Resultant Force on an Object in Various States of Motion
Daya Paduan pada Objek dalam Pelbagai Keadaan Gerakan
-A free body diagram of an object is a diagram that shows all the forces acting on that object only.
Gambar rajah jasad bebas suatu objek ialah gambar rajah yang menunjukkan semua daya yang bertindak ke atas objek itu sahaja
Resultant Forces in a Lift / Daya paduan dalam lif 7. A boy of mass 50 kg is inside a lift.
Seorang budak berjisism 50kg berada dalam lif.
(a)Sketch the free body diagram using the symbol W to represent the weight of the passenger and symbol R for the normal reaction from the floor of the lift.
Lakarkan gambar rajah jasad bebas menggunakan simbol W untuk berat penumpang dan simbol R untuk tindak balas normal daripada lantai lif.
(b)Calculate the magnitude of the normal reaction, R when the lift is:
(i)is stationary / ia pegun
(ii)moves upwards with constant velocity of 1.5 ms-1
bergerak ke atas dengan halaju seragam 1.5ms-1
(iii)accelerates upwards with an acceleration of 2 ms-2
memecut ke atas dengan pecutan 2 ms-2
(iv)accelerates downwards with an acceleration of 2 ms-2 memecut ke bawah dengan pecutan 2 ms-2
(v) the cable snap and lift experience free fall kable putus dan lif jatuh bebas
Resultant Forces involving pulley
8)A 2 kg mass is pulled by a 100 N force. What is the acceleration of the mass?
9)Based on the diagram below calculate the acceleration
10)Figure below shows a trolley of mass 1.2 kg being pulled on a table by a load through a pulley. The trolley moves with an acceleration of 4.0 m s–2 against a friction of 6.0 N.
Rajah dibawah menunjukkan sebuah troli berjisim 1.2 kg di atas meja ditarik oleh sebuah pemberat melalui sebuah takal. Troli itu bergerak dengan pecutan 4.0 m s–2 menentang geseran 6.0 N.
(a) Sketch the free body diagram of the trolley and the load.
Use W = the weight of the trolley, R = normal reaction on the trolley, FR = friction, T = tension of the string and B = the weight of the load.
Lakarkan gambar rajah jasad bebas bagi troli dan
pemberat. Gunakan W = berat troli, R = tindak balas normal ke atas troli, FR = daya geseran yang menentang troli, T = tegangan benang dan B = berat bagi pemberat.
(b) Compare the weight of the trolley, W with the normal reaction, R.
Bandingkan berat troli, W dengan tindak balas, R.
(c) Calculate the resultant force acting on the trolley, F.
Hitungkan daya paduan yang bertindak ke atas troli, F.
(d) Calculate the tension in the string pulling the trolley, T.
Hitungkan tegangan benang yang menarik troli, T.
(e) What is the mass of the load, m?
Berapakah jisim bagi pemberat, m?
[Gravitational acceleration, / Pecutan gravity g = 9.81 m s–2]
RESOLUTION OF FORCES /Leraian Daya:
Resolution of forces is the process of resolving a force into two components. Force F can be resolve into two
components:
Proses meleraikan satu daya tunggal kepada komponen- komponen daya dinamakan leraian daya.
Daya, F dapat dileraikan kepada dua komponen:
(a) horizontal component / komponen mengufuk , FX
(b) vertical component /komponen menegak, Fy
Fy = sin θ Fx = cos θ F F
Fy = F sin θ Fx = F cos θ Questions
1.Find the horizontal component and the vertical component of the force.
Hitung komponen mengufuk dan komponen menegak bagi setiap daya dibawah
(a) (b) Fy
Fy
50N 120N 50°
30°
Fx Fx
(c) Fx (d) Fx
70°
250N 45° 350 N Fy Fy
2.Figure below shows a wooden block being pulled by force, T that inclines at an angle of 30° above the horizontal surface. Table 1 shows the magnitudes of the forces acting on the block.
Rajah dibawah menunjukkan sebuah bongkah kayu sedang ditarik oleh daya, T yang mencondong pada sudut 30° di atas permukaan mengufuk. Jadual 1 menunjukkan magnitud daya yang bertindak ke atas bongkah itu.
Force / Daya Magnitude / Nilai
Pull / Tarikan, T 36 N
Weight / Berat, W 24 N
Normal reaction / Tindak balas
normal, R 6 N
Frictional force / Daya Geseran, FR 20 N
(a) Calculate the magnitudes of the horizontal component and vertical component of the pull, T.
Hitungkan magnitud bagi komponen mengufuk dan komponen menegak bagi tarikan, T.
(b) Determine the magnitude and direction of the resultant force acting on the block.
Tentukan magnitud dan arah daya paduan yang bertindak ke atas bongkah itu.
(c) What is the acceleration of the block if its mass is 2.4 kg?
Berapakah pecutan bongkah itu jika jisimnya ialah 2.4 kg?
3. A tourist pulled his bag with a force of 100 N with the angle 55° from horizontal.
Seorang pelancong menarik begnya dengan daya 100N pada sudut 55° dengan paksi mengufuk
a) Indicate and label / Tunjukkan dan label (i)the force / daya F
(ii)the horizontal force /komponen mengufuk daya, Fx (iii)the vertical force /komponen menegak daya Fy
(b) Calculate / Hitung
(i)The horizontal force /komponen mengufuk daya, Fx
(ii)The vertical force Fy / komponen menegak daya Fy
4. A man pushes a lawnmower with a force of 100 N.
Seorang lelaki menolak mesin rumput dengan daya 100N.
a) Indicate and label / Tunjukkan dan label (i)the force / daya F
(ii)the horizontal force /komponen mengufuk daya, Fx (iii)the vertical force /komponen menegak daya Fy
(b) Calculate / Hitung
(i)The horizontal force /komponen mengufuk daya, Fx
(ii)The vertical force Fy / komponen menegak daya Fy
(c) What is the function of each component?
Apakah kegunaan setiap komponen
(d) If the lawnmower weighs 300 N, what is the total downward force on the ground?
Jika berat mesin rumput adalah 300N, berapakah jumlah daya yang bertindak ke bawah?
(e) If the lawnmower is pulled rather than pushed, what is the total downward force on the ground?
Jika mesin rumput ditarik berbanding ditolak, berapa jumlah daya yang bertindak ke bawah?
(f) Based on your answer in (d) and (e) which method is suitable to cut the grass and give a reason.
Berdasarkan jawapan anda di (d) dan (e) cara manakah yang sesuai untuk memotong rumut dan berikan sebab anda
………...………...
………
5.Diagram 2 shows a man is pulling a trolley bag with force, F at an angle 𝜃o to the horizontal.
Rajah 2 menunjukkan seorang lelaki sedang menarik satu beg troli dengan daya, F pada sudut, 𝜃 dengan paksi mengufuk
Diagram 2 (a)What is the meaning of force?
Apakah yang dimaksudkan dengan daya
.………...……[1 m]
(b)(i)On Diagram 2, mark and label the component of the force,F parallel to the surface, Fx
Pada Rajah 2, tanda dan label arah komponen mengufuk,Fx daya F [1m]
(ii)Write an equation for the magnitude of Fx Tulis persamaan untuk magnitude Fx
.………..….…[1 m]
(c)The bag is then pulled onto a rough surface.
Beg kemudiannya ditarik pada permukaan kasar (i)What happens to the acceleration of the bag?
Apa berlaku pada pecutan beg?
……….………….…[1 m]
(ii)Give a reason for your answer in 2(c)(i).
Berikan sebab anda untuk jawapan di (c)(i)
……….……….…[1 m]
6. Figure (a) and Figure (b) show two ways in which a gardener moves a wheelbarrow on a muddy road.
Rajah (a) dan Rajah (b) menunjukkan dua cara dimana seorang pekebun mengerakkan kereta sorong di jalan yang berlumpur.
Figure(a) Figure(b)
(a) On Figure(a) and Figure(b), indicate and label:
Pada Rajah (a) dan Rajah (b), tunjukkan dan label (i)the direction of force F exerted by the gardener on
the handle of each wheelbarrow to make it move.
Arah daya, F yang dikenakan oleh tukang kebun pada pemegang setiap kereta sorong untuk menggerakkannya
(ii) the direction of the vertical component Fy , of the force in (a)(i).
arah komponen menegak, Fy daya di (a)(i) (b)(i) Based on the answers in (a)(i) and (a)(ii), which
of the ways is more suitable on the muddy road?
Berdasarkan pada jawapan di (a)(i) dan (a)(ii), cara manakah yang sesuai pada jalan berlumpur?
………...………( 1mark) (ii)Explain the reason for your answer in (b)(i).
Terangkan jawapan anda untuk (b)(i)
………..…………...………
………...………….(2 marks) 7.Diagram 4 shows a truck pulling a car with a cable. The
cable is at an angle of 60° to the horizontal. The force, F, of the cable is 1500 N.
Rajah 4 menunjukkan sebuah trak sedang menarik sebuah kereta dengan kabel. Sudut antara kabel dengan paksi mengufuk adalah 60 °. Daya, F pada kabel adalah 1500N
(a) What is meant by force?
Apa yang dimaksudkan dengan daya?
………..………….………..[1 mark]
(b) On Diagram 4, draw and label the horizontal component, Fx and the vertical component Fy for F.
In your drawing show the direction of Fx and Fy. [2 m]
Pada Rajah 4, lukis dan label arah komponen
mengufuk,Fx dan komponen menegak,Fy daya F.
(c) Calculate the magnitude of the horizontal
component,Fx. / Hitung nilai Fx [2 m]
(d) What is the function of each components Apakah kegunaan komponen
(i)Fx : ………..………...
(ii)Fy:………
8.Figure below shows a chef exerting a force of 12 N to cut an onion.
Rajah dibawah menunjukkan seorang tukang masak mengenakan daya 12 N untuk memotong sebiji bawang.
(a) Calculate the horizontal component and vertical component of the 12 N force.
Hitungkan komponen mengufuk dan komponen menegak bagi daya 12 N.
(b) What is the function of the horizontal component and vertical component in the action of cutting the onion?
Apakah fungsi komponen mengufuk dan komponen menegak dalam tindakan memotong bawang itu?
…… ………..…………...………
………...………
9. Two lengths of cable, PQ and QR are used to hold a flagpole of mass 25 kg upright. Each cable has a tension of 600 N and makes an angle of 60° to the surface of the ground.
Dua kabel PQ dan QR digunakan untuk memegang satu tiang bendera yang berjisim 25kg. Setiap kabel
mengalami daya ketegangan sebanyak 600N dan membuat sudut 60° dengan permukaan tanah.
What is the magnitude of the resultant force acting on the ground?
Berapakah magnitud daya paduan yang bertindak keatas tanah?
Diagram A Diagram B (a) What is meant by equilibrium state?
Apakah maksud keadaan keseimbangan?
………...[1 mark ]
(b) Draw triangle of forces in equilibrium for both diagrams.
Lukis rajah segitiga keseimbangan daya bagi kedua-dua rajah
[2 marks ] (c)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 ]
