RESOLUTION OF FORCES ON INCLINE PLANE Leraian Daya pada satah condong
There are several forces acting on object placed on an inclined plane which makes an angle θ with the horizontal.
Terdapat beberapa daya yang bertindak pada objek yang diletak pada satah condong yang membentuk sudut θ dengan paksi ufuk
a) component of weight parallel to the inclined plane, mg sin θ
komponen berat selari dengan satah condong, mg sin θ b) component of weight perpendicular to the inclined plane,
mg cos θ
komponen berat berseranjang dengan satah condong, mg cos θ
c) normal reaction force, N / daya tindakbalas normal, N d) frictional force, f / daya geseran, f
Question
1.Diagram below shows a bag of cement of mass 35 kg on a ramp with 15° slope to horizontal. Frictional force exerted between the bag and the ramp is 90.6 N.
Rajah dibawah menunjukkan satu beg simen berjisim 35kg di atas landasan condong pada kecuraman 15° dari paksi
ufuk. Daya geseran antara beg simen dan landasan ialah 90.6 N
(a)What is meant by frictional force?
Apa yang dimksudkan dengan daya geseran?
…..………...………[1 mark]
(b)Calculate the resultant force parallel to the ramp.
Hitung daya paduan selari dengan landasan
[2 marks]
(c)Based on your answer in (b), state what happens to the motion of the bag of cement. Give a reason for your answers.
Berdasarkan jawapan anda di (b), nyatakan apa berlaku pada gerakan beg simen. Berikan sebab untuk jawapan anda.
………...………
………. ……….………[2 marks]
2.Diagram 10.1 shows a student cycling a bicycle along the horizontal road.The mass of student and bicycle is 80 Rajah 10.1 menunjukkan seorang pelajar sedang kg.
menunggang basikal diatas jalan yang mengufuk. Jisim pelajar adalah 80kg.
DIAGRAM 10.1 a)A student applies a thrust force 200 N forward to make
the bicycle moves in uniform velocity.
Pelajar mengenakan daya tujahan kedepan 200N supaya basikal bergerak dengan halaju seargam
(i) Mark and label the forces that acted on the bicycle.
[ 2 m]
Tanda dan label daya daya yang bertindak pada Basikal
(ii) What is the resultant force of the bicycle?
Berapakah daya paduan yang bertindak pada basikal?
………[1 m]
(iii) What is the frictional force acted on the bicycle.
Berapakah daya geseran yang bertindak pada basikal ………[1 m]
b)The student then cycling a bicycle down the slope of 60
o to the horizontal as shown in Diagram 10.2 Pelajar tersebut kemudiannya menunggang basikal
menuruni satu cerun yang membentuk sudut 60°
dengan pakis mengufuk seperti yang ditunjukkan pada Rajah 10.2
DIAGRAM 10.2
The boy notices that he has no need to apply thrust force to go down the slope and he feels that his bicycle accelerates during down a slope.
Pelajar itu medapati bahawa dia tidak perlu mengenakan daya tujahan kedepan dan dapat merasa basikal memecut semasa menuruni cerun
(i) Name the force that makes the bicycle accelerates during cycling down the slope.
Namakan daya yang menyebabkan basikal memecut semasa menuruni cerun.
………..…..[1 m]
(ii) Calculate the acceleration of the bicycle if the friction force between road and tyres is 100 N.
Hitung pecutan basikal jika geseran antara tayar basikal dan jalan adalah 100N
[2 m]
(iii) Why a boy thrown forwards when he applies an emergency brake.
Terangkan kenapa budak tersebut terhumban ke depan bila brek dikenakan.
………....[1 m]
3.Diagram 11.1 shows a boy weight of 400N sliding in two identical flumes, one after another. Diagram 11.1(a) shows the boy sliding down the flume, which is inclined at 30° to the horizontal. Diagram 11.1(b) shows the boy stationary in the flume when the flume is inclined at 17.5°
to the horizontal. The frictional force acting on the boy in both flumes is 120 N.
Rajah di bawah menunjukkan seorang budak lelaki berat 400N meluncur turun dalam dua terowong luncur yang sama, satu persatu.Rajah 11(a) menunjukkan budak lelaki itu meluncur turun terowong luncur apabila terowong luncur dicondongkan 30.0° dari ufuk. Rajah 11(b)
menunjukkan budak lelaki itu berada dalam keadaan pegun apabila terowong luncur dicondongkan 17.5° dari ufuk. Daya geseran yang bertindak pada budak itu dalam kedua-dua terowong luncur ialah 120
(a) What is the meaning of frictional force? [1m]
Apakah maksud daya geseran?
(b) Based on diagram 11.1(a), calculate:
Berdasarkan Rajah (a), hitung:
(i) The component of the weight parallel to the slope of the flume, Wc. [2 m]
komponen berat yang selari dengan cerun terowong luncur, Wc.
(ii) The resultant force acting on the boy. [1m]
daya paduan yang bertindak pada budak lelaki itu.
(iii)The acceleration of the boy. [2 m]
pecutan budak lelaki itu.
(c) Using the concept of force, explain why the boy slides down the flume when the angle of inclination is 30°
and remains stationary when the angle of inclination is 17.5°. [4 m]
Dengan menggunakan konsep daya, terangkan mengapa budak lelaki itu meluncur turun terowong luncur apabila sudut kecondongan 30.0° dan berada dalam keadaan pegun apabila sudut kecondongan 17.5°.
(d) Diagram 11.2 shows four lawnmowers, J, K, L and M with different specifications. You are required to determine the most suitable lawnmower to cut grass effectively. Study the specifications of the four lawnmowers based on following aspect:
Rajah 11.2 menunjukkan empat buah mesin rumput, J, K, L dan M dengan spesifi kasi yang berbeza.
Anda dikehendaki untuk menentukan mesin rumput yang paling sesuai untuk memotong rumput dengan berkesan. Kaji spesifikasi keempat-empat mesin rumput berdasarkan aspek-aspek berikut:
(i) Method of moving the lawnmower.
Kaedah menggerakkan mesin rumput.
(ii) Mass of the lawnmower.
Jisim mesin rumput (iii)Size of the cutter blade.
Saiz bilah pemotong
(iv)The angle between the handle and the horizontal line.
Sudut antara pemegang dengan garis ufuk.
Explain the suitability of aspect and the determine the most suitable lawn mover. Give a reason for your choice. [10 m]
Terangkan kesesuaian setiap aspek dan seterusnya tentukan mesin rumput yang paling sesuai. Beri sebab untuk pilihan anda.
4.(a)Diaglam 11.1 shows a paraglider flying with uniform acceleration at the same height.
Rajah 11.1 menunjukkan seorang 'paraglider' terbang dengan pecutan seragam pada ketinggian tetap.
(i) What is the meaning of drag? [1 mark]
Apakah yang dimaksudkan dengan seretan?
(ii)Explain why the paraglider can fly forward with uniform acceleration at the constant height.
Terangkan mengapa paraglider boleh terbang ke
hadapan dengan pecutan seragam pada ketinggan tetap (b)Diagram below shows four flag poles P, Q, R and S with different specifications mounted on the ground
Rajah dibawah menunjukkan empat batang tiang bendera P, Q, R dan S dengan spesifikasi yang berbeza didirikan di atas tanah.
Maximum tension of string = Ketegangan maksimum tali 1 000 N
Density of pole = Ketumpatan tiang
1 500 kg m
Flexibility of pole = Low Keterlenturan tiang = rendah Maximum tension of string = Ketegangan maksimum tali 2 000 N
Density of pole = Ketumpatan tiang
900 kg m–3
Flexibility of pole = High Keterlenturan tiang = tinggi Maximum tension of string = Ketegangan maksimum tali 1 000 N
Density of pole = Ketumpatan tiang
900 kg m–3
Flexibility of pole = High Keterlenturan tiang = tinggi Maximum tension of string = Ketegangan maksimum tali 2 000 N
Density of pole = Ketumpatan tiang
1 500 kg m–3
Flexibility of pole = Low Keterlenturan tiang = rendah You are required to determine the most suitable
characteristics of flag pole that can withstand strong wind.
Study the specifications of all the four flag poles from the following aspects:
Anda dikehendaki menentukan ciri-ciri tiang bendera yang paling sesuai untuk menahan tiupan angin yang kuat.
Kaji spesifikasi keempat-empat tiang bendera itu daripada aspek berikut:
-the density of the pole / ketumpatan tiang -the maximum tension of the string Ketegangan maksimum tali
-the flexibility of the pole / Keterlenturan tiang -the height of string tied to the pole
Ketinggian tali yang diikat pada tiang
Explain the suitability of the aspects and determine the most suitable flag pole. Give reason for your choice. [10 marks]
Terangkan kesesuaian aspek-aspek itu dan tentukan tiang bendera yang paling sesuai. Beri sebab bagi pilihan anda (c)Diaglam 11.3 shous a lorry, stuck in mud ground which is being pulled by two four wheel drive vehicles. Each four- wheel drive vehicle pulls the lorry with 3000 N force at an angle of 30° as shown in the diagram 11.3
Rajah 11.3 menunjukkan sebuah lori tersangkut dalam lumpur dan sedang ditarik oleh dua buah kendreaan pacuan 4 roda. Setiap kenderaan pacuan 4 roda menarik lori dengan daya 3000 N pada sudut 30° seperti ditujukan dalam Rajah 11.3
Calculate the net pulling force to move the lorry forward.
Hitung daya tarikan bersih untuk menggerakkan lori tersebut ke hadapan. [5 marks]
FORCES IN EQUILIBRIUM / Keseimbangan Daya - An object is said to be in equilibrium of forces when the
forces acting on it produce a zero resultant force.
keseimbangan daya apabila daya-daya yang bertindak ke atasnya menghasilkan daya paduan sifar
-Object is stationary or move with constant velocity Objek pegun atau bergerak dgn halaju seragam Example 1
The cup stays at rest. The net force acting on it is zero.
Weight, W = Normal Reaction, R
Cawan berada dalam keadaan pegun. Daya paduan yg bertindak padanya adalah sifar.
Berat,W = daya tindakbalas normal,R
Example 2
The pail stays at rest. The net force acting on it is zero.
Weight, W = Tension, T
Baldi berada dalam keadaan pegun. Daya paduan yg bertindak padanya adalah sifar.
Berat,W = daya ketegangan tali, T Example 3
i) The plane moves with constant velocity and height Kapal terbang bergerak dgn halaju seragam pada
ketinggian yg tetap.
ii) The net force acting on it is zero. Weight, W = Lift, U Thrust, F = drag, G
Daya paduan adalah sifar. Berat, W = Daya angkat,U Daya tujahan ke depan, F = daya seretan, G
QUESTIONS
1)Diagram 5.1 and Diagram 5.2 show two situations of action and reaction of forces F1 and F2, F3 and F4. The rope in Diagram 5.1 remains stationary while the car in Diagram 5.2 moves at uniform velocity of 20 ms-1. Rajah 5.1 dan Rajah 5.2 menunjukkan dua situasi daya
tindakan dan daya tindakbalas bagi daya F1 and F2, F3
dan F4. Tali pada Rajah 5.1 kekal pegun manakala kereta pada Rajah 5.2 bergerak dengan halaju seragam.
(a) Name the force applies by the athlete on the rope.
Namakan daya yang dikenakan pada tali oleh atlet
………[1 mark]
(b) (i) Based on Diagram 5.1
Berdasarkan Rajah 5.l dan Rajah 5.2, Compare the forces of F1 and F2
Bandingkan daya F1 dan F2
…………..………[1mark]
(ii) State a similarity between the pairs of forces F1 and F2 on Diagram 5.1 and forces of F3 and F4 on Diagram 5.2,
Nyatakan persamaan antara pasangan daya
F1 dan F2 pada Rajah 5.1 dan pasangan daya F3 dan F4 pada Rajah 5.2,
..……….…[1 mark]
(c) (i) Based on Diagram 5.1, what is the net force exerted on the rope?
Berdasarkan Rajah 5.1, berapakah daya paduan yang bertindak pada tali?
...[1 mark]
(ii) Compare the net force exerted in Diagram 5.1 and Diagram 5.2
Bandingkan daya paduan yang bertindak pada Rajah 5.1 dan Rajah 5.2
...[1 mark]
(d) Based on your answers in (c)(i) and (c)(ii), relate the situations in Diagram 5.1 and Diagram 5.2 to the net force.
Bedasarkan jawapan anda di (c)(i) dan c(ii), hubungkait situasi di rajah 5.1 dan Rajah 5.2 dengan daya paduan ………..….
….……….……[2 marks]
(e) Name the phenomenon shown in Diagram 5.1 and Diagram 5.2.
Namakan fenomena yang ditunjukkan pada Rajah 5.1 dan Rajah 5.2
………... [1 mark]
2 Diagram 2.1 shows an airplane maintaining a steady and level flight under the influence of four forces. Diagram 2.2 shows a load hanging from the middle of the string.
T1 and T2 are tensions of the string and W is the weight of the load. The dotted line shows the resolved component of the tensions T1 and T2.
Rajah 2.1 menunjukkan sebuah kapal terbang yang sedang bergerak dengan penerbangan yang tetap pada aras yang sama di bawah pengaruh empat daya. Rajah 2.2 menujukkan satu beban digantung pada bahagian tengah tali T1 dan T2 adalah tegangan tali dan W adalah berat beban. Garis putus-putus menujukkan komponen leraian daya bagi tegangan T1 and T2.
Diagram 2.1 Diagram 2.2 a) What is meant by weight?
Apakah yang dimaksudkan dengan berat?
..………...[1 mark]
(b) Based on Diagram 5.1 and Diagram 5.2, Berdasarkan Rajah 5.l dan Rajah 5.2, (i) compare the forces acting on the airplane
bandingkan daya yang bertindak ke atas kapal terbang vertically / menegak
……….
horizontally / mengufuk
……….…...[2 marks]
(ii) compare the forces acting on the load.
Bandingkan daya yang bertindak ke atas beban.
Vertically / menegak
……….……….
horizontally / mengufuk
……….…. [2 marks]
(c) Compare the type of motion of the airplane and the object
Bandingkan jenis gerakan kapal terbang dan objek ………...[1 mark]
(d)Based on your answer in 5(b) and 5(c), relate the type of motion with the resultant forces acting on the aeroplane or on the load.
Berdasarkan jawapan anda dalam 5(b) dan 5(c), hubungkaitkan antara jenis gerakan dengan daya paduan yang bertindak ke atas kapal terbang atau beban.
………..
.………...[1 mark]
(e) Name the phenomenon shown in Diagram 5.1 and Diagram 5.2.
Namakan fenomena fizik yang ditunjukkan dalam Rajah 5.1 dan Rajah 5.2.
.………...[1 mark]
3) Diagram below shows three forces acting on an object are in equilibrium. Calculate the value of force R and F using triangle of forces in equilibrium.
Rajah menunjukkan tiga daya bertindak pada objek berada dalam kesimbangan. Hitung nilai daya R dan F menggunakan segitiga kesimbangan daya
. 4) Diagram 4.1 shows a pendulum bob of mass 0.6 kg is hung on the ceiling
Rajah 4.1 menunjukkan sebuah ladung berjisim 0.6 kg digantung kepada syiling.
a). In the diagram 4.1, mark the direction and label the forces acting on the thread and the pendulum bob with label P and Q.
Pada rajah 4.1 tandakan arah dan labelkan daya-daya yang bertindak pada benang dan ladung dengan label P dan Q [2 marks]
b). The thread is pulled sideway by a force F , so that the thread makes an angle of 30° with the vertical line as shown in diagram 4.2
Benang itu di tarik ke satu sisi dengan daya, F supaya benang itu membuat sudut 30° dengan garis tegak seperti dalam Rajah 4.2.
(i) In the space below, draw the triangle of forces to show the three forces P, Q and F are in equilibrium.
Pada ruang di bawah, lukis rajah segitiga daya untuk menunjukkan tiga daya P, Q dan F dalam
keseimbungan.
[2 marks]
(ii) Calculate the force F / Hitung F
[2 marks]
5. Diagram 2 shows a t-shirt of mass 0.8 kg that is hung on a clothes line
(a) What is the base unit for force?
Apakah unit asas untuk daya?
……..………..………..[1 mark]
(b)On diagram 2 mark and lable Pada Rajah 2 tanda dan lebel
(i)The weight of t-shirt, W / berat t-shirt
(ii)the tension force, T that acts on the cloth lines [2 m]
Daya ketegangan, T yang bertindak pada tali penyidai (c)(i)Draw triangle of forces in equilibrium for the forces
acting on the t-shirt.
Lukis rajah segitiga keseimbangan daya bagi daya- day yang bertindak pada t-shirt
[2 m]
(ii)Calculate the tension force. /Hitung nilai ketegangan tali
[2 marks]
6)Diagram A and Diagram B show two identical mirrors which are hung on the wall using strings, of the same length.The two mirrors are in equilibrium state. Each mirror has a mass of 2 kg. Each string can withstand a maximum force of 14 N.
Rajah A dan Rajah B menunjukkan dua cermin yang serupa digantung pada dinding menggunakan tali yang sama panjang. Kedua-dua cermin itu berada dalam keadaan keseimbangan. Jisim bagi setiap cermin ialah 2 kg. Setiap tali itu boleh menampung daya maksimum 14
N.
Diagram A Diagram B (a) What is meant by equilibrium state?
Apakah maksud keadaan keseimbangan?
………...[1 mark ]
(b) What is the weight of any one of the mirrors?
Berapakah berat mana-mana satu cermin itu?
………...[1 mark ] (c) Draw triangle of forces in equilibrium for both diagrams.
Lukis rajah segitiga keseimbangan daya bagi kedua-dua rajah
[2 marks ] (d)Using 1cm = 2N draw triangle of forces in equilibrium for
both diagrams.
Menggunakan skala 1 cm = 2N Lukis rajah segitiga keseimbangan daya bagi kedua-dua rajah
T1 = _____cm = ______N T2 =_____cm = ______N
[4 marks ] (e) Based on your answer in (d) which is the best method to
hang the picture. Give your reason.
Berdasarkan jawapan di (d), kaedah menggantung cermin yang manakah paling sesuai? Beri satu sebab bagi jawapan anda.
..………...[2 marks ] (e) If the string in Diagram A is cut, the mirror will fall down
in 0.6 s. Calculate the velocity just before hitting the ground.
Jika tali pada Rajah A dipotong, cermin itu akan jatuh ke lantai dalam masa 0.6 s. Hitung halaju akhir cermin itu sebelum menyentuh permukaan lantai.
[2 marks ] 7.Figure below shows a box of weight 50 N stationary on an
inclined plane.
(a) Draw a free body diagram of the box showing the weight of the box, W, normal reaction, R and the frictional force, FR.
Lukiskan gambar rajah jasad bebas bagi kotak itu dengan menunjukkan berat kotak, W, tindak balas normal, R dan daya geseran, FR.
(b) By drawing a scaled triangle of forces diagram,
determine the magnitudes of the normal reaction, R and the frictional force, FR.
Dengan melukis segi tiga daya berskala, tentukan magnitude tindak balas normal, R dan daya geseran, FR.
(c) By resolving the weight of the box, W into a component parallel to the inclined plane and a component
perpendicular to the inclined plane, determine the magnitudes of the normal reaction, R and the frictional force, FR.
Dengan meleraikan berat kotak, W kepada komponen yang selari dengan permukaan satah condong dan komponen yang serenjang dengan permukaan satah condong, tentukan magnitud tindak balas normal, R dan daya geseran, FR.
8.Figure 5 shows three forces acting on an object. The object is at rest. Calculate the magnitude of forces S and T. Rajah 5 menunjukkan tiga daya bertindak ke atas suatu objek. Objek itu berada dalam keadaan pegun. Hitungkan magnitud daya S dan T.
