P P Q Q Amali 2 Amali 2 Topik Topik
Momentum dan perlanggaran. Momentum dan perlanggaran.
Tujuan Tujuan
Untuk mengesahkan eksperimen ini sama ada mengikut prinsip keabadian momentum linear Untuk mengesahkan eksperimen ini sama ada mengikut prinsip keabadian momentum linear bagi satu perlanggaran antara dua jasad yang berjisim sama.
bagi satu perlanggaran antara dua jasad yang berjisim sama.
Teori Teori
Rajah 1 menunjukkan ladung suatu bandul dilepaskan dari P ke Q. Rajah 1 menunjukkan ladung suatu bandul dilepaskan dari P ke Q.
Rajah 1. Rajah 1. h h z z L L ӨӨ
Jika v ialah halaju bandul di Q dan m adalah jisim ladung, maka, mgh = ½ m!
""""""... #1$ % = sesaran mengu&uk bandul dari Q
' = panjang bandul
( = sesaran sudut ladung
Maka h = ' ) ' kos ( h = ' #1 ) kos ($ h = ' #! sin! Ө 2 $ *agi ( + 1o , maka sin! Ө 2 = Ө 2 - % = ' ( Maka h = ½ ' (! = ½ z 2 L ari persamaan #1$"".. ! = !gh ! = g z 2
L dan tenaga kinetik, /k = ½ m! =
mg z2
2 L
Hipothesis
0enaga bagi satu perlanggaran di antara dua jasad yang berjisim sama diabadikan.
Pembolehubah
i. Dimanipulasi : esaran ladung 2 dari titik perlanggaran, 3on4 35on ii. Dimalarkan : Jisim ladung, Panjang tali ladung
iii. Bergerak balas : esaran ladung * seletah pelanggaran berlaku, 3n 4 35n
Radas i. Papan
ii. ua ladung sama jisim
iii. ua utas benang dengan panjang 1.6 meter i. ua kaki retort dengan pemegang
. atu 7ayar logam sebagai penunjuk
i. atu skrin sebagai penanda kepada jarak perlanggaraan ii. ebatang pembaris meter
iii. Plastisin
i8. epasang angkip ernier
9ambar 1: Radas yang digunakan dalam eksperimen.
Prosedur
9ambar !: usunan radas dalam eksperimen ini. 1. Peralatan dipasangkan seperti dalam 9ambar !.
!. iameter ladung bandul diukur dengan menggunakan sepasang angkup ernier. Kaki retot
dengan Pembaris kayu
Ladung Skrin penanda
Angkup vernier Kaki retort dengan Benang Pembaris kayu Ladung A Ladung B Pembaris kayu
;. 'adung bandul di<angkukkan pada papan men<angkuk seperti dalam 9ambar !. Pusat keduadua ladung bandul dipastikan berada pada aras yang sama dan tidak kurang daripada >?<m dari papan men<angkuk.
@. atu pembaris meter diletakkan di ba7ah keduadua ladung. Pembaris meter dilaraskan supaya tanda ?<m berada betulbetul diba7ah titik sentuhan keduadua ladung.
. 'adung 2 dijauhkan dan kedudukan pusat ladung * ditentukan. *a<aan pada pembaris meter direkodkan sebagai 3?1. Proses diulangi dan kedudukan ladung * direkodkan sebagai 3?!.
6. 'adung 2 disesarkan menjauhi lebih kurang !? <m dan kedudukan pusat dan direkodkan sebagai 31. 'adung 2 dilepaskan supaya ia membuat perlanggaran tepat dengan ladung *. #'adung 2 dipastikan menjadi hampir pegun selepas perlanggaran tepat$.
A. Jikalau perlanggaran adalah tepat, kedudukan skrin yang bertindak sebagai penanda bagi jarak perlanggaran direkodkan. Proses diulang sekali lagi jika perlanggaran tersebut bukan
perlanggaran tepat.
>. Bedudukan pusat ladung yang kedua direkodkan sebagai 3 !, jika perlanggaran adalah tepat.
C. 'angkahlangkah #$ sehingga #A$ bagi sesaran antar !?<m sehingga 6?<m.
1?. emua ba<aan direkodkan dan dijadualkan 31, D1 = #31 ) 3?1$, #D1$!, 3!, D! = #3! ) 3?!$, #D!$!
dan # z2
z1 $
! .
11. eketul ke<il plastisin dilekatkan pada salah satu ladung bandul dan langkahlangkah daripada #$ sehingga #A$ diulangi. elepas perlanggaran, keduadua ladung mestilah bergerak bersamasama.
1!. emua ba<aan direkodkan dan dijadualkan 351, D51 = #351 ) 35?1$, #D51$!, 35!, D5 = #35! ) 35?!$,
#D5!$! dan # z2
z1 $
! .
1;. aripada keputusan yang diperolehi, satu kesimpulan tentang momentum dan tenaga kinetik keduadua sistem dibuat.
Laporan Perlanggaran Kenal Penjadualan data iameter ladung : ;.1?<m n ! on "#m$ ! n1 "#m$ ! n2 "#m$ !n%& " X n1+ X n2 2 $ "#m$ 'n & " X n' − X on $ "#m$ 'n2 "#m2$ 1 !?.? 1A. 1. 16.? ;.? 1!.! ! ;?.? !!.? !@.? !;.?? A.?? @C.?? ; @?.? ;!. ;!.? ;!.! A.A 6?.?6 @ ?.? ;C.? @?.? ;C.? 1?.? 11?.! 6?.? @C.? @A.? @>.?? !?.?? @??.??
Jadual 1: apatan data bagi perlanggaran kenyal.
Analisis Data # Z 2 Z 1 ¿ ! = Z 22 Z 12 = # 49.00 12.25 $ = ;.6> # Z 3 Z 2 ¿ ! = Z 32 Z 22 = # 60.06 49.00 $ = 1.!; # Z 4 Z 3 ¿ ! = Z 42 Z 32 = # 110.25 60.06 $ = 1.>@ # Z 5 Z 4 ¿ ! = Z 52 Z 42 = # 400.00 110.25 $ = ;.6;
Perbin#angan
alam eksperimen ini, saya ingin menguji kesahihan eksperimen ini jika mengikut prinsip keabadian momentum linear bagi satu perlanggaran diantara dua jasad yang berjisim sama. ua ladung yang berjisim sama telah dipilih agar apabila ladung 2 melanggar ladung *, kita akan menganggap kesemua tenaga ladung 2 akan dipindahkan kepada ladung *. Perlanggaran kenyal berlaku.
aripada Jadual 1, kita dapat lihat bagi n = 1, ladung 2 disesarkan dan dilepaskan !?.?<m daripada titik tengah dan melanggar ladung * seterusnya menyesarkannya sejauh 16.<m. Mengikut prinsip keabadian tenaga momentum linear, ladung * sepatutnya tersesar !?.?<m dari titik tengah namun melalui eksperimen ini, ia kehilangan ;.<m daripada yang sepatutnya.
i sini tenaga daripada ladung 2 tidak dipindah sepenuhnya kepada ladung *. Eni kerana beberapa tenaga lain dihasilkan semasa perlanggaran. Fontohnya tenaga haba dan tenaga bunyi. aya geseran udara juga mempengaruhi semasa pemindahan tenaga ladung 2 ke ladung *. 0erdapat tenaga yang digunakan untuk mela7an daya geseran udara. Beadaan yang sama juga berlaku bagi n = !, ;, @ dan .
*agi n=1, ladung * kehilangan tenaga sebanyak 1!.!J. n=!, ladung * kehilangan tenaga sebanyak @CJ. n=;, ladung * kehilangan tenaga sebanyak 6?.?6J. n=@, ladung * kehilangan tenaga sebanyak 11?.!J. n=, ladung * kehilangan tenaga sebanyak @??J.
aripada dapatan di atas, boleh disimpulkan baha7a semakin jauh jarak sesaran ladung 2 daripada titik tengah, maka makin besar ladung * kehilangan tenaga untuk menyesarkannya ke jarak yang sama dengan sesaran ladung 2. Gal ini kerana makin jauh sesaran ladung 2 dari titik tengah, maka makin besar sudut bukaan men<an<ang ladung 2. Eni menyebabkan daya unggul ladung 2 semakin rendah.
Jika sudut bukaan sesaran ladung 2 ,( semakin besar, maka daya unggul H 2 yang dihasilkan semakin rendah.
*erikut merupakan urutan perpindahan tenaga dari ladung 2 ke ladung *. 0enaga Beupayaan I2 0enaga Binetik I2
0enaga Binetik I* K 0enaga Gaba I* K 0enaga *unyi I* 0enaga Beupayaan I*
aripada dapatan analisis data, kita dapat simpulkan baha7a untuk membuktikan eksperimen ini mengikuti prinsip keabadian tenaga momentum linear yang paling ideal, sesaran ladung 2 dari titik tengah adalah diantara ;?<m ke ?<m. Gal ini kerana jika semakin rendah
nilai #
Z n+1
Z n $
!, maka semakin tinggi kesahan eksperimen ini mengikut prinsip keabadian tenaga momentum linear.
0erdapat ralat yang berlaku semasa menjalankan eksperimen ini. 2ntaranya
ialah-1. emasa menyesarkan ladung 2 daripada titik tengah, kedudukan mata tidak serenjang dengan ba<aan pembaris. Ralat paralla8 berlaku.
!. Pembaris yang digunakan tidak <ukup panjang untuk mengukur sesaran bagi ladung 2 dan ladung *. Pembaris berlainan digunakan untuk mendapatkan sesaran ladung. Ralat si&ar berlaku.
Ralat yang berlaku boleh diatasi dengan langkahlangkah
tersebut-1. Pastikan kedudukan mata semasa memba<a skala pada pembaris adalah serenjang. Jika tidak dapat melihat dengan tepat, gunakan pembaris untuk mendapatkan ba<aan yang tepat.
!. Pembaris yang perlu digunakan semasa menjalankan eksperimen haruslah. Jika tidak <ukup panjang, <ari pembaris yang sama seperti pembaris yang digunakan dan susun dengan rapi, semak samaada terdapat ralat si&ar atau tiada. Pastikan tiada ralat si&ar hadir, barulah eksperimen dijalankan.
Laporan Perlanggaran Tidak Kenal Penjadualan data iameter ladung : ;.1?<m n !% on "# m$ ! ' n1 "#m$ ! ' n2 "#m$ !%n%& " X ' n1+ X ' n2 2 $ "#m$ '%n & " X ' n' − X ' on $ "#m$ '%n2 "#m2$
1 !?.? 6.? A. 6.A 1;.! 1A.6
! ;?.? 1;.? 1!. 1!.A 1A.! !CA.6
; @?.? 1>.? 1>.? 1>.?? !!.?? @>@.??
@ ?.? !@.? !@.? !@.?? !6.?? 6A6.??
6?.? !6.? !A.? !6.? ;;.? 11!!.!
Jadual !: apatan data bagi perlanggaran tak kenyal.
Analisis Data # Z ' 2 Z ' 1 ¿ ! = Z ' 22 Z ' 12 = # 297.56 175.56 $ = 1.6C # Z ' 3 Z ' 2¿ ! = Z ' 32 Z ' 22 = # 484.00 297.56 $ = 1.6!
# Z ' 4 Z ' 3 ¿ ! = Z ' 42 Z ' 32 = # 676.00 484.00 $ = 1.@? # Z ' 5 Z ' 4¿ ! = Z ' 52 Z ' 42 = # 1122.25 676.00 $ = 1.66 Perbin#angan
alam eksperimen ini, saya ingin menguji kesahihan eksperimen ini jika mengikut prinsip keabadian momentum linear bagi satu perlanggaran diantara dua jasad yang berjisim sama. 'adung 2 dilekatkan dengan plastisin agar apabila ia melanggar ladung *, keduadua ladung tersebut akan bergabung seterusnya bergerak bersamasama. Perlanggaran tak kenyal berlaku.
e<ara pengiraan, eksperimen ini boleh dibuktikan baha7a ianya merupakan perlanggaran tak kenyal. 'adung 2 dan * bergerak bersamasama dengan halaju yang sama selepas perlanggaran, maka dengan menggunakan prinsip keabadian momentum linear,
!m = mu
=
u 2
Galaju akhir bersamaan dengan separuh halaju a7al. aripada Jadual !, kita dapati baha7a !%n% adalah kurang dari separuh daripada !% on . Eni membuktikan baha7a perlanggaran bagi eksperimen ada perlanggaran tak kenyal.
alam jadual ! kita dapat lihat bagi n= 1, ladung 2 disesarkan dan dilepaskan !?.?<m daripada titik tengah dan melanggar ladung * seterusnya menyesarkannya sejauh 6.A<m. Mengikut prinsip keabadian tenaga momentum linear, ladung * sepatutnya tersesar 1?.?<m dari titik tengah namun ia kehilangan ;.!<m daripada yang sepatutnya.
Behilangan tenaga ini adalah disebabkan tenaga kinetik dari pada ladung 2 tidak dipindah sepenuhnya kepada tenaga kinetik pada ladung *. 0enaga kinetik daripada ladung 2
telah berpindah kepada tenaga kinetik, tenaga haba dan tenaga bunyi semasa perlanggaran berlaku. elain itu, sebelum ladung 2 melanggar ladung *, ladung 2 menggunakan tenaga untuk mengatasi daya rintangan udara. ituasi yang sama telah berlaku bagi n=!, ;, @ dan . *agi n=1, ladung 2 kehilangan tenaga kinetik sebanyak 1A.6J.
n=!, ladung 2 kehilangan tenaga kinetik sebanyak !CA.6J. n=;, ladung 2 kehilangan tenaga kinetik sebanyak @>@J. n=@, ladung 2 kehilangan tenaga kinetik sebanyak 6A6J. n=, ladung 2 kehilangan tenaga kinetik sebanyak 11!!.!J.
aripada dapatan di atas, boleh disimpulkan baha7a semakin jauh jarak sesaran ladung 2 daripada titik tengah, maka makin besar ladung * kehilangan tenaga untuk menyesarkannya ke jarak yang sama dengan sesaran ladung 2. Gal ini kerana makin jauh sesaran ladung 2 dari titik tengah, maka makin besar sudut bukaan men<an<ang ladung 2. Eni menyebabkan daya unggul ladung 2 semakin rendah.
aya ladung 2: H 25 = 0 25 <os (
Jika sudut bukaan sesaran ladung 2 ,( semakin besar, maka daya unggul H 25 yang dihasilkan semakin rendah.
*erikut merupakan urutan perpindahan tenaga dari ladung 2 ke ladung *. 0enaga Beupayaan I2 0enaga Binetik I2
0enaga Binetik I* K 0enaga Gaba I* K 0enaga *unyi I* 0enaga Beupayaan I*
aripada dapatan analisis data, kita dapat simpulkan baha7a untuk membuktikan eksperimen ini mengikuti prinsip keabadian tenaga momentum linear yang paling ideal, sesaran ladung 2 dari titik tengah adalah diantara @?<m ke ?<m. Gal ini kerana jika semakin rendah
nilai #
Z ' n +1
Z ' n $!, maka semakin tinggi kesahan eksperimen ini mengikut prinsip keabadian
tenaga momentum linear.
0erdapat ralat yang berlaku semasa menjalankan eksperimen ini. 2ntaranya
ialah-1. emasa menyesarkan ladung 2 daripada titik tengah, kedudukan mata tidak serenjang dengan ba<aan pembaris. Ralat paralla8 berlaku.
!. Pembaris yang digunakan tidak <ukup panjang untuk mengukur sesaran bagi ladung 2 dan ladung *. Pembaris berlainan digunakan untuk mendapatkan sesaran ladung. Ralat si&ar berlaku.
;. Plastisin yang digunakan telah lama dan telah kehilangan sensitiitinya, dimana selepas ladung 2 melanggar ladung *, mereka tidak bergerak bersamasama.
Ralat yang berlaku boleh diatasi dengan langkahlangkah
tersebut-1. Pastikan kedudukan mata semasa memba<a skala pada pembaris adalah serenjang. Jika tidak dapat melihat dengan tepat, gunakan pembaris untuk mendapatkan ba<aan yang tepat.
!. Pembaris yang perlu digunakan semasa menjalankan eksperimen haruslah. Jika tidak <ukup panjang, <ari pembaris yang sama seperti pembaris yang digunakan dan susun dengan rapi, semak sama ada terdapat ralat si&ar atau tiada. Pastikan tiada ralat si&ar hadir, barulah eksperimen dijalankan.
;. 9unakan plastisin yang baharu dan mempunyai sensitiiti yang tinggi. imana ladung 2 dan ladung * akan bergergerak bersamasama selepas perlanggaran berlaku.
Perlanggaran kenal Perlanggaran tak kenal Jumlah momentum adalah tetap Jumlah momentum adalah tetap Jumlah tenaga kinetik adalah tetap Jumlah tenaga kinetik tidak tetap, kerana
sebahagian daripadanya akan dipindahkan kepada tenaga lain seperti haba Jumlah tenaga adalah tetap Jumlah tenaga adalah tetap
Jadual ;: Perbandingan perlanggaran kenyal dan perlanggaran tak kenyal.
Kesimpulan
Gipothesis diterima. 0enaga bagi satu perlanggaran di antara dua jasad yang berjisim sama diabadikan. Jika terdapat kehilangan tenaga, ini kerana tenaga tersebut dipindah kepada tenaga haba dan tenaga bunyi. elain itu, tenaga juga digunakan dalam mengatasi daya rintangan udara.
Re(leksi
ejuta kesyukuran kepada 0uhan kerana dengan i%in dan rahmatLya dapatlah saya sempurnakan amali &i%ik ! ini. ebelum melangkah ke intipati re&leksi seterusnya, terlebih dahulu saya ingin mengu<apkan jutaan terima kasih kepada pensyarah pembimbing amali &i%ik !, Pn. 'o7 Bee un kerana telah banyak menyumbangkan jasa dalam memberikan tunjuk ajar sepanjang amali ini dijalankan. Bomitmen beliau yang tinggi dalam memastikan setiap dari kami dapat mengikuti interaksi dengan berkesan telah mendorong saya dan rakanrakan untuk turut memberikan kerjasama yang maksimum. 0idak lupa juga kepada rakanrakan sekelas yang sudi berkongsi dan bertukartukar maklumat sepanjang proses menyiapkan amali &i%ik ! ini.
2mali &i%ik ! merupakan satu amali yang men<abar. emasa amali, kami dibahagikan kepada tiga kumpulan. 2hli kumpulan saya terdiri daripada saya, /rma dan 2ri&&. etiap ahli dalam kumpulan perlu bekerjasama untuk menyediakan radas, kerana kami perlu menambah ketinggian kaki retort. Botakkotak ke<il telah kami gunakan untuk menambahkan ketinggian kaki retort. isini saya dapat rasakan baha7a semangat berpasukan kami sangat tinggi. Bami saling bertukar pendapat bagaimana melaksanakan amali ini. Bami saling menghormati
keputusan antara satu sama lain dan menerimanya dengan hati yang terbuka senghinggalah mendapat kata putus yang dipersetujui bersama. Bami tidak menyisihkan sesiapa dalam kumpulan kami. *oleh dikatakan baha7a semangat berpasukan dalam diri saya dipupuk melalui amali ini.
emasa menjalankan amali ini saya mendapati baha7a semua objek di dunia mempunyai tenaga. 2ntara tenaga yang telah saya pelajari dalam amali ini adalah tenaga kinetik, tenaga keupayaan, tenaga haba dan tenaga bunyi. 0enaga ini tidak dapat dihapuskan tetapi ianya boleh dipindahkan dari satu bentuk tenaga ke tenaga yang lain. Melalui prinsip keabadian tenaga, tenaga itu tidak boleh dibuat mahupun dihapuskan. Melalui amali ini, ia membolehkan saya lebih memahami dengan lebih dalam apa yang diajarkan oleh <ikgu se<ara teori dikelas.
elain itu, saya telah belajar bagaimana untuk mengimproisasikan benda persekitaraan untuk dijadikan alat untuk amali. Fontohnya, kami menggunakan kotak untuk meletakkan kaki retort kami untuk membolehkan ladung tidak men<apai lantai. Baki retort yang rendah menyukarkan kami untuk menyangkutkan ladung pada pembaris kayu. Botak digunakan untuk meninggikan kaki retort tersebut. elain itu, kami menggunakan da7ai sebagai tempat untuk mengikat benang ladung. *enang ladung agak sukar untuk disangkutkan pada permukaan pembaris kayu yang lebar. engan bantuan daripada <ikgu, kami berjaya menyangkutkan pemberat pada pembaris kayu dengan mudah.
2pabila berjaya menyiapkan amali &i%ik ! ini, saya dapat simpulkan baha7a amali merupakan satu amali yang men<abar dan menarik. aya diajar bagaimana untuk berkerjasama dalam pasukan, bagaimana untuk mengimproisasikan objek sekeliling dan juga mendapat ilmu pengetahuan tentang prinsip keabadian momentum linear. 2ntara kelemahan dan kekangan yang saya hadapi semasa menjalankan eksperimen ini adalah yang pertama ialah masalah internet yang sangat lambat dan melengahkan masa saya men<ari maklumat tambahan semasa membuat laporan amali. eterusnya ialah saya kurang mahir dalam memilih maklumat yang releen maklumat di internet. Justeru itu, saya berharap agar kesilapan dan kelemahan saya dalam menyiapkan amali ini akan menjadi pengajaran dan iktibar kepada saya untuk memperbaiki diri pada masa akan datang. ekian terima kasih.
Rujukan
Ginder, . . #n.d.$. Physi<s Entera<ties: Momentum and Follisions. iambil pada !Ahb Hebruari !?1A daripada http:4477.physi<s<lassroom.<om4Physi<s Entera<ties4MomentumandFollisions .
Je7ett, J. ., N er7ay, R. 2. #!??>$. Physi<s &or <ientists and /ngineers #Ath ed.$. *elmont, F2, U2: 0homson 'earning, En<.
Mohd Dain bin Mohd Hakrul. #n.d.$. Momentum dan keabadian momentum. iambil pada !Ahb Hebruari !?1A daripada http:44i&i%ik.tripod.<om4momentum.html .
alker, J. . #!??@$. Physics #!nd ed.$. Upper addle Rier, Le7 Jersey: Pearson /du<arion. En<.
Lampiran
9ambar@: Pembaris dilaraskan ke ?<m serenjang dengan kedudukan pegun ladung.
9ambar : 'adung disesarkan pada jarak 6?<m daripada titik tengah, pembaris tambahan diperlukan kerana panjang pembaris tidak meng<ukupi.
