Prinsip Keabadian Tenaga

(a) Pernyataan Prinsip

Prinsip Keabadian Tenaga menyatakan tenaga tidakboleh dicipta atau dimusnahkan.Tenaga hanya boleh bertukar dari satu bentuk kesatu bentuk tenaga yang lain.Oleh itu jumlah tenaga adalah abadi(tetap)

(b) Contoh satu fenomena untuk menunjukkanbagaimana prinsip keabadian tenaga berlaku(Ayunan Bandul Ringkas)

Berdasarkan kepada prinsip keabadian tenaga maka jumlah tenaga pada A,B,C dan D adalah sama.Tetapi bentuk pada setiap kedudukan adalah berlainan iaitu pada A dan D bandul mempunyai tenaga keupayaan graviti, pada kedudukan C bandul mempunyai tenaga kinetik, manakala pada kedudukan B bandul mempunyai tenaga keupayaan graviti dan tenaga kinetik.Walau bagaimana pun lama kelamaan amplitud ayunan bandul semakin berkurangan dan bandul pegun kerana berlakunya proses pelembapan.Apabila dilakarkan graf tenaga melawan kedudukan bandul adalah seperti berikut:-

(c) Contoh-Contoh Pengiraan MelibatkanPrinsip Keabadian Tenaga

Contoh 1Seketul batu dilontar ke atas dengan halaju 20 ms-1.Berapakah tinggi maksimum yang dicapai olehbatu itu?

Penyelesaian

Contoh 2

Sebiji bola dilepaskan dari satu titik A yang tingginya 0.8 m supaya bola bergerak pada landasan melengkung yang licin.Berapakah halaju bola itu apabila tiba di titik B.

Penyelesaian

Contoh 3

PELAJARAN 9

Sebuah troli dilepaskan dari keadaan rehat pada titik Xpada landasan condong yang licin.Berapakah halajutroli apabila tiba di titik Y ?

Penyelesaian

Contoh 4

Sebiji bola bergerak dengan halaju 6 ms-1 manaikki satu landasan condong yang licin setinggi 1.5 m.Apabila tiba di titik B,berapakah halajunya.

Penyelesaian

Contoh 5

Sebuah spring yang panjang asalnya 14 cm.Apabila sebiji bola berjisim 20 g digunakan untuk memampatkan spring dengan daya 2N panjang spring menjadi 10 cm.Apabila bola itu dilepaskansemula berapakah halaju bola itu bergerak?

Penyelesaian

1 Pernyataan yang manakah adalah benar

TUTORIAL 9

mengenai prinsip keabadian tenaga ?

A Jumlah tenaga adalah abadiB Tenaga tidak boleh bertukar bentukC Tenaga boleh dicipta atau dimusnahkanD Semakin lama semakin berkurangan

jumlah tenaga

2

Rajah menunjukkan sebuah bandul ringkas

diayunkan bermula dari X.Graf yang manakah berikut adalah benar mengenai ayunan bandul tersebut?

3 Sebuah lori yang sedang bergerak mempunyai tenaga kinetik.Apabila lori itu diberhentikan,tenaga kinetiknya menjadi sifar.Ini disebabkan tenaga kinetik itu

A telah dilenyapkanB diguna untuk memberhenti loriC bertukar menjadi tenaga keupayaan

graviti D bertukar kepada tenaga haba akibat geseran

4

Sebuah troli dijatuhkan dari keadaan rehat pada landasan lengkung yang licin.Halaju troli semasa tiba di bawah landasan tersebut adalah

A 5 ms-1 B 7 ms-1 C 8 ms-1 D 9 ms-1 E 10 ms-1

5

Sebuah ladung berjisim 150 g disesarkan pada titik A dan kemudian dilepaskan.Berapakah halaju ladung pada titik B?

A 2 ms-1 B 3 ms-1C 2 ms-1 D 3 ms-1E 4 ms-1

6 Sebiji bola tenis berjisim 10.0 g dilontarkan ke atas dengan halaju 20 ms-1.Tinggi maksimum yang boleh dicapai oleh bola itu adalah

A 5.0 m B 10.0 mC 20.0 m D 40.0 mE 60.0 m

7

Sebiji bola berjisim 0.05 kg bergerak dengan halaju 6 ms-1 menaikki landasan kasar setinggi h ,menyebabkan halajunya berkurang menjadi 2 ms-1 .Berapakah nilai h ?

A 0.9 m B 1.0 mC 1.2 m D 1.4 mE 1.6 m

8

Sebuah troli yang bergerak dengan halaju8 ms-1 pada titik A menaikki landasan condong setinggi 1.95 m.Berapakah halajunya ketika berada di titik B ?

A 5.0 ms-1 B 5.6 ms-1 C 6.4 ms-1 D 8.0 ms-1 E 9.2 ms-1

9

Sebiji bola besi berjisim 0.08 kg diletakkan pada permukaan licin dan bersentuhan dengan sebuah

sping yang termampat.Apabila spring itu dilepaskan bola bergerak dengan halaju 5 ms-1 .Tenaga keupayaan kenyal yang tersimpan dalam spring semasa ia dimampatkan adalah

A 0.125 J B 0.50 JC 1.00 J D 1.25 JE 1.50 J

10 Sebuah spring mempunyai panjang asal 20 cm.Apabila diletakkan sebiji bola berjisim 0.1kg,panjangnya menjadi 14 cm.Spring itu kemudiannya dilepaskan menyebabkan bola naik setinggi h.Berapakah nilai h ?

A 6 cm B 4 cmC 3 cm D 2 cm

E 1 cm

11 Satu spring kenyal dimasukkan dalam satu tiub dan satu hujungnya dilekatkan sekepingpapan penahan yang jisimnya diabaikan.Sfera berjisim 0.1 kg diletakkan di atas papan penahan seperti rajah (a).Papan penahan kemudian ditolak dengan daya F dan jarak pemampatan x dihasilkan pada rajah(b).Graf F lawan x dilukis pada rajah (c).Berapakah halaju sfera logam itu apabila spring dilepaskan semula ketika jarak pemampatan adalah 20 cm ?

A 1 ms –1 B 2 ms-1 C 3ms-1 D 4 ms-1 E 6ms-1

12 Pernyataan yang manakah adalah benar mengenai prinsip keabadian tenaga?

A Tenaga boleh diciptaB Tenaga boleh dimusnahkanC Jumlah tenaga kinetik adalah abadiD Tenaga boleh bertukar dari satu bentuk ke

satu bentuk yang lain.

13

Pada kedudukan manakah bandul di atas mempunyai tenaga kinetik dan tenaga keupayaan graviti ?

A P B QC R D S

14 Pernyataan yang manakah benar mengenai rajah di atas?

A Halaju bola di A dan di C adalah samaB Jumlah tenaga pada semua kedudukan

adalah samaC Tenaga keupayaan graviti di A dan di E

adalah sama

D Tenaga kinetik di B adalah sama dengan tenaga keupayaan graviti di C

15 Satu jasad berjisim 2 kg berada setinggi 10 m dari permukaan bumi.Jasad itu kemudiannya dijatuhkan dari keadaan rehat.Pernyataan yang manakah berikut adalah benar?

A Daya yang bertindak pada jasad adalah 200 N

B Tenaga keupayaan graviti maksimum adalah 2000 J

C Tenaga kinetik maksimum adalah 2000 JD Pada tinggi 5 m tenaga jumlah keupayaan

graviti dan jumlah tenaga kinetik adalah sama.

16 Seketul batu berjisim 100 g dilontarkan tegak ke atas dengan halaju 30 ms-1 dari permukaan bumi.(a) Apakah jenis gerakan yang berlaku kepada

batu itu semasa gerakan ke atas.

....................................................................

(b) Berapakah halaju batu pada ketinggian maksimum?

....................................................................

(c) Hitungkan ketinggian maksimum yang dicapai oleh batu itu.

(d) Berapakah masa yang diambil oleh batu itu untuk jatuh semula ke permukaan bumi dari tinggi maksimum?

(e) Hitungkan tenaga keupayaan graviti pada tinggi maksimum.

(f) Hitungkan tenaga kinetik batu itu sejurus sebelum terkena permukaan bumi.

17

Rajah menunjukkan sebuah ladung A dan sfera logam B yang berjisim 2.5 kg dan 1.0 kg masing-masing.Ladung A diikat dengan tali tak kenyal yang panjangnya 2.0 m,manakala sfera logam B berada dalam keadaan pegun di Q iaitu pada permukaan kasar PS.Apabila ladung itu disesarkan setinggi 0.5m dan dilepaskan,ia akan terkena sfera logam B yang menyebabkan sfera logam B bergerak.

(a) (i) Berapakah tenaga kinetik sfera logam B apabila ia berlanggar dengan ladung A?

(ii) Kirakan halaju sfera logam B sebaik sahaja terkena ladung A?

(b) Jika sfera logam B tiba di R dengan halaju 3.0 ms-1 ,

(i) kirakan perubahan tenaga kinetik dari Q ke R.

(ii) mengapakah tenaga kinetik sfera logam B berkurangan bila tiba di R.............................................................

............................................................

(c) Selepas melintasi R,sfera logam terus bergerak sepanjang RS dan berhenti di S. Di S ia jatuh tegak ke lantai.Berapakah halajunya ketika ia menyentuh lantai jika tinggi permukaan kasar dari lantai ialah 5 m.

(d) Jika eksperimen dilakukan di permukaan bulan,apakah perubahan yang anda jangkakan kepada tenaga keupayaan graviti sfera logam B itu di S.

18

Sebuah troli berjisim 1 kg memampatkan sebuah spring yang dilekat pada dinding dengan daya yang bertambah dari 0 N ke 10 N.Graf daya lawan mampatan dihasilkan.(a) Nyatakan hubungan antara daya dan

jarak pemampatan.

.............................................................................(b) Apakah kuantiti yang diperolehi daripada

luas di bawah graf.

.............................................................................

(c) Semasa troli ditolak dengan daya 10N ia kemudian dilepaskan dan melanggar dengan satu troli berjsim 2 kg yang pegun.Kedua-duanya melekat selepas perlanggaran.(i) Berapakah halaju semasa troli berjisim 1kg itu dilepaskan.

(ii) Berapakah halaju kedua-dua troli selepas perlanggaran.

(d) Berapakah perubahan tenaga kinetik troli sebelum dan selepas perlanggaran.

19 (a) Seorang pemanah akan menghalakan anak panahnya secara mengufuk di atas sedikit daripada pusat sasaran.

(i) Apakah perubahan tenaga yang berlaku apabila anak panah itu

dilepaskan?

(ii) Terangkan mengapakah pemanah itu tidak menghalakan anak panahnya

secara mengufuk dan searas dengan pusat sasaran.

" Halaju anak panah yang dilepaskan akan bertambah apabila tali kenyal pada anak panah itu ditarik dengan lebih regang "

(iii) Dengan menggunakan radas seperti troli , tali kenyal , jangka masa detik , dan alat-alat lain , huraikan satu rangka eksperimen untuk menyiasat pernyataan di atas.