2.4 Prinsip Pascal
Anda akan memerihalkan prinsip Pascal, memahami sistem hidraulik sebagai pengganda daya, aplikasinya dan menyelesaikan masalah berkaitan.
SP 2.4.1Memerihalkan prinsip pemindahan tekanan dalam suatu bendalir yang tertutup.
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Memerihalkan
Murid perlu menerangkan bahawa tekanan pada bendalir tertutup dipindahkan secara seragam ke semua arah dan menyatakan prinsip Pascal.
- IsiPemerhatian omboh PascalHuraian
Apabila omboh ditolak, air memancut keluar sama kuat dari semua lubang pada bebola, menunjukkan tekanan dipindahkan seragam ke semua arah.
ContohPicagari dengan bebola berlubang: semua pancutan sama jauh.
- IsiPernyataan prinsip PascalHuraian
Tekanan yang dikenakan pada bendalir dalam ruang tertutup dipindahkan secara seragam ke seluruh bendalir itu.
ContohMemicit botol plastik tertutup berisi air: tekanan bertambah sama di semua bahagian botol.
NotaPrinsip Pascal
Prinsip Pascal menyatakan bahawa tekanan yang dikenakan pada bendalir dalam suatu ruang tertutup akan dipindahkan secara seragam ke semua arah dalam bendalir itu. Contoh: apabila omboh picagari yang berlubang di sekelilingnya ditolak, air memancut keluar sama kuat dari semua lubang.
SP 2.4.2Berkomunikasi mengenai sistem hidraulik sebagai satu sistem pengganda daya.
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Berkomunikasi
Murid perlu menerangkan sistem hidraulik ringkas dan penekan hidraulik sebagai pengganda daya serta menerbitkan F₂ = (A₂/A₁)F₁.
- IsiTerbitan rumusHuraian
Tekanan pada omboh kecil P = F₁/A₁ dipindahkan seragam ke omboh besar, maka F₁/A₁ = F₂/A₂ dan F₂ = (A₂/A₁)F₁.
ContohA₁ = 0.01 m², A₂ = 0.25 m², F₁ = 20 N: F₂ = 25 × 20 = 500 N.
- IsiPenekan hidraulikHuraian
Penekan hidraulik menggunakan omboh besar untuk menghasilkan daya besar bagi memampatkan bahan, contohnya memampatkan tin terpakai atau membentuk kepingan logam.
ContohDaya 100 N pada omboh kecil dengan nisbah luas 50 menghasilkan 5000 N untuk memampatkan tin.
Peta alirSistem hidraulik sebagai pengganda daya
- Daya kecil F₁ dikenakan pada omboh kecil berluas A₁.
- Tekanan P = F₁/A₁ terhasil dalam cecair hidraulik.
- Tekanan dipindahkan secara seragam melalui cecair (prinsip Pascal).
- Tekanan sama bertindak pada omboh besar berluas A₂.
- Daya besar F₂ = P × A₂ terhasil, maka F₁/A₁ = F₂/A₂.
NotaCiri sistem hidraulik
Cecair hidraulik (contohnya minyak) digunakan kerana cecair tidak boleh dimampatkan. Kehadiran gelembung udara mengurangkan kecekapan kerana udara boleh dimampatkan. Isi padu cecair yang dipindahkan adalah sama: A₁d₁ = A₂d₂, jadi omboh kecil bergerak lebih jauh daripada omboh besar.
SP 2.4.3Berkomunikasi tentang aplikasi prinsip Pascal.
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Berkomunikasi
Murid perlu menerangkan cara brek hidraulik dan jek hidraulik menggunakan prinsip Pascal.
- IsiBrek hidraulikHuraian
Pedal brek menolak omboh silinder utama; tekanan dipindahkan melalui minyak brek ke omboh silinder roda yang lebih besar, menekan pad brek pada cakera atau gelendong roda.
ContohTekanan kaki yang kecil pada pedal menghentikan kereta seberat 12 000 N.
- IsiJek hidraulikHuraian
Pemegang mengepam omboh kecil berulang kali; injap sehala membenarkan minyak mengalir ke silinder besar sahaja, lalu omboh besar naik mengangkat kereta. Injap pelepas membenarkan minyak kembali untuk menurunkan kereta.
ContohPemandu menukar tayar pancit dengan jek hidraulik di bahu jalan.
Peta pokokAplikasi prinsip Pascal
- Mengangkat kereta dengan daya kecil
- Daya pada pedal brek dipindahkan ke semua roda secara seragam
- Mengangkat kereta di bengkel untuk diperiksa
- Menggerakkan lengan jentera berat
SP 2.4.4Menyelesaikan masalah dalam kehidupan harian yang melibatkan prinsip Pascal.
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Menyelesaikan
Murid perlu mengira daya, luas atau jarak gerakan omboh dalam brek dan jek hidraulik menggunakan F₁/A₁ = F₂/A₂ dan A₁d₁ = A₂d₂.
- IsiDaya outputHuraian
Gantikan nilai ke dalam F₂ = (A₂/A₁)F₁.
ContohJek: A₁ = 4 cm², A₂ = 200 cm², F₁ = 150 N: F₂ = 50 × 150 = 7500 N.
- IsiJarak gerakan ombohHuraian
Isi padu cecair dipindahkan sama: A₁d₁ = A₂d₂.
ContohOmboh kecil 4 cm² ditolak 10 cm: d₂ = 4 × 10 ÷ 200 = 0.2 cm.
Peta alirContoh: jek hidraulik
- Omboh kecil A₁ = 0.02 m², F₁ = 50 N; omboh besar A₂ = 0.8 m².
- F₁/A₁ = F₂/A₂
- F₂ = F₁ × A₂/A₁ = 50 N × 0.8 m² ÷ 0.02 m²
- F₂ = 2000 N
Ingat: mnemonik & kad imbas
Mnemonik
- JBL
- Aplikasi prinsip Pascal: Jek hidraulik, Brek hidraulik, Lif kereta hidraulik
Kad imbas
- Prinsip Pascal
- Tekanan pada bendalir dalam ruang tertutup dipindahkan secara seragam ke semua arah
- Persamaan sistem hidraulik
- F₁/A₁ = F₂/A₂
- Mengapa cecair, bukan gas, digunakan dalam sistem hidraulik?
- Cecair tidak boleh dimampatkan
- Tiga aplikasi prinsip Pascal
- Jek hidraulik, brek hidraulik, lif kereta hidraulik
- Hubungan jarak gerakan omboh
- A₁d₁ = A₂d₂
Semak kefahaman
Nyatakan Prinsip Pascal. (SP 2.4.1)
Lihat jawapan
Tekanan yang dikenakan pada bendalir dalam ruang tertutup dipindahkan secara seragam ke semua arah dalam bendalir itu.
Tuliskan hubungan daya dan luas bagi omboh kecil dan omboh besar dalam sistem hidraulik. (SP 2.4.2)
Lihat jawapan
F₁/A₁ = F₂/A₂ kerana tekanan pada kedua-dua omboh sama.
Berikan dua aplikasi Prinsip Pascal. (SP 2.4.3)
Lihat jawapan
Brek hidraulik kereta dan jek hidraulik (juga kerusi pergigian dan jentera pengorek).
Omboh kecil 2 cm² dikenakan daya 10 N. Omboh besar 50 cm². Hitung daya pada omboh besar. (SP 2.4.4)
Lihat jawapan
F₂ = 10 × 50 ÷ 2 = 250 N.
15 soalan latihan pelbagai aras, kad imbas dan Kad Tahniah ada dalam mod interaktif.
Tahap Penguasaan (TP)
| TP | Tafsiran |
|---|---|
| TP1 | Mengingat kembali pengetahuan dan kemahiran asas sains mengenai Tekanan. |
| TP2 | Memahami Tekanan serta dapat menjelaskan kefahaman tersebut. |
| TP3 | Mengaplikasikan pengetahuan mengenai Tekanan untuk menerangkan kejadian atau fenomena alam dan melaksanakan tugasan mudah. |
| TP4 | Menganalisis pengetahuan mengenai Tekanan dalam konteks penyelesaian masalah mengenai kejadian atau fenomena alam. |
| TP5 | Menilai pengetahuan mengenai Tekanan dalam konteks penyelesaian masalah dan membuat keputusan untuk melaksanakan satu tugasan. |
| TP6 | Mereka cipta menggunakan pengetahuan dan kemahiran sains mengenai Tekanan dalam konteks penyelesaian masalah atau membuat keputusan dalam melaksanakan aktiviti/ tugasan dalam situasi baharu secara kreatif dan inovatif dengan mengambil kira nilai sosial/ ekonomi/ budaya masyarakat. |
Untuk guru: cadangan aktiviti mencapai TP (6)
- TP1
Mengingat kembali pengetahuan dan kemahiran asas sains mengenai Tekanan.
Aktiviti: Murid memadankan kad 'prinsip Pascal' dengan gambar picagari berisi air tertutup dan menyebut bahawa tekanan dipindahkan secara sama ke seluruh bendalir. 10 minit.
Evidens PBD: Padanan kad dan sebutan lisan dicatat guru
SP disasar: 2.4.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - TP2
Memahami Tekanan serta dapat menjelaskan kefahaman tersebut.
Aktiviti: Murid menekan picagari bersambung dengan botol berlubang di sekeliling, memerhati pancutan air yang sama jauh dan menerangkan prinsip Pascal serta bagaimana sistem hidraulik menggandakan daya.
Evidens PBD: Pemerhatian pancutan dan penerangan prinsip Pascal
SP disasar: 2.4.1, 2.4.2 · Latihan sepadan: aras Memahami - TP3
Mengaplikasikan pengetahuan mengenai Tekanan untuk menerangkan kejadian atau fenomena alam dan melaksanakan tugasan mudah.
Aktiviti: Murid menggunakan dua picagari berbeza saiz yang disambung tiub air untuk menunjukkan pengganda daya hidraulik, merekod daya dan jarak gerakan, serta menerangkan satu aplikasi seperti jek hidraulik.
Evidens PBD: Data daya dan jarak serta penerangan aplikasi
SP disasar: 2.4.2, 2.4.3 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - TP4
Menganalisis pengetahuan mengenai Tekanan dalam konteks penyelesaian masalah mengenai kejadian atau fenomena alam.
Aktiviti: Murid mengira daya keluaran jek hidraulik dengan keluasan omboh kecil 4 cm² dan omboh besar 100 cm² apabila daya masukan 30 N menggunakan F₁/A₁ = F₂/A₂ dan menerangkan perbezaan jarak gerakan.
Evidens PBD: Pengiraan F₂ dan penerangan jarak gerakan
SP disasar: 2.4.2, 2.4.4 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - TP5
Menilai pengetahuan mengenai Tekanan dalam konteks penyelesaian masalah dan membuat keputusan untuk melaksanakan satu tugasan.
Aktiviti: Murid menilai pilihan sistem brek hidraulik untuk kereta berbanding brek tali. Mereka mengira daya yang digandakan dan mewajarkan kelebihan serta risiko seperti udara dalam cecair brek.
Evidens PBD: Pengiraan daya dan justifikasi kelebihan serta risiko
SP disasar: 2.4.3, 2.4.4 · Latihan sepadan: aras Menilai dan Menghayati - TP6
Mereka cipta menggunakan pengetahuan dan kemahiran sains mengenai Tekanan dalam konteks penyelesaian masalah atau membuat keputusan dalam melaksanakan aktiviti/ tugasan dalam situasi baharu secara kreatif dan inovatif dengan mengambil kira nilai sosial/ ekonomi/ budaya masyarakat.
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid mereka bentuk lengan hidraulik dengan picagari dan tiub untuk mengangkat beban kecil, menentukan nisbah keluasan, menguji dan menambah baik reka bentuk.
Evidens PBD: Model lengan hidraulik, data ujian dan penambahbaikan
SP disasar: 2.4.2, 2.4.3, 2.4.4 · Latihan sepadan: aras Mencipta
Cadangan sahaja; TP rasmi ditentukan guru melalui pertimbangan profesional (PBD). Buka unit dan latihan
Siapkan unit ini dalam mod interaktif untuk mendapat bintang, anggaran TP dan Kad Tahniah. Siapkan semua 25 unit Fizik Tingkatan 5 untuk Sijil Penghargaan SistemGuru.My.