Langkau ke kandungan
Fizik · Tingkatan 6 (STPM Physics) · Dynamics

3.3 Elastic and inelastic collisions

Unit ini menerangkan dan membezakan perlanggaran kenyal (elastic collision) dan tidak kenyal (inelastic collision), serta menyelesaikan masalah perlanggaran dalam satu dan dua dimensi.

  • STPM
  • 3 SP
  • 12 latihan
  • Percuma
Belajar & latih secara interaktifSemua unit Fizik STPM

SP 3.3.1Explain elastic and inelastic collisions;

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

Untuk guru: kata tugas Explain (Menerangkan)

Calon perlu menerangkan perlanggaran kenyal dan tidak kenyal dari segi keabadian momentum dan tenaga kinetik (tanpa konsep pekali kebolehkembalian).

  1. IsiPerlanggaran kenyal
    Huraian

    Momentum dan tenaga kinetik kedua-duanya abadi; tiada tenaga kinetik bertukar kepada bentuk lain.

    Contoh

    Perlanggaran antara molekul gas unggul, atau dua bola biliard yang hampir kenyal.

  2. IsiPerlanggaran tidak kenyal
    Huraian

    Momentum abadi tetapi tenaga kinetik berkurang kerana sebahagian bertukar kepada haba, bunyi dan ubah bentuk; jika jasad bercantum ia tidak kenyal sempurna.

    Contoh

    Peluru terbenam dalam bongkah kayu dan bergerak bersama.

Peta buih bergandaPerlanggaran kenyal berbanding tidak kenyal

Kenyal (elastic)Tenaga kinetik abadiLaju relatif menghampiri = laju relatif menjauhiJasad terpisah selepas perlanggaranCth: perlanggaran molekul gas unggul
PersamaanMomentum linear abadiJumlah tenaga abadi
Tidak kenyal (inelastic)Tenaga kinetik tidak abadi; sebahagian menjadi haba, bunyi, ubah bentukLaju relatif menjauhi < laju relatif menghampiriTidak kenyal sempurna (perfectly inelastic): jasad bercantumCth: kemalangan kereta, peluru terbenam dalam bongkah
SP 3.3.1SP 3.3.2

SP 3.3.2Distinguish between elastic and inelastic collisions;

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

Untuk guru: kata tugas Distinguish (Membezakan)

Calon perlu membezakan perlanggaran kenyal dan tidak kenyal berdasarkan persamaan dan perbezaan, terutamanya dengan membandingkan tenaga kinetik sebelum dan selepas.

  1. IsiPersamaan
    Huraian

    Kedua-duanya mematuhi keabadian momentum linear dan keabadian jumlah tenaga.

    Contoh

    Dalam kedua-dua jenis, m₁u₁ + m₂u₂ = m₁v₁ + m₂v₂.

  2. IsiPerbezaan: tenaga kinetik
    Huraian

    Kenyal: KE selepas = KE sebelum. Tidak kenyal: KE selepas < KE sebelum.

    Contoh

    Bola 1.0 kg 6.0 m s⁻¹ dengan bola pegun, selepas itu kedua-dua 3.0 m s⁻¹: KE 18 J menjadi 9.0 J, maka tidak kenyal.

JadualPersamaan perlanggaran

JenisPersamaan yang digunakan
Kenyalm₁u₁ + m₂u₂ = m₁v₁ + m₂v₂ dan ½m₁u₁² + ½m₂u₂² = ½m₁v₁² + ½m₂v₂² (atau u₁ − u₂ = v₂ − v₁)
Tidak kenyalm₁u₁ + m₂u₂ = m₁v₁ + m₂v₂; KE akhir < KE awal
Tidak kenyal sempurnam₁u₁ + m₂u₂ = (m₁ + m₂)v
Dua dimensi∑pₓ sebelum = ∑pₓ selepas; ∑p_y sebelum = ∑p_y selepas
SP 3.3.2SP 3.3.3

SP 3.3.3Solve problems involving collisions between bodies in one and two dimensions.

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

Untuk guru: kata tugas Solve (Menyelesaikan)

Calon perlu menyelesaikan masalah perlanggaran satu dan dua dimensi dengan keabadian momentum (dan keabadian KE bagi kenyal).

  1. IsiSatu dimensi
    Huraian

    Tulis keabadian momentum dengan tanda arah; bagi kenyal tambah persamaan KE; bagi bercantum guna (m₁ + m₂)v.

    Contoh

    Jasad 3.0 kg pada 4.0 m s⁻¹ bercantum dengan 1.0 kg pegun: v = 3.0 m s⁻¹; KE hilang 6.0 J.

  2. IsiDua dimensi
    Huraian

    Abadikan momentum pada paksi x dan paksi y secara berasingan, kemudian gabungkan komponen untuk magnitud dan arah.

    Contoh

    Jasad 2.0 kg ke timur 3.0 m s⁻¹ bercantum dengan 2.0 kg ke utara 4.0 m s⁻¹: p = 10 kg m s⁻¹, v = 2.5 m s⁻¹ pada 53.1° dari timur.

Peta alirContoh 1D: perlanggaran tidak kenyal sempurna

  1. Jasad 2.0 kg pada 3.0 m s⁻¹ melanggar jasad 1.0 kg yang pegun dan bercantum
  2. Momentum: 2.0 × 3.0 = 3.0v → v = 2.0 m s⁻¹
  3. KE awal = ½ × 2.0 × 3.0² = 9.0 J
  4. KE akhir = ½ × 3.0 × 2.0² = 6.0 J
  5. Kehilangan KE = 3.0 J (perlanggaran tidak kenyal)
SP 3.3.3

Peta alirContoh 1D kenyal: jisim sama

  1. Bola A 1.0 kg pada 4.0 m s⁻¹ melanggar bola B 1.0 kg yang pegun secara kenyal
  2. Momentum: 4.0 = v_A + v_B
  3. Laju relatif: 4.0 − 0 = v_B − v_A
  4. Selesaikan: v_B = 4.0 m s⁻¹, v_A = 0
  5. Jisim sama dalam perlanggaran kenyal saling bertukar halaju
SP 3.3.3

Peta alirContoh 2D: jasad bercantum

  1. Jasad 2.0 kg bergerak ke timur 3.0 m s⁻¹; jasad 2.0 kg bergerak ke utara 4.0 m s⁻¹; bercantum
  2. Momentum x: 2.0 × 3.0 = 6.0 kg m s⁻¹; momentum y: 2.0 × 4.0 = 8.0 kg m s⁻¹
  3. Jumlah momentum = √(6.0² + 8.0²) = 10 kg m s⁻¹
  4. v = 10/4.0 = 2.5 m s⁻¹
  5. Arah: tan⁻¹(8.0/6.0) = 53.1° dari timur ke utara
SP 3.3.3

Ingat: mnemonik & kad imbas

Mnemonik

KTKA
Kenyal: Tenaga Kinetik Abadi.

Kad imbas

Perlanggaran kenyal
Momentum dan tenaga kinetik abadi
Perlanggaran tidak kenyal sempurna
Jasad bercantum, KE hilang maksimum
Cara membezakan jenis perlanggaran
Bandingkan KE sebelum dan selepas
Perlanggaran 2D
Abadikan momentum pada paksi x dan y secara berasingan
Jisim sama, kenyal, satu pegun
Halaju bertukar

Semak kefahaman

  1. Nyatakan dua kuantiti yang abadi dalam perlanggaran kenyal (elastic collision). (SP 3.3.1)

    Lihat jawapan

    Momentum linear dan tenaga kinetik (kinetic energy) kedua-duanya abadi; jumlah tenaga juga abadi.

  2. Nyatakan satu persamaan antara perlanggaran kenyal dan perlanggaran tidak kenyal. (SP 3.3.2)

    Lihat jawapan

    Kedua-duanya mematuhi prinsip keabadian momentum linear, dan jumlah tenaga keseluruhan juga abadi.

  3. Jasad 4.0 kg pada 5.0 m s⁻¹ melanggar dan bercantum dengan jasad 1.0 kg yang pegun. Hitung halaju sepunya dan kehilangan tenaga kinetik. (SP 3.3.3)

    Lihat jawapan

    4.0 × 5.0 = 5.0v, v = 4.0 m s⁻¹. KE awal = ½ × 4.0 × 5.0² = 50 J; KE akhir = ½ × 5.0 × 4.0² = 40 J; kehilangan = 10 J.

12 soalan latihan pelbagai aras, kad imbas dan Kad Tahniah ada dalam mod interaktif.

Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
  1. Mengingat

    Aktiviti: Murid menulis takrif perlanggaran kenyal dan tidak kenyal, menyatakan kuantiti yang abadi dalam setiap jenis dalam 8 minit.

    Bukti hasil kerja: Takrif ringkas; semak momentum dan tenaga kinetik.

    SP disasar: 3.3.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat
  2. Memahami

    Aktiviti: Dalam pasangan, murid membezakan kedua-dua jenis perlanggaran dengan jadual berdasarkan momentum, tenaga kinetik dan bentuk jasad selepas perlanggaran.

    Bukti hasil kerja: Jadual perbandingan dan semakan lisan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.

    SP disasar: 3.3.1, 3.3.2 · Latihan sepadan: aras Memahami
  3. Mengaplikasi

    Aktiviti: Murid mengira halaju akhir dua troli yang berlanggar kenyal dan melekat (tidak kenyal sempurna) dalam satu dimensi dan nisbah kehilangan tenaga kinetik.

    Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit dan semakan pengabadian momentum.

    SP disasar: 3.3.3 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi
  4. Menganalisis

    Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis perlanggaran dua dimensi bola biliard menggunakan komponen x dan y momentum, lalu menentukan sama ada kenyal atau tidak.

    Bukti hasil kerja: Pengiraan komponen dan kesimpulan jenis perlanggaran.

    SP disasar: 3.3.2, 3.3.3 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
  5. Menilai

    Aktiviti: Murid menilai data ujian perlanggaran kenderaan, menentukan peratus tenaga kinetik hilang dan menjustifikasi jenis perlanggaran serta kesan kepada kerosakan.

    Bukti hasil kerja: Laporan penilaian dengan peratus kehilangan tenaga.

    SP disasar: 3.3.2, 3.3.3 · Latihan sepadan: aras Menilai

Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan

Siapkan unit ini dalam mod interaktif untuk mendapat bintang, anggaran TP dan Kad Tahniah. Siapkan semua 109 unit Fizik STPM untuk Sijil Penghargaan SistemGuru.My.

Belajar & latih secara interaktifSemua unit Fizik STPM

Unit lain dalam Dynamics

  1. 3.1 Newton’s laws of motion
  2. 3.2 Linear momentum and its conservation
  3. 3.3 Elastic and inelastic collisions
  4. 3.4 Frictional forces