Set ini mencampurkan lima kemahiran daripada kerja, tenaga dan kecekapan: daya berbanding tenaga, kerja yang dilakukan, simpanan tenaga, kecekapan dan penerangan kehilangan tenaga. Semua soalan dan data ditulis khas untuk latihan, bukan diambil daripada mana-mana kertas lepas.
Ambil g = 10 N/kg sepanjang set ini. Cuba setiap soalan di atas kertas dahulu, tulis unit dalam setiap jawapan, kemudian buka jawapan berlangkah. Catat soalan yang tersilap, dan log kesilapan dan baris ujian semula boleh membantu anda mengasingkannya mengikut jenis kesilapan.
Soalan, dari mudah ke sukar
Q1. Antara yang berikut, yang mana daya dan yang mana tenaga: 50 N, 50 J, 12 N, 3 kJ?
Lihat jawapan
Newton mengukur daya, maka 50 N dan 12 N ialah daya. Joule dan kilojoule mengukur tenaga, maka 50 J dan 3 kJ ialah tenaga. Ingat bahawa 3 kJ = 3000 J.
Q2. Seorang murid menolak dinding dengan daya 300 N selama sepuluh saat. Dinding tidak bergerak. Berapakah kerja yang dilakukan ke atas dinding?
Lihat jawapan
Dinding tidak bergerak, jadi jarak yang digerakkan mengikut arah daya ialah 0 m. Kerja = 300 × 0 = 0 J. Otot murid tetap memindahkan tenaga kimia kepada tenaga terma, tetapi dinding tidak menerima tenaga.
Q3. Daya 80 N menggerakkan sebuah kereta luncur 6.5 m mengikut arah daya. Kira kerja yang dilakukan.
Lihat jawapan
W = Fd = 80 × 6.5 = 520 J. Semak: 80 × 6 = 480, campur 80 × 0.5 = 40, jumlah 520.
Q4. Kotak 4.0 kg diangkat pada laju tetap dari lantai ke rak setinggi 1.2 m. Berapakah kerja yang dilakukan ke atas kotak?
Lihat jawapan
Daya angkat = berat = 4.0 × 10 = 40 N. Kerja = 40 × 1.2 = 48 J. Ini juga pertambahan tenaga keupayaan graviti, mgh = 4.0 × 10 × 1.2 = 48 J.
Q5. Daya 25 N menolak troli sejauh 80 cm. Kira kerja yang dilakukan.
Lihat jawapan
Tukar: 80 cm = 0.80 m. W = 25 × 0.80 = 20 J. Menggunakan 80 terus akan memberi 2000, yang salah sebanyak faktor 100.
Q6. Baldi 0.80 kg dinaikkan 2.5 m. Kemudian ia dilepaskan dan jatuh bebas. Dengan mengabaikan rintangan udara, cari (a) tenaga keupayaan graviti yang diperoleh dan (b) laju sebelum ia menghentam tanah.
Lihat jawapan
(a) mgh = 0.80 × 10 × 2.5 = 20 J.
(b) Semua 20 J menjadi tenaga kinetik: 20 = ½ × 0.80 × v² = 0.40 × v². Maka v² = 50 dan v = √50 = 7.1 m/s (2 angka bererti).
Q7. Kereta roller coaster berjisim 500 kg bermula dari rehat di atas bukit 20 m di atas titik terendah landasan. Abaikan geseran, cari lajunya di titik terendah.
Lihat jawapan
GPE yang hilang = 500 × 10 × 20 = 100 000 J. Ini sama dengan KE di titik terendah: 100 000 = ½ × 500 × v² = 250 × v². Maka v² = 400 dan v = 20 m/s. Perhatikan jisim terbatal, kerana v² = 2gh = 2 × 10 × 20 = 400.
Q8. Motor elektrik menerima 240 J dan memberi 180 J tenaga kinetik berguna. Cari kecekapan dan tenaga terbazir.
Lihat jawapan
Kecekapan = 180 ÷ 240 = 0.75 = 75%. Tenaga terbazir = 240 − 180 = 60 J.
Q9. Sebuah kren mengangkat beban 250 kg setinggi 12 m menggunakan 48 kJ tenaga elektrik. Kira kecekapannya.
Lihat jawapan
Tenaga berguna = mgh = 250 × 10 × 12 = 30 000 J = 30 kJ. Input = 48 kJ. Kecekapan = 30 ÷ 48 = 0.625 = 62.5%. Kedua-dua kuantiti dalam kJ di sini, jadi unit sepadan.
Q10. Sebuah mesin berkecekapan 35% dan menerima tenaga pada kadar 2.0 kW. Cari (a) kuasa output berguna dan (b) tenaga output berguna dalam 60 s.
Lihat jawapan
(a) Input = 2.0 kW = 2000 W. Kuasa berguna = 0.35 × 2000 = 700 W.
(b) Tenaga = kuasa × masa = 700 × 60 = 42 000 J (42 kJ).
Q11. Bola 0.25 kg dijatuhkan dari 2.0 m dan melantun ke 1.5 m. Kira tenaga yang dipindahkan ke simpanan terma dan bunyi dalam lantunan itu, dan kecekapan lantunan.
Lihat jawapan
GPE awal = 0.25 × 10 × 2.0 = 5.0 J. GPE lantunan = 0.25 × 10 × 1.5 = 3.75 J. Tenaga dipindahkan ke terma dan bunyi = 5.0 − 3.75 = 1.25 J. Kecekapan = 3.75 ÷ 5.0 = 0.75 = 75%.
Q12. Seorang murid menulis: “Brek menghabiskan tenaga kinetik kereta.” Tulis semula ayat itu supaya menjadi fizik yang betul.
Lihat jawapan
“Geseran dalam brek memindahkan tenaga kinetik kereta ke simpanan terma pad brek, cakera dan persekitaran, dan sebahagian kepada bunyi. Jumlah tenaga tidak berubah, tetapi tenaga terma itu tersebar dan tidak berguna.”
Jika anda tersilap
| Apa yang tidak kena | Soalan | Kembali ke |
|---|---|---|
| Mencampurkan N dan J, atau menyatakan kerja dilakukan tanpa gerakan | Q1, Q2 | Bezakan pemindahan tenaga daripada daya |
| Jarak salah, unit tidak ditukar, jisim digunakan sebagai daya | Q3, Q4, Q5 | Kira kerja sepanjang sesaran |
| Lupa menguasaduakan laju atau menggunakan simpanan yang salah | Q6, Q7 | Jejak simpanan tenaga dalam sistem ringkas |
| Mencampurkan unit atau menyongsangkan pecahan kecekapan | Q8, Q9, Q10 | Kira kecekapan dengan kuantiti yang konsisten |
| Menulis bahawa tenaga hilang atau habis digunakan | Q11, Q12 | Terangkan kehilangan tenaga tanpa mengatakan tenaga lenyap |
Apa yang patut saya lakukan seterusnya?
Buat semula soalan yang tersilap selepas sehari, dengan set nombor baharu yang anda reka sendiri. Apabila set ini terasa mantap, teruskan ke kuasa dan sumber tenaga.
Guru dalam tuisyen Fizik dalam talian satu dengan satu boleh menyemak langkah kerja anda dan mencadangkan apa yang patut dilatih seterusnya.