1.1 KUANTITI FIZIK
1. Kuantiti fizik ialah kuantiti yang dapat diukur.
2. Kuantiti fizik melibatkan unit metrik dan unit imperial.
3. Unit metrik atau lebih dikenali sebagai unit SI ialah unit yang digunakan di seluruh dunia seperti meter, saat dan kilogram.
4. Manakala unit imperial ialah unit tradisional yang digunakan oleh British seperti kaki, inci, batu, paun dan aunz.
❖ KUANTITI ASAS DAN KUANTITI TERBITAN
1. Kuantiti fizik boleh dibahagikan kepada kuantiti asas dan kuantiti terbitan: • Kuantiti Asas :- kuantiti fizik yang tidak boleh diterbitkan atau ditakrifkan
daripada kuantiti fizik yang lain.
Kuantiti asas Simbol Unit SI Simbol
Panjang l meter m
Masa t saat s
Jisim m kilogram kg
Suhu T Kelvin K
Arus elektrik I Ampere A
Keamatan berluminositi
Iv candela cd
Kuantiti bahan n mol mol
Unit imperial : Paun
• Kuantiti terbitan :- kuantiti fizik yang diterbitkan daripada gabungan dua atau lebih kuantiti asas secara pendaraban atau pembahagian.
Contoh:
masa
jarak
Laju =
1 −=
=
=
ms
s
m
masa
jarak
Laju
Kuantiti Terbitan Formula Simbol (unit SI)
Luas, A panjang × lebar m2
Isi padu, V panjang × lebar × tinggi m3
Laju / halaju, v 𝑗𝑎𝑟𝑎𝑘 𝑚𝑎𝑠𝑎 / 𝑠𝑒𝑠𝑎𝑟𝑎𝑛 𝑚𝑎𝑠𝑎 m/s = ms -1 Pecutan, a 𝑠𝑒𝑠𝑎𝑟𝑎𝑛 𝑚𝑎𝑠𝑎 × 𝑚𝑎𝑠𝑎 m/s 2 = ms-2 Kuantiti asas Kuantiti terbitan
Unit SI kuantiti asas
Kuantiti asas
Unit SI kuantiti terbitan
Ketumpatan, ρ 𝑖𝑠𝑖𝑝𝑎𝑑𝑢𝑗𝑖𝑠𝑖𝑚 kg/m3 = kgm-3
Daya, F Jisim × pecutan
kgms-2 atau Newton
(N)
Kerja, W Daya × sesaran kgm2s-2 atau Joule (J)
Momentum, m Jisim × halaju kgms-1
Tekanan, P 𝐷𝑎𝑦𝑎 𝐿𝑢𝑎𝑠 kgm2s-2 atau Nm-2 atau Pascal (Pa) Kuasa, P 𝐾𝑒𝑟𝑗𝑎 𝑚𝑎𝑠𝑎 Js -1 atau Watt (W)
❖ KUANTITI SKALAR DAN KUANTITI VEKTOR
1. Kuantiti fizik boleh dibahagikan kepada kuantiti skalar dan kuantiti vektor. i. Kuantiti Skalar: kuantiti yang mempunyai magnitud sahaja
Contoh;
Jarak, 30 km
ii. Kuantiti Vektor: kuantiti yang mempunyai magnitud dan arah. Contoh;
Sesaran, 30 km ke kanan
magnitudKuantiti skalar Laju Jarak Tenaga Cas elektrik Ketumpatan Isi padu Panjang Masa Suhu Jisim Kuasa Kerja Kuantiti vektor Halaju Pecutan Sesaran Momentum Daya
1.2 PENYIASATAN SAINTIFIK ❖ MENTAFSIR GRAF
Graf linear Graf bukan linear
y berkadar secara langsung dengan x y bertambah secara seragam dengan x
y bertambah secara linear dengan x y bertambah dengan kadar yang semakin
berkurang dengan x
y berkurang secara linear dengan x y berkurang secara seragam dengan x
y berkadar secara songsang dengan x y berkadar secara songsang dengan x
y
1/x
y
❖ MENGANALISIS GRAF
Lima perkara penting dalam menganalisis graf: 1. Menyatakan hubungan antara dua pemboleh ubah.
2. Menentukan kuantiti fizik yang diwakili oleh kecerunan graf. 3. Menentukan kuantiti fizik yang diwakili oleh luas di bawah graf. 4. Menentukan nilai kuantiti fizik secara ekstrapolasi.
5. Membuat ramalan melalui ekstrapolasi.
Bentuk graf Kaedah menganalisis Menyatakan
hubungan antara dua
pemboleh ubah.
v
t
Menentukan kuantiti fizik yang diwakili oleh kecerunan graf.
1 2 1 2 , x x y y m kecerunan − − = 2 1 − − = = = ms s ms t v m kecerunan = pecutan Menentukan kuantiti fizik yang diwakili oleh luas di bawah graf.
Luas di bawah graf;
lebar panjang = 2 1 = s s m t v = = 2 1 2 1
luas di bawah graf = sesaran Halaju, v (ms-1) Masa, t (s) Halaju, v (ms-1) Masa, t (s) (x1, y1) (x2, y2) Halaju, v (ms-1) Masa, t (s) v t
Menentukan nilai kuantiti fizik secara ekstrapolasi. Bila x = m1, y = n1 Bila x = m2, y = n2 Membuat ramalan melalui ekstrapolasi.
Bila graf diekstrapolasi sehingga P = 0kPa, T=-273oC y x m1 m2 n1 n2 Tekanan,P (kPa) Suhu, T (oC) -273
❖ PENYIASATAN SAINTIFIK
Membuat pemerhatian dan
mengenal pasti masalah Membuat hipotesis
Mengenal pasti dan mengawal
pemboleh ubah manipulasi Merancang eksperimen
Menjalankan eksperimen Mengumpul data
Mentafsir data Menganalisis data
Membuat kesimpulan Menulis laporan
1. Langkah-langkah di atas perlu diambil semasa menjalankan penyiasatan fenomena fizik.
2. Keputusan daripada eksperimen yang dijalankan boleh menentukan samada hipotesis diterima atau ditolak.
3. Setelah mengenal pasti persoalan kajian, suatu penyiasatan sepatutnya dimulakan dengan membuat inferens.
4. Inferens ialah kesimpulan awal yang dibuat ke atas suatu permasalahan berdasarkan fakta yang logik dan rasional.
5. Hipotesis ialah suatu pernyataan atau andaian mengenai hubungan atau
penjelasan sesuatu tingkah laku, fenomena atau kejadian yang akan berlaku dan telah berlaku. Kebenaran suatu hipotesis hendaklah diuji melalui eksperimen. Apabila dibuktikan benar, hipotesis ini akan diserapkan ke dalam teori dan hukum.
6. Semasa merancang eksperimen, tujuan dinyatakan untuk mengenal pasti matlamat eksperimen tersebut.
7. Tiga jenis pemboleh ubah perlu dikenal pasti, iaitu :
• Pemboleh ubah dimanipulasikan: Pemboleh ubah dimanipulasikan ialah faktor yang sengaja diubahkan dalam satu eksperimen untuk melihat kesannya ke atas pemboleh ubah bergerak balas.
• Pemboleh ubah bergerak balas: Kuantiti fizik yang bergantung pada pemboleh ubah dimanipulasikan dan diperolehi melalui pengukuran dalam eksperimen.
• Pemboleh ubah dimalarkan: Kuantiti fizik yang lain dan perlu ditetapkan atau dimalarkan dahulu sebelum menyiasat hubungan antara pemboleh ubah dimanipulasikan dan pemboleh ubah bergerak balas.
8. Radas dan bahan yang diperlukan untuk menjalankan eksperimen tersebut perlu disenaraikan. Pemasangan radas juga hendaklah ditunjukkan.
9. Set arahan untuk menjalankan eksperimen biasanya disenaraikan dalam turutan langkah.
10. Pemerhatian dan penjadualan data yang diperoleh daripada eksperimen hendaklah dicatatkan.
11. Analisis data dilakukan dengan • menghitung kadar perubahan, • memplotkan graf,
• interpretasi, • perbandingan.
12. Menjadualkan Data - Jadual yang lengkap mesti mempunyai ciri-ciri berikut: • Nama atau simbol pemboleh ubah mesti dilabelkan dengan betul
• Semua bacaan mesti mempunyai kejituan yang sama (bilangan nombor perpuluhan yang sama).
• Kejituan bacaan mesti selaras dengan kepekaan alat-alat pengukur. 13. Melukis Graf - graf digunakan untuk menganalisis hubungan di antara pemboleh
ubah-pemboleh ubah.
14. Graf yang lengkap mesti mempunyai ciri-ciri berikut:
• Tajuk yang menunjukkan hubungan di antara dua pemboleh ubah • Dua paksi yang lengkap dengan label dan unit.
• Graf yang dilukis mesti lebih besar daripada 50% kertas graf, • Skala yang bersesuaian
• Semua titik diplotkan dengan betul, • Garis/lengkungan yang seimbang
15. Kesimpulan ialah rumusan bagi keputusan eksperimen dan pernyataan bagaimana keputusan berhubung kait dengan hipotesisnya.
CARA MENULIS LAPORAN LENGKAP PENYIASATAN SAINTIFIK
EKSPERIMEN AYUNAN BANDUL RINGKAS
Inferens : Tempoh ayunan bandul bergantung pada panjang talinya. Hipotesis : Semakin panjang benang bandul, semakin panjang tempoh
ayunannya.
Tujuan : Mengkaji hubungan panjang, l dengan tempoh ayunan bandul, T
Pemboleh ubah : Dimanipulasikan : Panjang bandul, l
Bergerak balas : Tempoh ayunan bandul, l Dimalarkan : Jisim ladung bandul
Radas : Kaki retot, jangka sudut, ladung bandul, jam randik, pembaris meter dan pengapit-G
Bahan : Benang 100 cm dan dua keping papan lapis kecil
Prosedur :
1. Radas seperti yang ditunjukkan dalam rajah disediakan. 2. Panjang bandul, l dilaraskan kepada 20 cm.
3. Ladung ditarik ke sisi kanan pada sudut 10o dan dilepaskan
supaya ladung berayun.
4. Masa, t1 untuk 20 ayunan lengkap diukur dan direkodkan.
5. Langkah 4 diulangi dan masa t2 direkodkan.
6. Nilai masa purata,
2 ) (t1 t2
tpurata= + dihitung.
7. Tempoh ayunan bandul lengkap,
20
purata
t
T = dan nilai T2
dihitung.
8. Langkah 2-7 diulangi dengan panjang bandul, l = 30.0 cm, 40.0 cm, 50.0 cm, 60.0 cm dan 70.0 cm.
Keputusan :
Panjang badul,
l/cm
Masa yang diambil
untuk 20 ayunan, t/s T/s T2/s2 t1 t2 tpurata 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0
Analisis data : 1. Graf T melawan l diplotkan pada kertas graf.
2. Graf T2 melawan l diplotkan pada kertas graf.
T/s
Panjang bandul, l (cm)
T2/s2
3. Hubungan antara pemboleh ubah; i. Graf T melawan l:
ii. Graf T2 melawan l:
4. Kecerunan setiap graf; (gunakan formula,
1 2 1 2 , x x y y m kecerunan − − = )
iii. Graf T melawan l: iv. Graf T2 melawan l:
5. Dengan menggunakan
g l
T2 =42 , nilai pecutan graviti bumi, g ditentukan.
Kesimpulan : Semakin bertambah panjang ayunan bandul, semakin meningkat tempoh masa yang diambil untuk 20 ayunan lengkap bandul ringkas.
Perbincangan :
1. Mengapakah masa untuk 20 ayunan lengkap perlu diambil? ⚫ Untuk mengira tempoh purata bagi 1 ayunan lengkap.
2. Mengapakah pengukuran masa untuk 20 ayunan perlu diulangi? ⚫ Untuk meningkatkan kejituan dalam keputusan.
3. Nyatakan satu langkah berjaga-jaga untuk meningkatkan kejituan eksperimen ini. ⚫ Memastikan tiada gangguan tiupan angin dari persekitaran.
4. Bandingkan nilai g daripada eksperimen ini dengan nilai piawai bagi g = 9.81 ms-2.
⚫ Nilai g daripada eksperimen adalah berbeza daripada nilai piawai g = 9.81 ms-2.
Ini kerana terdapat ralat semasa eksperimen dijalankan seperti; i. Salah kira bilangan ayunan.
ii. Perubahan halaju atau arah angin di persekitaran.
iii. Pemerhati tidak memberhentikan jam randik secara serta merta apabila 20 ayunan bandul telah lengkap.
