Langkau ke kandungan
Fizik · Tingkatan 6 (STPM Physics) · Rotation of Rigid body

7.2 Moment of inertia

Unit ini mentakrifkan momen inersia (moment of inertia) sebagai ukuran rintangan jasad terhadap perubahan gerakan putaran dan mengiranya bagi sistem zarah menggunakan I = ∑mr².

  • STPM
  • 2 SP
  • 11 latihan
  • Percuma

SP 7.2.1Define moment of inertia;

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

Untuk guru: kata tugas Define (Mentakrifkan)

Calon perlu mentakrifkan momen inersia sebagai ∑mr² terhadap suatu paksi (momen inersia bentuk lain diberi dalam soalan).

  1. IsiTakrif
    Huraian

    Momen inersia I terhadap suatu paksi ialah hasil tambah jisim setiap zarah didarab dengan kuasa dua jarak serenjangnya dari paksi: I = ∑mᵢrᵢ². Unit kg m².

    Contoh

    Zarah 2.0 kg pada 0.50 m dari paksi: I = 0.50 kg m².

  2. IsiMaksud fizik
    Huraian

    I ialah ukuran rintangan jasad terhadap perubahan halaju sudut; ia bergantung pada jisim, agihan jisim dan kedudukan paksi.

    Contoh

    Roda berjisim di rim lebih sukar dipusingkan daripada cakera sama jisim (I cakera = ½MR², diberi dalam soalan).

NotaTakrif momen inersia

Momen inersia (moment of inertia) I suatu jasad terhadap suatu paksi ialah hasil tambah hasil darab jisim setiap zarah dengan kuasa dua jarak serenjangnya dari paksi putaran: I = ∑mᵢrᵢ². Unitnya kg m². Ia mengukur rintangan jasad terhadap perubahan halaju sudut, sama seperti jisim dalam gerakan linear. Nilai I bergantung pada jisim, agihan jisim dan kedudukan paksi.

SP 7.2.1

Peta pokokFaktor yang mempengaruhi momen inersia

Momen inersia I
Jisim
  • Jisim lebih besar, I lebih besar
Agihan jisim
  • Jisim jauh dari paksi menyumbang lebih (r²)
  • Cincin mempunyai I lebih besar daripada cakera sama jisim dan jejari
Kedudukan paksi
  • Jasad sama, paksi berbeza, I berbeza
  • Rod terhadap hujung lebih besar daripada terhadap pusat
SP 7.2.1

JadualAnalogi linear dan putaran

Gerakan linearGerakan putaran
Jisim m (inersia linear)Momen inersia I = ∑mr²
Unit kgUnit kg m²
Bergantung pada jisim sahajaBergantung pada jisim, agihan dan paksi
SP 7.2.1

SP 7.2.2Use the equation I = ∑mr^2 to determine the moment of inertia for a system of particles.

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

Untuk guru: kata tugas Use (Menggunakan)

Calon perlu menggunakan I = ∑mr² untuk menentukan momen inersia sistem zarah.

  1. IsiLangkah
    Huraian

    Kenal pasti paksi, ukur jarak serenjang setiap zarah dari paksi, kira mr² setiap zarah dan jumlahkan.

    Contoh

    2.0 kg pada 0.50 m dan 3.0 kg pada 0.20 m: I = 0.50 + 0.12 = 0.62 kg m².

  2. IsiKesan paksi
    Huraian

    Zarah di atas paksi menyumbang sifar. Paksi berlainan memberi I berlainan.

    Contoh

    Rod ringan 1.0 m, 0.50 kg di setiap hujung: paksi tengah I = 0.25 kg m²; paksi satu hujung I = 0.50 kg m².

Peta alirContoh: momen inersia sistem zarah

  1. Zarah 2.0 kg pada 0.50 m dan zarah 3.0 kg pada 0.20 m dari paksi.
  2. I = ∑mr² = (2.0 kg)(0.50 m)² + (3.0 kg)(0.20 m)²
  3. I = 0.50 kg m² + 0.12 kg m² = 0.62 kg m²
  4. Rod ringan 1.0 m dengan jisim 0.50 kg di setiap hujung, paksi di tengah: I = 2(0.50 kg)(0.50 m)² = 0.25 kg m²
  5. Paksi di satu hujung: I = (0.50 kg)(0)² + (0.50 kg)(1.0 m)² = 0.50 kg m²
SP 7.2.2

Ingat: mnemonik & kad imbas

Mnemonik

JAP
Faktor momen inersia: Jisim, Agihan jisim, Paksi putaran.

Kad imbas

Takrif momen inersia
I = ∑mᵢrᵢ², jumlah jisim × kuasa dua jarak serenjang dari paksi
Unit SI momen inersia
kg m²
Mengapa jisim jauh dari paksi lebih penting?
Sumbangan berkadar dengan r²
I dua jisim m di hujung rod ringan panjang L, paksi tengah
I = 2m(L/2)² = mL²/2

Semak kefahaman

  1. Takrifkan momen inersia (moment of inertia) suatu jasad terhadap suatu paksi. (SP 7.2.1)

    Lihat jawapan

    Momen inersia ialah hasil tambah hasil darab jisim setiap zarah dengan kuasa dua jarak serenjangnya dari paksi, I = ∑mr².

  2. Zarah 4.0 kg berada 0.30 m dan zarah 1.0 kg berada 0.60 m dari paksi. Hitung momen inersia sistem. (SP 7.2.2)

    Lihat jawapan

    I = 4.0 × 0.30² + 1.0 × 0.60² = 0.36 + 0.36 = 0.72 kg m².

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

Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
  1. Mengingat

    Aktiviti: Murid menyatakan takrif momen inersia dan unit kg m² serta menyenaraikan faktor yang mempengaruhinya dalam 8 minit.

    Bukti hasil kerja: Takrif dan senarai faktor; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.

    SP disasar: 7.2.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat
  2. Memahami

    Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan mengapa momen inersia bergantung kepada taburan jisim berbanding paksi putaran dengan contoh peragawan memegang tongkat.

    Bukti hasil kerja: Penerangan lisan dengan contoh; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.

    SP disasar: 7.2.1 · Latihan sepadan: aras Memahami
  3. Mengaplikasi

    Aktiviti: Murid mengira momen inersia sistem empat jisim titik pada sudut segi empat tepat pada dua paksi berbeza dengan I = Σmr².

    Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.

    SP disasar: 7.2.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi
  4. Menganalisis

    Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis kesan menukar paksi dan jarak jisim terhadap I, menggunakan jadual nilai, dan menyatakan corak.

    Bukti hasil kerja: Jadual nilai dan kesimpulan corak; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.

    SP disasar: 7.2.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis

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.

Unit lain dalam Rotation of Rigid body

  1. 7.1 Centre of mass and centre of gravity for a system of particles
  2. 7.2 Moment of inertia
  3. 7.3 Torque and angular acceleration
  4. 7.4 Angular momentum and conservation of angular momentum
  5. 7.5 Rotational kinetic energy