1
1..11 PPEENNGGEENNAALLAANN KKEEPPAADDAA FFIIZZIIKK
1.1.1 APA ITU FIZIK?
1.1.2 BIDANG FIZIK
Fenomena dan perilaku persekitaran Bidang dalam kajian fizik
Lumba kereta F1 Daya dan gerakan
Keapungan kapal selam Daya dan tekanan
Memasak di dapur Haba
Kejadian pelangi Cahaya
Berbual melalui telefon bimbit Gelombang Penggunaan dinamo dan transformer Elektromagnet Aplikasi lampu isyarat dan penggunaan
litar pintar serta mikrocip
Elektronik Penghasilan bom nuklear dan reaktor
tenaga nuklear
Keradioaktifan
1.1.3 KONSEP FIZIK
Prinsip Fizik + Teori Fizik = Penjelasan Fenomena Semula jadi Selepas mendalami topik ini, pelajar sepatutnya dapat ;
i) menerangkan apa itu fizik
ii) mengenalpasti fizik dalam aktiviti seharian termasuk objek dan fenomena semulajadi.
Fizik :
Satu cabang sains yang mengkaji fenomena semulajadi dan sifat-sifat jirim.
Perkataan Fizik berasal dari bahasa Greek/Yunani “Physikos” yang bermaksud pengetahuan mengenai alam semulajadi.
Bidang fizik yang akan dipelajari :
Tingkatan 4 Tingkatan 5
Pengenalan kepada fizik Daya dan gerakan Daya dan tekanan
Haba Cahaya Gelombang Elektrik Electromagnet Elektronik Keradioaktifan Kaedah Fizik 1 Pemerhatian ; Fenomena semulajadi diperhatikan melalui pancaindra Eksperimen ; Menjalankan ujikaji untuk memahani sifat-sifat fenomena yang diperhatikan. Teori ; Cadangan punca bagi fenomena yang dikaji melalui eksperimen Melalui
Siasatan Lanjutan ;
Cadangan pengukuran untuk teori dan sekiranya perlu ia diubah Aplikasi ;
Penciptaan teknologi berdasarkan teori-teori fizik
2 3
4 5
1.1.4 KEPENTINGAN DAN PEKERJAAN DALAM BIDANG FIZIK
Bidang Fizik Pekerjaan
Kejuruteraan
Kejuruteraan mekanik, Kejuruteraan elektrik, Kejuruteraan komputer, Kejuruteraan proses dan Kejuruteraan alam sekitar.
Penyelidik Ahli sains, Ahli falsafah, Angkasawan, Doktor pakar, Ahli biologi.
Pendidikan Pensyarah, Guru, Pegawai pendidikan.
Industri Ahli geofizik, Kejuruteraan kawalan kualiti
Perubatan Ahli radiology, Ahli forensik, Juruteknik, Pegawai sains, Ahli perubatan fizik.
1.2 MEMAHAMI KUANTITI ASAS DAN KUANTITI TERBITAN Kemahiran
sainstifik
Kemahiran Proses Sains
Memerhati, Kelasifikasi, Mengukur dan menggunakan nombor, membuat inferen, Membuat andaian, Menghubungkait ruang dan masa, Menganalisis data, Mengawal
pembolehubah, Membuat hipotesis, Menjalankan eksperimen
Kemahiran Manipulatif
Mengendali / Menyimpan / Membersih / peralatan dan bahan dengan betul, Mengendali spesimen dengan berhati-hati dan betul, Melakar spesimen, peralatan sainstifik dan bahan.
Bidang fizik banyak memberi manfaat kepada aktiviti dan perilaku manusia. Banyak pekerjaan manusia dipermudahkan dengan penemuan baru seperti perjalanan manusia dipercepatkan dengan terciptanya kapal terbang, Kiriman surat / informasi adalah lebih pantas melalui teknologi media
elektronik dan pembedahan terhadap organ kehidupan adalah lebih mudah dengan terciptanya teknologi laser dan mikroskop.
Selepas mendalami topik ini, pelajar sepatutnya dapat ; i) menerangkan kuantiti asas dan kuantiti terbitan. ii) menyenaraikan kuantiti asas dan unit S.I nya.
iii) menyenaraikan beberapa kuantiti terbitan dan unit S.I nya iv) menggunakan imbuhan dalam penulisan kuantiti.
v) menggunakan bentuk piawai dalam penulisan kuantiti. vi) mencerakinkan kuantiti terbitan dalam sebutan kuantiti asas
dan dalam unit kuantiti asas.
1.2.1 KUANTITI FIZIK
Takrif : Kuantiti yang boleh atau dapat diukur.
Semua kuantiti fizik diukur dalam unis asas berdasarkan Unit Sistem Antarabangsa, juga dikenali sebagai Unit S.I.
1.2.2 KUANTITI ASAS
Kuantiti Asas Unit S.I Simbol unit S.I
Panjang, l meter m
Jisim, m kilogram kg
Masa, t saat s
Suhu, T kelvin K
Arus elektrik, I ampere A
1.2.3 KUANTITI TERBITAN
Kuantiti
Terbitan Penerbitan Unit Terbitan
Nama khas unit
Luas, A Panjang x lebar m x m = m2 -
Isipadu, V Panjang x lebar x
tinggi m x m x m = m
3
- Halaju, v Sesaran masa m s = m s-1 - Pecutan, a Perubahan dalam
halaju masa ms
-1
s = m s-2 -
Ketumpatan, Jisim isipadu kg m3 = kg m-3 - Momentum, p Jisim x halaju kg x ms-1 = kg m s-1 -
Daya, F Jisim x pecutan kg x ms-2 = kg m s-2 newton, N Tekanan, P Daya luas kgms
-2
m2 = kg m-1 s-2
Atau N m-2 pascal, Pa Kerja, W Daya x Sesaran kgms
-2 x m = kg m2 s-2
Atau N m joule, J Kuasa, P Kerja masa kgm
2
s-2 s = kg m2 s-1
Atau J s-1 watt, W Cas elektrik, Q Arus elektrik x
masa A x s = A s coulomb, C
Voltan, V Tenaga cas
elektrik J C = J C
-1
volt, V Rintangan, R Voltan arus V A = V A-1 ohm, Kapasitans, C Cas elektrik
voltan C V = C V
-1
farad, F Frekuensi, f 1 tempoh masa 1 s = s-1 hertz, Hz
Kuantiti fizik Magnitud
Unit
Isipadu air = 125 cm
3
Kuantiti fizik Magnitud Unit
Jisim bayi = 15.0 kg
Kenapa dikenali kuantiti asas?
Kerana kuantiti-kuantiti fizik yang dikelaskan di bawah kuantiti asas adalah kuantiti-kuantiti fizik yang tidak dapat ditakrifkan dalam sebutan kuantiti-kuantiti fizik yang lain.
1 2 3 4 5
Kenapa dikenali kuantiti terbitan?
Kerana kuantiti-kuantiti fizik yang dikelaskan di bawah kuantiti terbitan adalah hasil gabungan (diterbitkan) daripada kuantiti-kuantiti asas secara darab atau bahagi atau kedua-duanya ( dan ).
1 Tm = 1012 m, maka 1 m = 10-12 Tm 1 Gm = 109 m, maka 1 m = 10-9 Gm 1 Mm = 106 m, maka 1 m = 10-6 Mm 1 km = 103 m, maka 1 m = 10-3 km 1 hm = 102 m, maka 1 m = 10-2 hm 1 cm = 10-2 m, maka 1 m = 102 cm 1 mm = 10-3 m, maka 1 m = 103 mm 1 m = 10-6 m, maka 1 m = 106 m 1 nm = 10-9 m, maka 1 m = 109 nm 1 pm = 10-12 m, maka 1 m = 1012 pm 1.2.4 IMBUHAN
Imbuhan Simbol 10n Nilai
yotta Y 1024 1000000000000000000000000 zetta Z 1021 1000000000000000000000 exa E 1018 1000000000000000000 peta P 1015 1000000000000000 tera T 1012 1000000000000 giga G 109 1000000000 mega M 106 1000000 kilo k 103 1000 hecto h 102 100 deca da 101 10 100 1 deci d 10−1 0.1 centi c 10−2 0.01 milli m 10−3 0.001 micro µ 10−6 0.000001 nano n 10−9 0.000000001 pico P 10−12 0.000000000001 femto F 10−15 0.000000000000001 atto A 10−18 0.000000000000000001 zepto Z 10−21 0.000000000000000000001 yocto Y 10−24 0.000000000000000000000001 Penting !
Berhati-hati dengan pertukaran unit imbuhan
Contoh :
Tukar unit pengukuran berikut ke meter
(a) 2.55 Tm (b) 2.55 km (c) 2.55 m (d) 2.55 Gm (e) 2.55 nm
Penyelesaian :
(a) 2.55 Tm = 2.55 x 1012 m
Di sini 1012 mewakili imbuhan T. (b) 2.55 km = 2.55 x 103 m
Di sini 103 mewakil imbuhan k. (c) 2.55 m = 2.55 x 10-6 m
Di sini 10-6 mewakili imbuhan . (d) 2.55 Gm = 2.55 x 109 m
Di sini 109 mewakili imbuhan G. (e) 2.55 nm = 2.55 x 10-9 m
Di sini 10-9 mewakili imbuhan n. Adalah abjad yang diletakkan di hadapan unit asas untuk mengubah
maksudnya sebagai pekali (pendarab) unit asas atau sub-pekali unit asas.
1.2.5 BENTUK PIAWAI
1.2.6 MASALAH PERTUKARAN UNIT Contoh 1 :
Tuliskan 7200 km j-1 dalam unit m s-1
Penyelesaian :
Langkah 1 :
Tuliskan unit-unit yang terlibat dalam bentuk pecahan.
j
km
j
km
7200
7200
1 Langkah 2 :Tukarkan simbol imbuhan kepada nilai yang setara.
s
m
s
m
j
km
3600
10
7200
)
60
60
(
10
7200
7200
3 3 1
Langkah 3 :Selesaikan menggunakan kalkulator bagi nombor-nombor yang terlibat. 1 3 1
10
0
.
2
7200
km
j
m
s
BENTUK PIAWAI A x 10n 1 A < 10 n = integerDengan ini, nilai yang berangka amat besar dan amat kecil boleh dinyatakan dengan lebih
kemas dan ringkas Jisim ikan paus = 5500 kg
Boleh ditulis sebagai 5.5 x 103 kg
Diameter virus = 0.0000078 m Boleh ditulis sebagai 7.8 x 10-6 m
Nota : k = 103
Contoh 2 :
Tuliskan 123 m3 dalam unit cm3 Penyelesaian :
Langkah 1 :
Tuliskan unit yang terlibat dalam bentuk hasil darab.
m
m
m
m
123
123
3
Langkah 2 :Tukarkan simbol imbuhan kepada nilai yang setara.
)
10
10
10
(
123
123
m
3
2
cm
2
cm
2
cm
Langkah 3 :Selesaikan menggunakan kalkulator bagi nombor-nombor yang terlibat.
3
8
3
10
23
.
1
123
m
cm
Contoh 3 :Tuliskan 2.16 km jam-2 dalam unit m s-2 Penyelesaian :
Langkah 1 :
Tuliskan unit yang terlibat dalam bentuk pecahan dan hasil darab.
j
j
km
j
km
j
km
16
.
2
16
.
2
16
.
2
2 2 Langkah 2 :Tukarkan simbol imbuhan kepada nilai yang setara.
2 3 3 2
12960000
10
16
.
2
)
60
60
(
)
60
60
(
10
16
.
2
16
.
2
s
m
s
s
m
j
km
Langkah 3 :Selesaikan menggunakan kalkulator bagi nombor-nombor yang terlibat.
2 4 2
10
67
.
1
16
.
2
km
j
m
s
Sentiasa amalkan menyemak semula langkahkira-kira yang telah dilakukan.
Bijak membahagikan / menggunakan waktu yang diperuntukan.
Nota :
1.3 KUANTITI SKALAR DAN KUANTITI VEKTOR
1.3.1 KUANTITI SKALAR
Contoh :
Masa = 28 minit
Suhu = 35 oC
Arus elektrik = 78 ampare
Tenaga = 313 joule Luas = 308 m2 Laju = 230 m s-1 Kerja = 128 N m Jisim = 55 kg Jarak = 100 m Ketumpatan = 15 kg m-3 1.3.2 KUANTITI VEKTOR Contoh : Halaju = 100 km j-1 ke utara Sesaran = 55 m ke kiri
Daya = 78 N ke timur laut
Momentum = 225 kg m s-1 ke kanan
KUANTITI SKALAR KUANTITI VEKTOR
Jarak Sesaran
Laju Halaju
Jisim Berat
Tenaga Pecutan
Kerja Momentum
Selepas mendalami topik ini, pelajar sepatutnya dapat ; i) mentakrif kuantiti skalar dan kuantiti vektor.
ii) menyenaraikan contoh kuantiti skalar dan kuantiti vektor.
Kuantiti skalar merupakan kuantiti fizik yang tidak mempunyai arah dan ia dapat diterangkan sepenuhnya dengan menyatakan magnitud dan unitnya.
Kuantiti
skalar Magnitud Unit
Kuantiti vektor merupakan kuantiti fizik yang memerlukan arah selain magnitud dan unit untuk menerangkan atau menyatakan kuantiti tersebut sepenuhnya.
Kuantiti vektor
Magnitud Unit Arah
Contoh-contoh kuantiti skalar dan kuantiti vektor yang menjadi kekeliruan para pelajar
Contoh :
1.4 MEMAHAMI PENGUKURAN
1.4.1 RALAT
Takrif Ralat : Perbezaan di antara bacaan sebenar dengan bacaan yang diperoleh daripada pengukuran.
2 Jenis : Ralat Bersistem & Ralat Rawak.
Ralat Bersistem PERBEZAAN Ralat Rawak
Ketidaktepatan yang berulang secara konsisten dalam arah yang sama, (nilai ralat yang
sama). TAKRIF
Ketidakpastian yang
disebabkan kesilapan dalam kedudukan mata semasa mengambil bacaan atau disebabkan faktor iklim yang berubah-ubah.
Kuantiti vektor boleh diwakilkan dengan garis anak panah.
- Panjang garis = Magnitud kuantiti - Arah anak panah = Arah vektor
3 N
7 N
Daya-daya yang bertindak ke atas bongkah kayu v) 3 N ke kanan vi) 7 N ke kanan
3 cm
7 cm
3 cm
7 cm
3 N
7 N
Daya-daya yang bertindak ke atas bongkah kayu iii) 3 N ke kanan
iv) 7 N ke kiri
3 N
7 N
Daya-daya yang bertindak ke atas bongkah kayu i) 3 N ke Utara-Timur
ii) 7 N ke Timur
3 cm
7 cm
Selepas mendalami topik ini, pelajar sepatutnya dapat ;
(i) mengukur kuantiti fizik dengan menggunakan alat pengukur yang sesuai
(ii) menerangkan apa itu kejituan, kepersisan, kepekaan, dan ralat
Ralat Bersistem Ralat Rawak
- Kecacatan pada alat pengukur.
- Alat pengukur yang tidak ditentukur dengan tepat semasa pengeluarannya. - Tindak balas (masa)
pemerhati yang lambat dalam mengendalikan alat pengukur seperti
penggunaan jam randik.
PENYEBAB
- Pemerhati kurang mahir dalam proses mengambil bacaan.
- Pemerhati yang kurang mahir dalam mengendalikan alat pengukur. - Perubahan suhu persekitaran semasa pengukuran. - Kesilapan pemerhati dalam mencatat bacaan ukuran.
- Kesilapan pemerhati dalam kiraan kuantiti seperti bilangan ayunan. - Ralat sifar atau juga dikenali
sebagai ralat hujung. - Penentukuran tidak tepat.
CONTOH - Ralat paralaks - Mengenalpasti punca ralat
sama ada kerana kecacatan alat pengukur atau
persekitaran atau pemerhati.
- Menyelaraskan kembali ukuran sifar bagi alat yang mempunyai skru penyelaras sifar.
- Menentukur semula alat pengukur.
- Pemerhati yang berbeza untuk pengukuran yang sama.
- Pengukuran dijalankan di kawasan / tempat yang mempunyai iklim yang sekata.
ATASI DENGAN
- Atasi ralat paralaks dengan memastikan kedudukan mata sentiasa berserenjang dengan skala alat pengukur.
- Dengan mengambil kira bacaan purata untuk beberapa pengukuran yang sama.
1.4.2 KEPERSISAN
Contoh :
15.0 cm, 15.2 cm, 15.0 cm, 15.2 cm dan 15.1 cm merupakan panjang sebuah buku yang diukur lima kali. Untuk pengukuran ini, kirakan peratusan sisihan relatifnya. Penyelesaian :
Kepersisan suatu alat pengukur adalah kebolehan alat pengukur itu menghasilkan bacaan yang konsisten dengan sedikit atau tiada sisihan relatif antara bacaan-bacaan yang diperolehi untuk pengukuran kuantiti yang sama.
ATAU
Kepersisan suatu pengukuran menunjukkan darjah keseragaman beberapa pengukuran kuantiti yang sama.
Kepersisan dapat dipertingkatkan dengan
i) mengambil langkah berjaga-jaga semasa membuat pengukuran. ii) mengelak ralat paralaks.
iii) memastikan peralatan yang diguna dalam keadaan yang baik
Tembakan yang konsisten menunjukkan darjah
Kepersisan yang tinggi
Tembakan yang tidak konsisten menunjukkan darjah Kepersisan yang rendah
Purata panjang, L cm 1 . 15 5 1 . 15 2 . 15 0 . 15 2 . 15 0 . 15 Panjang, L (cm) Sisihan = |L- L| (cm) 15.0 15.2 15.0 15.2 15.1 |15.0 – 15.1| = 0.1 |15.2 – 15.1| = 0.1 |15.0 – 15.1| = 0.1 |15.2 – 15.1| = 0.1 |15.1 – 15.1| = 0.0 Purata sisihan cm 08 . 0 5 0 . 0 1 . 0 1 . 0 1 . 0 1 . 0
Peratusan sisihan relatif
% 53 . 0 % 100 1 . 15 08 . 0 1.4.3 KEJITUAN 1.4.4 KEPEKAAN
Peratusan sisihan relatif yang rendah menunjukkan darjah kepersisan yang tinggi.
Kejituan suatu bacaan dalam suatu pengukuran adalah berapa hampir pengukuran itu dengan nilai sebenar bagi kuantiti yang diukur.
Kejituan dapat dipertingkatkan dengan i) mengulangi pengukuran ii) elak ralat sifar
iii) elak ralat paralaks
iv) menggunakan alat pengukur yang lebih peka
Tembakan yang mengenai tepat pada sasaran menunjukkan darjah kejituan yang tinggi.
Kepekaan sesuatu alat pengukur ialah kebolehan alat itu untuk mengesan perubahan kecil dalam kuantiti yang diukur.
Semakin kecil pembahagian skala terkecil alat pengukur, semakin peka suatu alat
Contoh :
Alat Pengukur Kepekaan
Pembaris meter 0.1 cm
Angkup vernier 0.01 cm
Tolok skru mikrometer 0.001 cm
Jam tangan 1 s
Jam randik analog 0.1 s
Jam randik digital 0.01 s Ammeter
(0 – 5) A 0.1 A
Miliammeter
(0 – 50 mA) 1 mA
1.4.5 ALAT PENGUKUR
Rajah di atas menunjukkan tiga kedudukan yang berbeza ketika mengambil bacaan daripada pembaris meter. Kedudukan yang tepat adalah kedudukan B dimana pada kedudukan ini tidak terdapat ralat paralaks.
Kedudukan mata yang sama juga (berserenjang (90o) dengan senggatan bacaan) digunapakai untuk mengambil bacaan daripada alat pengukur seperti pita pengukur, jam randik, angkup vernier, tolok skru mikrometer, silinder penyukat dan termometer bagi mengelak ralat paralaks.
Pembaris Meter
Julat ukuran : 0 cm hingga 100 cm Skala terkecil = 0.1 cm
Contoh : mengukur panjang/lebar buku.
Bacaan yang tepat = 2.9 cm Kedudukan C Bacaan = 3.0 cm ()
Pita ukur
Julat ukuran : 0 cm hingga 500 cm : 0 cm hingga 1000 cm
Skala terkecil = 0.1 cm Contoh :
Mengukur jarak yang melebihi 1 meter. Kedudukan A
Bacaan = 2.8 cm ()
Kedudukan B Bacaan = 2.9 cm ()
Ammeter dan Voltmeter
Ammeter digunakan untuk mengukur aliran arus elektrik. Disambung secara sesiri di dalam suatu litar.
Voltmeter digunakan untuk mengukur beza upaya atau voltan. Disambung secara selari di dalam suatu litar.
Sambungan sesiri : Sambungan selari : A Ammeter Bateri Bateri Voltmeter R Beban R Beban V Jam Randik
Terdapat dua jenis
i) Analog dengan kepekaan 0.1 s atau 0.2 s ii) Digital dengan kepekaan 0.01 s
Kepekaan jam randik juga bergantung kepada masa tindak balas pemerhati/pengguna.
Neraca tiga alur
Pengukur jisim yang agak persis dengan kepekaan 0.1 g Langkah penggunaan ;
i) Pastikan dacing dalam keadaan bersih.
ii) Ketiga-tiga pemberat diletakkan pada kedudukan sifar. iii) Tentukur sifar dengan menyelaraskan penyelaras sifar. iv) Baru boleh guna.
Langkah-langkah penggunaan ammeter dan voltmeter.
i) Bagi mengelak ralat sifar, sebelum penyambungan litar dijalankan, pastikan jarum penunjuk berada pada bacaan sifar dengan memutarkan skru penyelaras sifar.
ii) Pastikan julat pengukuran ammeter dan voltmeter yang digunakan adalah bersesuaian dengan julat bacaan yang akan diambil bagi mengelak
kerosakan ke atas ammeter dan voltmeter.
iii) Ketika mengambil bacaan, pastikan kedudukan mata betul-betul di atas jarum penunjuk sehingga tiada imej jarum penunjuk kelihatan di atas cermin satah bagi mengelak ralat paralaks.
Cermin satah Jarum penunjuk
Skru penyelaras sifar
Imej jarum penunjuk kelihatan pada cermin satah menunjukkan kedudukan mata pemerhati yang salah dan menghasilkan ralat paralaks.
Skru penyelaras sifar
Termometer
Terdapat 2 jenis termometer merkuri
i) Termometer dengan julat ukuran -10oC - 110oC dengan kejituan 1oC
ii) Termometer dengan julat ukuran 0oC - 360oC dengan kejituan 2oC Langkah berjaga-jaga semasa penggunaan ;
i) Pastikan suhu yang hendak diukur tidak melebihi julat termometer
ii) Bagi pengukuran suhu cecair, pastikan bebuli terendam sepenuhnya di dalam cecair. Cecair dikacau bagi mendapat suhu sekata.
Contoh :
Tanpa ralat sifar Ralat sifar positif Ralat sifar negatif
Sifar skala utama dan sifar skala vernier adalah segaris.
Maka :
Ralat sifar = 0.00 cm
Sifar skala vernier berada di sebelah kanan sifar skala utama.
Senggatan ke empat skala vernier
menghasilkan segaris dengan senggatan skala utama. Maka :
Ralat sifar = + 0.04 cm
Sifar skala vernier berada di sebelah kiri sifar skala utama.
Senggatan ke tujuh skala vernier menghasilkan segaris dengan senggatan skala utama. Maka : Ralat sifar = -(1 - 0.07) cm = - 0.03 cm
Gambar rajah menunjukkan bacaan diameter luar sebuah bikar dengan
menggunakan angkup vernier dengan bacaan 4.76 cm. Tentukan ukuran sebenar diameter luar bikar tersebut.
Bacaan = 4.76 cm Ralat sifar = 0.00 cm Bacaan sebenar = 4.76 – 0.00 cm = 4.76 cm Bacaan = 4.76 cm Ralat sifar = + 0.04 cm Bacaan sebenar = 4.76 – (+0.04) cm = 4.72 cm Bacaan = 4.76 cm Ralat sifar = - 0.03 cm Bacaan sebenar = 4.76 – (-0.03) cm = 4.79 cm Angkup Venier
Julat skala utama : 0 cm hingga 12 cm
Julat skala vernier : 0 cm hingga 0.9 cm, (terdapat 10 senggatan) Contoh :
Mengukur diameter (dalam dan luar) bikar, tabung uji serta kedalamannya.
Cara penggunaan ;
i) Bersihkan rahang dalam dan luar dengan kain lembut yang bersih untuk menyinkirkan kotoran yang ada.
ii) Tutup rapat rahang untuk mengenali ralat sifar jika ada (Positif/negatif).
iii) Rapatkan rahang pada objek yang hendak diukur. iv) Baca skala utama + skala vernier – ralat sifar.
Rahang dalam
(untuk mengukur diameter dalam)
Rahang luar
(untuk mengukur diameter luar) Skala vernier
Skala utama
Ekor
(untuk mengukur kedalaman)
0
0
10
1
0
0
10
1
0
0
10
1
0
10
5
6
Contoh :
Tanpa ralat sifar Ralat sifar positif Ralat sifar negatif
Sifar skala utama dan sifar skala bidal adalah segaris.
Maka :
Ralat sifar = 0.00 mm
Sifar skala utama berada di sebelah atas sifar skala bidal.
Senggatan ke tiga skala bidal menghasilkan segaris dengan senggatan skala utama. Maka : Ralat sifar = + 0.03 mm
Sifar skala utama berada di sebelah bawah sifar skala bidal.
Senggatan ke 47 skala bidal menghasilkan segaris dengan senggatan skala utama. Maka : Ralat sifar =
-(0.50 - 0.47) mm = - 0.03 mm
Gambar rajah menunjukkan bacaan diameter dawai dengan menggunakan tolok skru mikrometer dengan bacaan 5.57 mm. Tentukan ukuran sebenar diameter dawai tersebut. Bacaan = 5.57 mm Ralat sifar = 0.00 mm Bacaan sebenar = 5.57 – 0.00 mm = 5.57 mm Bacaan = 5.57 mm Ralat sifar = + 0.03 mm Bacaan sebenar = 5.57 – (+0.03) mm = 5.54 mm Bacaan = 5.57 mm Ralat sifar = - 0.03 mm Bacaan sebenar = 5.57 – (-0.03) mm = 5.60 mm
Tolok Skru Mirometer
Julat skala utama : 0 mm hingga 25 mm Julat skala bidal : 0 mm hingga 0.50 mm
(terdapat 50 senggatan, I senggatan = 0.01 mm) Satu putaran lengkap bidal menghasilkan gerakan sejauh 0.50 mm.
Contoh : mengukur ketebalan kertas, diameter dawai Langkah penggunaan :
i) Lap bersih rahang daripada sebarang kekotoran dengan kain bersih.
ii) Rapatkan rahang untuk mengenalpasti ralat sifar.
iii) Kunci objek yang hendak diukur dengan memutarkan bidal dengan cermat.
iv) Putarkan racet hingga kedengaran bunyi “klik” pertama untuk memastikan tiada daya/tekanan lebih dikenakan kepada objek yang diukur/ Bagi mengelakkan kerosakan pada objek diukur dan mendapat bacaan yang tepat. v) Bacaan sebenar = Skala utama + skala bidal – ralat sifar Bingkai
Rahang tetap
Rahang boleh laras
Skala bidal Skala utama Bidal
Racet Kunci
0
5
45
0
5
0
0
45
0
5
5
10
1.5 MENGANALISA PENYIASATAN DENGAN KAEDAH SAINSTIFIK
1.5.1 PENYIASATAN SAINTIFIK
Langkah 1 : Membuat pemerhatian
Puan Marry membawa dua orang anak kembarnya bermain buaian. Dia
mendapati buaian yang lebih pendek lebih cepat berayun berbanding buaian yang panjang.
Langkah 2 : Mengenalpasti persoalan
Daripada pemerhatiannya, Puan Marry mula berfikir apakah faktor yang mempengaruhi tempoh ayunan buaian tersebut? Serta bagaimana tempoh ayunan buaian tersebut dipengaruhi oleh panjang buaian.
Langkah 3 : Membuat inferens
Puan Marry mengandaikan tempoh ayunan buaian tersebut bergantung dengan panjang buaian. Di mana tempoh ayunan lengkap semakin besar sekiranya panjang buaian meningkat.
Langkah 4 : Mengenalipasti pembolehubah-pembolehubah
Puan Marry telah mengenalpasti pembolehubah-pembolehubah yang
mempengaruhi ayunan buaian tersebut dan mengkategorikan mereka kepada i) Pembolehubah yang dimanipulasi = Panjang buaian
ii) Pembolehubah yang bertindakbalas = Tempoh ayunan
iii) Pembolehubah yang ditetapkan = Jisim beban, dan amplitud ayunan
Langkah 5 : Membentuk hipotesis
Daripada pemerhatiannya, Puan Marry membuat hipotesis, semakin panjang buaian, semakin besar tempoh ayunan.
Langkah 6 : Menjalankan eksperimen
Puan Marry memutuskan untuk menguji hipotesisnya dengan menggunakan alatan radas seperti sistem pendulum ringkas dengan menggunakan plastisin yang ditetapkan jisimnya, m dan panjang pendulum, l yang berbeza-beza. Tempoh masa, t untuk sistem pendulum itu berayun sebanyak 20 ayunan diambil dengan menggunakan jam randik. Maka Tempoh masa untuk membuat satu ayunan lengkap, T ialah
20 t T s. Selepas mendalami topik ini, pelajar sepatutnya dapat ;
i) mengenalpasti pembolehubah-pembolehubah dalam suatu situasi.
ii) mengenalpasti persoalan yang bersesuaian untuk penyiasatan sainstifik.
iii) membentuk hipotesis.
iv)
merancang dan menjalankan eksperimen untuk menguji
hipotesis.
v)
merekod dan mempersembahkan data dalam bentuk
yang bersesuaian.
vi)
mentaksir data untuk membentuk kesimpulan.
vii)
menulis laporan eksperimen
Kaki retort Benang
Plastisin Kepingan kayu
Puan Marry merekod data-data yang diperoleh dalam bentuk jadual dan graf T melawan l diplotkan.
Langkah 7 : Membuat kesimpulan
Daripada bentuk graf T melawan l yang telah diplotkan, Puan Marry dapat membuat kesimpulan untuk mengesahkan hipotesisnya.
1.5.2 MENJADUALKAN DATA
Panjang Pendulum,
l (cm)
Masa untuk membuat 20 ayunan lengkap, t (s) Tempoh, T (s) 1 2 Purata 5.0 9.5 9.4 9.45 0.47 10.0 13.6 13.8 13.70 0.69 15.0 17.2 17.5 17.35 0.87 20.0 21.4 22.1 21.75 1.09 25.0 26.7 26.5 26.60 1.33 1 :
Baris teratas hendaklah mengandungi nama kuantiti pembolehubah dengan simbolnya berserta unit pengukurannya.
2:
Lajur pertama hendaklah diisi dengan nilai pembolehubah yang dimanipulasi. Bilangan nilai tempat perpuluhan hendaklah mengikut kepekaan alat pengukur yang digunakan. Bagi contoh di atas, alat pengukur yang digunakan adalah pembaris meter dengan kepekaan 0.1 cm.
3 :
Lajur kedua pula diisi dengan nilai pembolehubah yang bertindakbalas yang diperolehi daripada eksperimen. Kebiasaannya terdiri daripada tiga lajur untuk bacaan pertama, bacaan kedua dan bacaan purata. Bilangan nilai tempat perpuluhan hendaklah mengikut kepekaan alat pengukur yang digunakan. Bagi
contoh di atas, alat pengukur yang digunakan adalah jam randik analog dengan kepekaan 0.1 s, kecuali untuk nilai bacaan purata.
4:
Lajur ketiga pula dikhaskan untuk nilai-nilai yang diterbitkan daripada
pembolehubah bertindakbalas. Bagi contoh di atas, lajur ini diisi dengan kuantiti tempoh yang diambil oleh ladung untuk membuat satu ayunan lengkap. Tiada had untuk nilai tempat perpuluhan tetapi bilangannya hendaklah seragam.
1.5.3 MELUKIS GRAF
Skala bagi kedua-dua paksi hendaklah seragam dan dengan nisbah bukan ganjil serta cukup besar untuk mengambarkan hubungan kedua-dua pembolehubah. Setelah data-data diplotkan ke atas graf, lukiskan garis lurus terbaik untuk mengambarkan hubungan kedua-dua pembolehubah.
Garis lurus terbaik
Garis lurus terbaik tidak semestinya melalui hampir kesemua titik yang telah diplotkan. Ia lebih kepada garis lurus yang menyeimbangi bilangan titik di atas dan di bawah garis.
1
2 3 4
Khas untuk pembolehubah yang bertindakbalas.
Hendaklah dilabelkan dengan nama kuantiti, simbolnya dan unit
pengukurannya.
Khas untuk pembolehubah yang dimanipulasi.
Hendaklah dilabelkan dengan nama kuantiti, simbolnya dan unit pengukurannya.
Tempoh, T (s)
Panjang pendalum, l (cm)
Bukan garis lurus terbaik kerana setiap titik disambung terus dari satu titik ke titik yang bersebelahan.
Bukan garis lurus terbaik walaupun melalui hampir kesemua titik.
Merupakan garis lurus terbaik kerana
bilangan titik di atas dan di bawah garis adalah seimbang. Menganalisis Graf
y = mx + c, merupakan bentuk umum persamaan garis lurus. Daripada persamaan ini, didapati nilai-nilai yang dititik beratkan adalah m (kecerunan) dan c (pintasan paksi-y).
Nilai c kebiasaannya didapati terus daripada graf dengan mengektrapolasikan garis lurus terbaik sehingga ia memintas paksi-y. Tujuan ektrapolasi adalah untuk mendapatkan data yang tidak dapat diperoleh daripada eksperimen.
Nilai m pula diperoleh dengan menggunakan rumus :
1 2 1 2
x
x
y
y
m
Segi tiga kecerunan hendaklah dilukis cukup besar bagi memperolehi ketepatan nilai m yang tinggi.
Kesimpulan yang diperoleh daripada suatu graf. Kesimpulan :
y berkadaran songsang dengan x.
Kesimpulan :
y berkadaran songsang dengan x. Atau :
y berkadaran terus dengan
x
1
. Kesimpulan :
y berkadaran terus dengan x.
Kesimpulan :
y meningkat secara linear dengan x.
Kesimpulan :
Y menurun secara linear dengan x. y x y x y x
Segi tiga kecerunan y x c y1 y2 x1 x2 d O Garisan ektrapolasi daripada garis lurus terbaik y x O y x 1 O y x O y x O y x O
