Langkau ke kandungan
Fizik · Tingkatan 6 (STPM Physics) · Deformation of Solids

9.1 Stress and strain

Unit ini mentakrifkan tegasan (stress) dan terikan (strain) bagi dawai atau tali kenyal yang diregangkan, serta menggunakan rumus tegasan = F/A dan terikan = Δℓ/ℓ.

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

SP 9.1.1Define stress and strain for a stretched wire or elastic string;

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

Untuk guru: kata tugas Define (Mentakrifkan)

Calon perlu mentakrifkan tegasan dan terikan bagi dawai yang diregang atau tali kenyal.

  1. IsiTegasan (stress)
    Huraian

    Tegasan ialah daya tegangan per unit luas keratan rentas: σ = F/A. Unit Pa (N m⁻²).

    Contoh

    Dawai luas 1.0 × 10⁻⁶ m² ditarik 50 N: σ = 5.0 × 10⁷ Pa.

  2. IsiTerikan (strain)
    Huraian

    Terikan ialah pemanjangan per unit panjang asal: ε = Δℓ/ℓ. Tiada unit.

    Contoh

    Tali kenyal 0.50 m memanjang 0.10 m: ε = 0.20.

IstilahTakrif

Tegasan tegangan (tensile stress), σ
Daya tegangan per unit luas keratan rentas: σ = F/A. Unit Pa atau N m⁻².
Terikan tegangan (tensile strain), ε
Pemanjangan per unit panjang asal: ε = Δℓ/ℓ. Tiada unit (nisbah dua panjang).
Luas keratan rentas (cross-sectional area), A
Bagi dawai berdiameter d: A = πd²/4 = πr².
SP 9.1.1

Peta buih bergandaTegasan berbanding terikan

Tegasanσ = F/AUnit Pa (N m⁻²)Punca (sebab) ubah bentuk
PersamaanMenerangkan ubah bentuk dawai atau tali kenyal yang diregangkanBertambah apabila daya regangan bertambah
Terikanε = Δℓ/ℓTiada unitKesan (akibat) ubah bentuk
SP 9.1.1

SP 9.1.2Use the formulae stress = F/A and strain = Δℓ/ℓ.

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

Untuk guru: kata tugas Use (Menggunakan)

Calon perlu menggunakan tegasan = F/A dan terikan = Δℓ/ℓ dalam pengiraan, dengan unit SI.

  1. IsiLuas daripada diameter
    Huraian

    A = πr² = πd²/4. Tukar mm kepada m dahulu.

    Contoh

    Diameter 0.40 mm, F = 20 N: A = 1.26 × 10⁻⁷ m², σ = 1.59 × 10⁸ Pa.

  2. IsiTerikan
    Huraian

    Tukar pemanjangan dan panjang kepada unit sama.

    Contoh

    Dawai 2.0 m memanjang 0.50 mm: ε = 2.5 × 10⁻⁴.

Peta alirContoh: mengira tegasan dan terikan

  1. Dawai panjang 2.0 m, luas keratan rentas 1.0 × 10⁻⁶ m², ditarik daya 50 N dan memanjang 0.50 mm.
  2. Tegasan σ = F/A = 50 N ÷ (1.0 × 10⁻⁶ m²) = 5.0 × 10⁷ Pa
  3. Tukar pemanjangan: Δℓ = 0.50 mm = 0.50 × 10⁻³ m
  4. Terikan ε = Δℓ/ℓ = 0.50 × 10⁻³ m ÷ 2.0 m = 2.5 × 10⁻⁴ (tiada unit)
SP 9.1.2

Peta alirContoh: dawai diberi diameter

  1. Dawai berdiameter 0.40 mm ditarik daya 20 N.
  2. Jejari r = 0.20 mm = 0.20 × 10⁻³ m
  3. A = πr² = π(0.20 × 10⁻³ m)² = 1.26 × 10⁻⁷ m²
  4. σ = F/A = 20 N ÷ 1.26 × 10⁻⁷ m² = 1.59 × 10⁸ Pa
SP 9.1.2

Tahukah andaTahukah anda

Kesilapan lazim ialah menggunakan diameter sebagai jejari. Jika diameter digunakan, luas menjadi 4 kali ganda dan tegasan yang dikira menjadi 1/4 daripada nilai sebenar.

SP 9.1.2

Ingat: mnemonik & kad imbas

Mnemonik

TDL
Tegasan = Daya ÷ Luas.
TPP
Terikan = Pemanjangan ÷ Panjang asal.

Kad imbas

Takrif tegasan
Daya per unit luas keratan rentas, σ = F/A
Takrif terikan
Pemanjangan per unit panjang asal, ε = Δℓ/ℓ
Unit tegasan
Pa atau N m⁻²
Unit terikan
Tiada unit
Luas dawai berdiameter d
A = πd²/4

Semak kefahaman

  1. Takrifkan tegasan (stress) bagi dawai yang diregang. (SP 9.1.1)

    Lihat jawapan

    Tegasan ialah daya tegangan per unit luas keratan rentas dawai, σ = F/A.

  2. Dawai dengan luas keratan rentas 2.0 × 10⁻⁶ m² ditarik dengan daya 300 N. Hitung tegasan dalam dawai. (SP 9.1.2)

    Lihat jawapan

    σ = F/A = 300/(2.0 × 10⁻⁶) = 1.5 × 10⁸ Pa.

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 tegasan dan terikan, rumus F/A dan Δℓ/ℓ serta unit (Pa, tanpa unit) dalam kad semakan 8 minit.

    Bukti hasil kerja: Kad semakan; semak unit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.

    SP disasar: 9.1.1, 9.1.2 · Latihan sepadan: aras Mengingat
  2. Memahami

    Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan mengapa wayar nipis lebih mudah putus daripada wayar tebal pada beban sama menggunakan konsep tegasan.

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

    SP disasar: 9.1.1 · Latihan sepadan: aras Memahami
  3. Mengaplikasi

    Aktiviti: Murid mengira tegasan dan terikan wayar keluli yang diregangkan oleh beban tertentu dengan data panjang dan diameter.

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

    SP disasar: 9.1.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi
  4. Menganalisis

    Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis eksperimen menyukat pemanjangan wayar dengan beban berbeza dan memplot graf F melawan Δℓ serta kecerunannya.

    Bukti hasil kerja: Graf dan kesimpulan hubungan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.

    SP disasar: 9.1.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
  5. Menilai

    Aktiviti: Murid menilai pilihan kabel keluli tebal atau nipis untuk menggantung papan tanda, menggunakan pengiraan tegasan dan faktor keselamatan.

    Bukti hasil kerja: Pengiraan dan justifikasi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.

    SP disasar: 9.1.2 · 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 Deformation of Solids

  1. 9.1 Stress and strain
  2. 9.2 Force against extension graph and stress against strain graph
  3. 9.3 Strain energy