPIK) Kurikulum Sains Sekolah Rendah.

PPIK 1: Kerja dan Mesin

______________________________________________________________ Objektif

Pembelajaran

: Untuk membina satu mesin ringkas dan mesin bergabung.

Bahan dan Radas

: Satah condong, beban muatan, takal dan bongkah kayu.

Aktiviti 1 : Membina satu mesin ringkas dan mesin bergabung. Penyataan

Masalah

: Bagaimana satah condong berfungsi dalam mengurangkan daya kerja?

Hipotesis : Semakin panjang satah condong, maka semakin mudah dan sedikit daya diperlukan untuk menolak beban muatan.

Prosedur :

1. Satah-satah condong telah didirikan seperti yang ditunjukkan di bawah.

2. Satu beban muatan diletakkan pada satah condong dan ditolak ke atas. Keputusan dicatatkan.

Rajah 1: Penyediaan satah condong 0.5 m dan 1.0 m secara teori Bongkah

(2)

Keputusan (Aktiviti 1) :

Daripada aktiviti, 1, didapati bahawa beban muatan adalah lebih mudah ditolak pada satah condong yang berpanjang 1.0 m.

Perbincangan (Aktiviti 1) :

1. Satah condong ialah sejenis mesin ringkas yang mempunyai permukaan rata yang lebih tinggi pada satu bahagian. Satah condong membantu kita menaikkan dan menurunkan sesuatu objek. Satah condong tidak mempunyai bahagian yang bergerak. Kelebihan utama menggunakan satah condong ialah ia hanya memerlukan daya yang sedikit untuk menolak objek melalui satah condong daripada ia diangkat secara menegak. Ia akan mengurangkan daya yang diperlukan untuk menggerakkan objek dari satu ketinggian ke ketinggian yang lain.

2. Beban didapati lebih senang untuk ditolak pada satah condong yang berpanjang 1.0 m. Berbanding dengan satah condong yang pendek, satah condong yang lebih panjang membenarkan kerja dilakukan dengan daya yang lebih kecil. Keadaan ini adalah berdasarkan W= F x s, di mana W mewakili, F mewakili daya, dan s mewakili jarak.

Oleh sebab W (kerja) adalah tetap kekal sama pada kedua-dua satah condong, maka semakin panjang jarak satah condong, semakin sedikit daya yang diperlukan untuk menggerakkan beban muatan.

Rajah 2: Satah condong 0.5 m dalam makmal

(3)

3. Kelebihan mekanikal pada satah condong dapat ditakrifkan sebagai nisbah panjang satah condong kepada ketinggian bongkah kayu. Dengan menggunakan definisi di atas, maka

Kelebihan mekanikal, MA = Panjang satah condong / ketinggian. Oleh itu

Untuk landasan condong 0.5 m, MA = 0.5/0.1 = 5 Untuk landasan condong 1.0 m, MA = 1.0/0.1 = 10

∴ Apabila satah condong dipanjangkan sebanyak dua kali ganda panjang, didapati bahawa kelebihan mekanikal juga akan berganda dua.

4. Antara langkah-langkah berjaga dalam aktiviti ini termasuklah:

I. Pastikan beban muatan ditolak oleh orang yang sama bagi satah condong 0.5 m dan 1.0 m bagi meningkatkan kejituan dan ketepatan keputusan yang diperoleh.

II. Pastikan permukaan satah condong yang digunakan dalam aktiviti ini adalah sama demi mendapatkan keputusan yang lebih jitu.

III. Pastikan beban muatan yang digunakan adalah sama dalam kedua-dua prosedur demi mendapatkan keputusan yang lebih jitu.

IV. Ketinggian bongkah kayu haruslah sama demi mendapatkan keputusan yang lebih jitu.

Kesimpulan (Aktiviti 1) :

(4)

Aktiviti 2 : Membina pelbagai jenis set takal untuk mengangkat muatan.

Penyataan Masalah

: Jenis dan kombinasi set takal yang bagaimanakah dapat mengangkat berat muatan dengan daya yang paling sedikit?

Hipotesis : Sesuatu muatan dapat diangkat dengan daya yang kecil berdasarkan kombinasi takalnya.

Prosedur :

1. 4 set takal yang berlainan tetapi dengan pemberat yang sama dibina seperti yang telah dilampirkan di bawah.

2. Pemberat diangkat dengan menarik hujung tali. Keputusan dicatatkan.

Daripada aktiviti, 2, didapati bahawa kombinasi takal set D memerlukan daya yang paling sedikit untuk mengangkat pemberatnya.

Rajah 4: Penyediaan 4 set takal yang berlainan kombinasi secara teori

(5)

1. Takal ialah sejenis mesin ringkas yang terdiri daripada satu roda yang berputar pada gandar. Tali akan melilit mengelilingi roda. Tali digunakan untuk menyambungkan beban dengan daya. Takal dapat mengubah arah daya, membuatkan ia lebih mudah untuk mengangkat objek ke paras yang lebih tinggi.

2. Setiap rajah di atas menunjukkan kombinasi takal yang berbeza. Kelebihan mekanikal dalam setiap set kombinasi takal adalah berbeza.

Set Takal A menunjukkan satu takal yang berikat dengan muatan pada hujung talinya. Hujung lain dipegang oleh orang yang memberikan daya untuk mencapai keseimbangan daya. Terdapat satu tenaga (ketegangan) pada tali tersebut yang sama dengan berat muatan itu. Daya ketegangan ini adalah sama pada tali tersebut. Untuk mencapai keseimbangan antara takal dan muatan tersebut, orang yang memegang hujung tali mestilah tarik ke bawah dengan daya yang sama dengan ketegangan yang terdapat pada tali tersebut. Dalam sistem takal ini, daya yang digunakan adalah sama dengan berat muatannya. Kelebihan mekanikal (mechanical advantage) ialah 1.

Set takal B adalah fleksibel dan boleh bergerak. Semasa tali Rajah 7: Kombinasi takal Set C

dalam makmal

(6)

ditarik ke atas, takal tersebut juga akan bergerak ke atas. Berat muatan adalah bergantung kepada takal yang bergerak. Jadi, berat muatan adalah disokong dengan tali dan juga hujung tali yang dipegang. Setiap sisi menyokong berat muatan. Dengan kata lain, setiap sisi memegang ½ daripada berat muatan. Oleh itu, daya yang diperlukan untuk mengangkat takal adalah ½ daripada berat muatan.

Set takal C mempunyai 3 bahagian yang penting pada tali. Daya yang diberi adalah menuju arah ke bawah. Jadi, daya yang diperlu untuk mengangkat muatan tersebut adalah ½ daripada beratnya.

Set takal D mempunyai dua takal yang sama, tetapi arah dayanya berbeza daripada rajah C. Arah dayanya adalah ke atas. Dengan ini, daya yang diperlukan untuk mengangkat muatan adalah ⅓ daripada beratnya. Oleh itu, set takal dalam rajah D memerlukan daya yang paling sedikit untuk mengangkat muatan.

I. Pastikan pemberat muatan ditarik orang orang yang sama bagi keempat-empat jenis kombinasi set takal dalam aktiviti ini bagi meningkatkan kejituan dan ketepatan keputusan yang diperoleh. II. Pemberat muatan yang ditarik haruslah sama bagi

keempat-empat set takal demi mendapatkan keputusan yang lebih jitu. III. Jenis takal yang digunakan haruslah sama bagi keempat-empat

set takal demi mendapatkan keputusan yang lebih jitu.

V. Jenis tali yang digunakan untuk mengangkat pemberat muatan haruslah sama bagi keempat-empat set takal demi mendapatkan keputusan yang lebih jitu.

(7)

Aktiviti 3 : Membina model daripada mesin ringkas dan bergabung. Penyataan

Masalah

: Bagaimana kita dapat memetik buah-buahan dari pokok-pokok tinggi?

Hipotesis : Satu model memetik buah-buahan dapat dicipta dengan menggunakan mesin ringkas dan mesin bergabung.

Prosedur :

1. Sebatang buluh yang panjang dicari dari persekitaran kita.

2. Bahagian hadapan buluh dibilah dua pada tengah-tengah dengan menggunakan sebilah pisau.

3. Satu baji yang diperbuat daripada kayu dimasukkan ke dalam tengah-tengah buluh supaya wujud satu celah di tengah-tengah.

4. Sebilah pisau yang tajam dipasang di atas baji untuk memudahkan buah-buahan dipetik. Buluh dipusing dan ditarik kuat semasa hendak memetik buah-buahan.

5. Sebuah bakul yang besar dipasang di atas buluh tersebut untuk menyambut buah-buahan yang jatuh.

(8)

Satu model yang bertujuan untuk memetik buah-buahan dapat dicipta, tetapi masih mempunyai beberapa kekurangan yang memerlukan penambahbaikan.

1. Mesin ringkas yang digunakan dalam model memetik buah-buahan kami ialah baji. Baji merupakan sejenis mesin ringkas yang berbentuk seperti satah condong. Ia digunakan untuk memisahkan dua objek, atau membahagikan objek, dengan mengenakan daya ke atasnya. Dengan menggunakan daya yang kecil, ia akan dikenakan pada bahagian yang lebih lebar pada baji dan menolak bahagian tajam ke dalam sesuatu, lantas menghasilkan daya yang kuat untuk menolak bahagian tersebut mengarah ke luar. Dalam model ini, baji digunakan untuk memisahkan antara tengah-tengah batang buluh agar satu celah dapat diperoleh untuk memetik buah-buahan.

2. Semasa menggunakan model memetik buah-buahan tersebut untuk memetik buah-buahan, didapati bahawa buah-buahan akan tergoyang-goyang dan tidak terlekat. Ini telah menambah kesusahan kami untuk memetiknya. Untuk memperbaiki kelebihan mekanikal dan kecekapan model kami, kami telah memasang satu lagi bilah yang berfungsi sebagai penutup dan pengukuh kedudukan di bahagian atas celah model memetik buah-buahan tersebut. Malah, satu butang suis akan dipasang di bawah model dan terus berhubung dengan bilah penutup tersebut untuk mengawal pembukaan dan penutupan bilah. Jadi, apabila model tersebut tersentuh buah-buahan, butang suis boleh ditekan untuk menutup bilah penutup tersebut. Selepas itu, kami boleh memusing atau menarik kuat-kuat model tersebut, lantas dapat memetik buah-buahan dengan lebih mudah.

(9)

bersama dikenali sebagai gear gabungan. Gear yang mana dikenakan

daya ke atasnya dikenali sebagai ‘gear pemutar’. Gear yang terakhir

dalam aturan kumpulan dikenali sebagai ‘gear pengikut’. Apabila satu gear berputar mengikut arah jam, gear yang satu lagi berputar pada arah yang melawan arah putaran jam.

I. Bilah yang dipasang mestilah tajam agar buah-buahan dapat dipetik dengan lebih mudah.

II. Buluh yang digunakan haruslah cukup panjang.

III. Butang suis yang dipasang untuk mengawal kebukaan dan ketutupan mestilah sentiasa diperiksa dan pastikan bahawa ia sentiasa berfungsi.

Hipotesis diterima. Model memetik buah-buahan yang kami cipta dengan menggunakan mesin ringkas seperti baji dan gear dapat memetik buah-buahan dari pokok-pokok tinggi.

(10)

Soalan Penguasaan Pengetahuan dan Kemahiran :

A. Apakah yang telah anda belajar melalui aktiviti-aktiviti ini?

(10 markah)

Daripada aktiviti pertama, kami sedar bahawa satah condong adalah amat berguna terhadap kami pada kehidupan seharian. Ia merupakan mesin ringkas yang boleh digunakan dalam pengangkatan muatan. Kami boleh menggunakan daya yang kurang untuk mengangkat muatan dengan kewujudan satah condong. Satah condong yang lebih panjang membenarkan kerja dilakukan dengan daya yang lebih kecil.

Daripada aktiviti kedua yang berkenaan dengan sistem takal, kami sedar bahawa sistem takal mempunyai kelebihan mekanikal yang sama dengan satah condong. Kedua-duanya boleh mengurangkan daya dalam pengakatan muatan yang berat. Berdasarkan aktiviti yang telah kami jalankan, didapati bahawa sistem takal kombinasi boleh mengurangkan daya sehingga ⅓ daripada pemberat muatan tersebut.

Daripada aktiviti ketiga yang telah kami menjalankan, kami sedar bahawa rupa-rupanya sesuatu model boleh diperbuat daripada beberapa jenis mesin ringkas. Dengan mengambil contoh model memetik buah-buahan ini, antara mesin ringkas yang digunakan termasuklah baji dan gear. Model memetik buah-buahan yang telah kami mencipta juga mempunyai kekurangan pada mulanya dan tidak begitu berfungsi dengan baik. Ia hanya dapat berfungsi dengan lebih baik setelah beberapa pengubahsuaian dan penambahbaikan dilakukan. Daripada itu, kami sedar bahawa sesuatu kerja haruslah sentiasa dipantau, diuji, dan sentiasa menjalankan penambahbaikan agar kerja yang kami hasilkan itu adalah benar-benar berkualiti tinggi.

(11)

kehidupan seharian kita. Adalah mustahil bagi kami untuk terus hidup tanpa menggunakan kemudahan dan teknologi mesin-mesin ringkas dan kompleks. Hal ini demikian kerana mesin-mesin ringkas dan kompleks ini membantu melaksana kerja dengan lebih senang, menyelesaikan kerja dengan lebih cepat, menjimatkan masa, membantu menyelesaikan masalah, membantu mengangkat objek yang sangat berat, membolehkan kita pergi ke suatu tempat ke tempat yang lain, dan banyak lagi. Mesin-mesin ringkas dan kompleks ini sesungguhnya telah membawa banyak kemudahan dalam kehidupan kita. Ini telah menyebabkan kami lebih menghargai sumbangan sains dan teknologi terhadap kehidupan seharian.

Dari segi melakukan aktiviti pula, kami sedar bahawa kami perlu mengetahui langkah-langkah yang betul untuk menjalankan aktiviti-aktiviti tersebut dan harus mempunyai pengetahuan asas tentang mesin-mesin ringkas dan bergabung. Langkah-langkah berjaga juga perlu diambil agar hasil rekod keputusan yang diperoleh adalah lebih dipercayai, jitu, dan memuaskan.

B. Bahagian manakah dalam kurikulum Sains sekolah rendah yang melibatkan topik ini?

(2 markah)

(12)

C. Bincangkan bagaimana anda boleh menggunakan aktiviti ini dalam pembelajaran dan pengajaran anda?

(10 markah)

Umumnya, guru boleh menggunakan aktiviti-aktiviti ini sebagai satu set induksi yang menarik untuk menarik perhatian murid

sebelum aktiviti P&P dijalankan.

Guru boleh membenarkan murid-murid melihat, merasa setiap jenis mesin ringkas dan menjalankan aktiviti-aktiviti tersebut sendiri semasa menjalankan P&P di dalam kelas untuk menjadikan proses

P&P lebih ceria dan seronok.

Guru juga boleh menggunakan aktiviti-aktiviti ini sebagai satu pertunjukkan demonstrasi dengan membawa pelbagai jenis bahan

maujud, seperti contoh-contoh aplikasi bagi setiap jenis mesin ringkas ke dalam kelas untuk meningkatkan penglibatkan maksima murid di dalam kelas.

Guru boleh menggunakan aktiviti 3, iaitu mencipta model dengan menggunakan mesin ringkas sebagai satu pertandingan untuk membantu murid lebih memahami tentang bagaimana mereka berfungsi, dan meningkatkan tahap kreativiti dan inovasi dalam kalangan murid.

Bukan itu sahaja, guru juga menjadikan aktiviti-aktiviti ini sebagai satu pameran kelas. Setiap aktiviti disertakan dengan penjelasan yang jelas, pendek dan padat untuk tatapan semua murid.

(13)

D. Apakah peranan guru dalam aktiviti-aktiviti ini?

(3 markah)

Guru berperanan sebagai penanya atau pengemuka masalah sepanjang aktiviti-aktiviti ini. Guru boleh menanyakan soalan yang luar biasa dan mencabar pemikiran murid semasa set induksi supaya murid dapat berfikir, berasa inkuiri dan meningkatkan minat mereka dalam aktiviti P&P ini.

Selain itu, guru juga berperanan sebagai penyampai. Guru perlulah mempunyai pengetahuan asas tentang apa yang diajar dan tahu bagaimana penyampaikan konteks pembelajaran melalui pelbagai cara, seperti menunjuk cara, menjelaskan, menyediakan contoh, dan menyediakan aktiviti-aktiviti untuk murid dalam aktiviti P&P ini.

Di samping itu, guru juga berfungsi sebagai penyusun pesekitaran. Guru haruslah dapat menguruskan waktu pembelajaran

dengan cermat dan jelas tentang apa yang perlu dilakukan oleh beliau dan murid, serta memberikan kebebasan kepada murid menanyakan soalan dan mengajar berdasarkan perspektif murid-murid.

Seterusnya, guru turut berperanan sebagai penyelaras perhubungan awam. Guru perlulah menggalakkan kerjasama,

toleransi, kesabaran dalam kalangan murid, agar murid dapat bergaul dengan harmonis dan memastikan kelancaran aktiviti P&P ini.

Malah, guru bertanggungjawab sebagai seorang perkaitan teori. Guru perlulah dapat membantu murid-murid membentuk

perkaitan antara dan semasa idea-idea, dan membina pola yang bermakna untuk mewakili pengetahuan yang dibina.

(14)

untuk memberi arahan yang ringkas dan jelas kepada mereka supaya mereka dapat menjalankan aktiviti dengan lancar serta dapat menggunakan alat-alat dengan cara yang betul.

Rujukan :

Chang, S. L., Chia, S. C., Koay, K. C. & Yew, K. L.(2003). Fokus Ungu Masteri SPM Fizik. Selangor: Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd.

Chang, S. L., Chia, S. C., Hasnah Binti Abu Bakar, Koay, K. C., & Yew, K. L. (2001). Fizik Tingkatan 4. Johor: Gunung Cipta Enterprise.

Cikgu Nort. (Jun 25, 2011). Mesin Ringkas. Didapatkan pada 6 Februari, 2012, daripada http://cikgumdnoor.blogspot.com/2011/06/mesin-ringkas.html

Leong, Y. P. & Loo, W. Y. (2008). The Complete Text & Guide Physics 1. Selangor Darul Ehsan: Arah Pendidikan Sdn. Bhd.

Naimoiman. (April 29, 2010). Mesin Ringkas (Simple Machines). Didapatkan pada 6 Februari, 2012, daripada

http://imzaroncikgusains.blogspot.com/2010/04/mesin-ringkas-simple-machines.html

Poh, L. Y. (2003). STPM Physics Volume 1. Selangor Darul Ehsan: Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd.