8.2 Kesan daya
Unit ini meneroka kesan daya, keapungan, tuas, momen daya, tekanan, tekanan gas, tekanan atmosfera dan tekanan cecair dalam kehidupan harian.
SP 8.2.1Menghuraikan dan berkomunikasi mengenai kesan tindakan daya.
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Menghuraikan
Murid perlu menerangkan secara terperinci kesan daya terhadap bentuk, kedudukan, kelajuan dan arah gerakan objek melalui aktiviti.
- IsiKesan terhadap gerakanHuraian
Daya boleh menggerakkan objek pegun, mengubah kelajuan dan memberhentikan objek yang bergerak.
ContohMenolak kereta mainan yang pegun, menolaknya lagi supaya lebih laju dan menahannya supaya berhenti.
- IsiKesan terhadap arah dan bentukHuraian
Daya boleh mengubah arah gerakan dan mengubah bentuk objek.
ContohMenolak sisi kereta mainan supaya membelok; memicit plastisin sehingga berubah bentuk.
Peta buihKesan tindakan daya
SP 8.2.2Menerangkan dan berkomunikasi mengenai perkaitan antara perbezaan ketumpatan dengan kesan keapungan dalam kehidupan harian.
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Menerangkan
Murid perlu mengaitkan perbezaan ketumpatan dengan keapungan, menentukan daya apungan dan menerangkan aplikasinya termasuk garis Plimsoll.
- IsiKetumpatan dan terapung atau tenggelamHuraian
Objek kurang tumpat daripada cecair terapung; objek lebih tumpat tenggelam.
ContohDalam penyiasatan kiub ketumpatan, kiub aluminium tenggelam manakala kiub kayu terapung.
- IsiMenentukan daya apunganHuraian
Daya apungan = berat sebenar − berat ketara, diukur dengan neraca spring di udara dan di dalam air.
ContohBatu seberat 5.0 N di udara memberi bacaan 3.0 N di dalam air, jadi daya apungan ialah 2.0 N.
- IsiGaris PlimsollHuraian
Garis Plimsoll menunjukkan had muatan selamat kapal kargo dalam air yang berbeza jenis, suhu dan ketumpatan.
ContohKapal yang belayar dari laut sejuk ke sungai air tawar tenggelam lebih dalam kerana air tawar kurang tumpat.
NotaKetumpatan dan keapungan
Ketumpatan = jisim ÷ isi padu (unit g cm⁻³ atau kg m⁻³). Objek yang kurang tumpat daripada cecair akan terapung, manakala objek yang lebih tumpat akan tenggelam. Daya apungan ialah daya tujah ke atas oleh cecair. Contoh aplikasi: kapal, pelampung keselamatan, belon udara panas, kapal selam yang mengisi atau mengosongkan tangki balast. Daya apungan boleh ditentukan dengan neraca spring: daya apungan = berat sebenar − berat ketara (bacaan ketika objek di dalam air). Penyiasatan dengan kiub ketumpatan menunjukkan kiub yang lebih tumpat daripada air tenggelam. Garis Plimsoll pada badan kapal kargo menunjukkan had muatan selamat kerana kapal tenggelam lebih dalam di air tawar atau air panas (kurang tumpat) berbanding air laut sejuk (lebih tumpat).
SP 8.2.3Mengelas dan menyelesaikan masalah tuas berdasarkan kedudukan fulkrum, beban dan daya.
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Mengelas
Murid perlu mengelaskan tuas kepada tiga kelas berdasarkan kedudukan fulkrum, beban dan daya serta menyelesaikan masalah numerikal tuas.
- IsiTiga kelas tuasHuraian
Kelas pertama: fulkrum di tengah; kelas kedua: beban di tengah; kelas ketiga: daya di tengah.
ContohJungkat-jungkit (kelas pertama), kereta sorong (kelas kedua), penyepit (kelas ketiga).
- IsiPrinsip tuasHuraian
Beban × jarak beban dari fulkrum = daya × jarak daya dari fulkrum.
ContohBeban 90 N pada 0.3 m dari fulkrum diimbangi daya pada 0.9 m: daya = (90 × 0.3) ÷ 0.9 = 30 N.
JadualTiga kelas tuas
| Kelas | Kedudukan di tengah | Contoh |
|---|---|---|
| Kelas pertama | Fulkrum di antara beban dengan daya | Gunting, jungkat-jungkit, playar, tuil |
| Kelas kedua | Beban di antara fulkrum dengan daya | Kereta sorong, pembuka botol, pemecah kacang |
| Kelas ketiga | Daya di antara fulkrum dengan beban | Penyepit, penyapu, joran, lengan manusia |
Peta alirContoh: Menyelesaikan masalah tuas
- Prinsip tuas: beban × jarak beban dari fulkrum = daya × jarak daya dari fulkrum
- Diberi beban 60 N pada jarak 0.2 m dan daya pada jarak 0.6 m
- 60 N × 0.2 m = daya × 0.6 m
- 12 N m = daya × 0.6 m
- Daya = 12 N m ÷ 0.6 m = 20 N
SP 8.2.4Menerangkan dan berkomunikasi mengenai momen daya.
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Menerangkan
Murid perlu menerangkan momen daya sebagai kesan putaran dan hubungannya dengan daya serta jarak tegak dari pangsi.
- IsiRumus momen dayaHuraian
Momen daya = daya (N) × jarak tegak dari pangsi ke daya (m); unit N m.
ContohDaya 15 N pada spanar 0.4 m menghasilkan momen 15 × 0.4 = 6 N m.
- IsiPanjang tuas dan dayaHuraian
Untuk momen yang sama, jarak lebih panjang memerlukan daya lebih kecil.
ContohSpanar yang lebih panjang memudahkan melonggarkan nat; pemegang pintu dipasang jauh dari engsel.
Peta alirContoh: Mengira momen daya
- Momen daya = daya × jarak tegak dari fulkrum ke garis tindakan daya
- Daya 20 N dikenakan pada sepana 0.5 m dari nat
- Momen = 20 N × 0.5 m
- Momen = 10 N m
- Pemegang lebih panjang menghasilkan momen lebih besar dengan daya yang sama
SP 8.2.5Menjalankan eksperimen dan berkomunikasi mengenai tekanan serta aplikasinya dalam kehidupan harian.
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Menjalankan
Murid perlu menjalankan eksperimen tentang kesan luas permukaan terhadap tekanan, menggunakan rumus tekanan dan menerangkan aplikasinya.
- IsiEksperimen tekananHuraian
Pemboleh ubah dimanipulasikan: luas permukaan; bergerak balas: kedalaman lekuk; dimalarkan: daya (jisim bongkah). Hipotesis: semakin kecil luas, semakin besar tekanan.
ContohBongkah diletak pada permukaan paling kecil menghasilkan lekuk paling dalam pada tepung.
- IsiRumus dan aplikasiHuraian
Tekanan = daya ÷ luas permukaan (Pa). Luas kecil menambah tekanan; luas besar mengurangkan tekanan.
ContohPisau tajam memotong dengan mudah; kasut salji yang lebar menghalang kaki tenggelam.
JadualEksperimen: kesan luas permukaan terhadap tekanan
| Aspek | Keterangan |
|---|---|
| Pernyataan masalah | Bagaimanakah luas permukaan mempengaruhi tekanan? |
| Hipotesis | Semakin kecil luas permukaan, semakin besar tekanan (semakin dalam lekuk bongkah pada tepung) |
| Dimanipulasikan | Luas permukaan bongkah yang bersentuhan dengan tepung |
| Bergerak balas | Kedalaman lekuk pada tepung |
| Dimalarkan | Jisim bongkah, jenis tepung |
| Pemerhatian | Permukaan kecil menghasilkan lekuk lebih dalam |
| Inferens | Tekanan bertambah apabila luas permukaan berkurang |
Peta alirLangkah eksperimen tekanan
- Ratakan tepung dalam sebuah bekas
- Letakkan bongkah kayu dengan permukaan paling luas di atas tepung
- Angkat bongkah dan ukur kedalaman lekuk
- Ulang dengan permukaan sederhana dan paling kecil
- Rekod dalam jadual dan buat kesimpulan
Peta alirContoh: Mengira tekanan
- Tekanan = daya ÷ luas permukaan; unit pascal (Pa) = N m⁻²
- Daya 500 N bertindak ke atas luas 2 m²
- Tekanan = 500 N ÷ 2 m²
- Tekanan = 250 Pa
Poin utamaAplikasi tekanan
- Pisau tajam: luas kecil, tekanan tinggi, mudah memotong.
- Kasut salji dan rantai tayar lebar jentolak: luas besar, tekanan rendah, tidak tenggelam.
- Paku dan jarum mempunyai hujung tajam.
SP 8.2.6Menghuraikan dan berkomunikasi mengenai tekanan gas dengan merujuk kepada teori kinetik gas.
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Menghuraikan
Murid perlu menerangkan tekanan gas berdasarkan teori kinetik gas dan faktor yang mempengaruhinya, iaitu isi padu dan suhu.
- IsiPunca tekanan gasHuraian
Zarah gas bergerak secara rawak dan berlanggar dengan dinding bekas; daya perlanggaran per unit luas ialah tekanan gas.
ContohBelon kekal kembung kerana zarah udara di dalamnya sentiasa melanggar dinding belon.
- IsiKesan isi padu dan suhuHuraian
Isi padu dikurangkan: perlanggaran lebih kerap, tekanan bertambah. Suhu dinaikkan: zarah lebih laju, tekanan bertambah.
ContohHujung picagari yang ditutup sukar ditolak; tayar basikal terasa lebih keras pada tengah hari yang panas.
Peta pelbagai alirTekanan gas mengikut teori kinetik
SP 8.2.7Menerangkan dan berkomunikasi mengenai kewujudan tekanan atmosfera dan kesan altitud kepada tekanan atmosfera.
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Menerangkan
Murid perlu menerangkan kewujudan tekanan atmosfera, kesan altitud kepadanya dan menggunakan istilah tekanan udara serta tekanan atmosfera dengan betul.
- IsiBukti tekanan atmosferaHuraian
Tekanan atmosfera disebabkan berat lapisan udara. Ia ditunjukkan oleh hemisfera Magdeburg, pam sedut sinki, penyedut minuman, sifon, picagari dan penyedut hampagas.
ContohPam sedut sinki melekat kuat kerana tekanan atmosfera di luar lebih tinggi daripada tekanan di dalamnya.
- IsiKesan altitudHuraian
Semakin tinggi altitud, semakin nipis udara di atas, maka tekanan atmosfera semakin rendah.
ContohPaket makanan ringan kelihatan lebih kembung di puncak bukit atau di dalam kapal terbang.
Poin utamaTekanan atmosfera
- Tekanan atmosfera disebabkan oleh berat lapisan udara di atas permukaan Bumi.
- Bukti kewujudan: tin yang dikeluarkan udaranya menjadi kemek; penyedut minuman; penyedut getah melekat pada dinding.
- Semakin tinggi altitud, semakin rendah tekanan atmosfera kerana lapisan udara di atas semakin nipis.
- Pendaki gunung tinggi membawa tangki oksigen; kabin kapal terbang ditekanankan.
- Aktiviti lain yang menunjukkan tekanan atmosfera: hemisfera Magdeburg sukar dipisahkan selepas udara dikeluarkan, pam sedut sinki, sifon, picagari dan penyedut hampagas.
- Gunakan istilah dengan betul: tekanan udara ialah tekanan oleh udara dalam ruang tertentu (cth dalam tayar atau belon); tekanan atmosfera ialah tekanan oleh lapisan atmosfera ke atas permukaan Bumi.
SP 8.2.8Menerangkan kesan kedalaman terhadap tekanan cecair.
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Menerangkan
Murid perlu menerangkan bahawa tekanan cecair bertambah dengan kedalaman beserta contoh dalam kehidupan.
- IsiBukti kesan kedalamanHuraian
Tekanan cecair bertambah dengan kedalaman, jadi gelembung udara membesar apabila naik dan air memancut paling jauh dari lubang paling bawah.
ContohGelembung udara dalam tiub 1 meter berisi minyak masak semakin besar apabila menghampiri permukaan.
- IsiAplikasi reka bentukHuraian
Struktur di dalam air direka untuk menahan tekanan tinggi di bahagian dalam.
ContohDinding empangan lebih tebal di bahagian bawah; kapal selam dibina berdinding tebal.
Poin utamaTekanan cecair
- Tekanan cecair bertambah dengan kedalaman.
- Gelembung udara yang dilepaskan di dasar tiub 1 meter berisi air atau minyak masak semakin membesar apabila naik kerana tekanan cecair semakin berkurang.
- Air memancut paling jauh dari lubang paling bawah sebuah bekas.
- Dinding empangan lebih tebal di bahagian bawah.
- Kapal selam direka berdinding tebal dan kukuh untuk menahan tekanan air yang tinggi di kedalaman; penyelam laut dalam memakai sut khas.
Ingat: mnemonik & kad imbas
Mnemonik
- FBD
- Yang berada di tengah bagi tuas kelas 1, 2, 3: Fulkrum, Beban, Daya.
- BALS
- Kesan daya mengubah Bentuk, Arah, Laju dan Saiz objek.
Kad imbas
- Rumus tekanan
- Tekanan = daya ÷ luas (Pa)
- Momen daya
- Daya × jarak tegak dari fulkrum (N m)
- Syarat terapung
- Ketumpatan objek kurang daripada ketumpatan cecair
- Tuas kelas kedua
- Beban di tengah, cth kereta sorong
- Altitud meningkat
- Tekanan atmosfera berkurang
- Kedalaman bertambah
- Tekanan cecair bertambah
- Punca tekanan gas
- Perlanggaran zarah gas dengan dinding bekas
- Contoh kesan daya
- Mengubah bentuk, saiz, laju, arah gerakan
Semak kefahaman
Nyatakan dua kesan daya terhadap objek. (SP 8.2.1)
Lihat jawapan
Daya boleh mengubah bentuk, menggerakkan objek pegun, mengubah kelajuan, memberhentikan objek bergerak dan mengubah arah gerakan.
Sebiji batu seberat 8.0 N di udara memberi bacaan 5.5 N di dalam air. Hitung daya apungan. (SP 8.2.2)
Lihat jawapan
Daya apungan = berat sebenar − berat ketara = 8.0 N − 5.5 N = 2.5 N.
Kelaskan penyepit sebagai tuas kelas pertama, kedua atau ketiga dan berikan sebabnya. (SP 8.2.3)
Lihat jawapan
Tuas kelas ketiga, kerana daya berada di antara fulkrum dengan beban.
Nyatakan rumus momen daya dan unitnya. (SP 8.2.4)
Lihat jawapan
Momen daya = daya × jarak tegak dari pangsi ke daya; unitnya newton meter (N m).
Seorang murid berdiri dengan daya 600 N di atas lantai. Luas tapak kasutnya ialah 0.04 m². Hitung tekanan pada lantai. (SP 8.2.5)
Lihat jawapan
Tekanan = daya ÷ luas permukaan = 600 N ÷ 0.04 m² = 15 000 Pa.
Terangkan secara ringkas punca tekanan gas mengikut teori kinetik. (SP 8.2.6)
Lihat jawapan
Zarah gas bergerak secara rawak dan berlanggar dengan dinding bekas; daya perlanggaran per unit luas menghasilkan tekanan gas.
Apakah yang menyebabkan tekanan atmosfera? (SP 8.2.7)
Lihat jawapan
Berat lapisan udara di atas permukaan Bumi.
Nyatakan hubungan antara kedalaman dengan tekanan cecair. (SP 8.2.8)
Lihat jawapan
Semakin dalam, semakin tinggi tekanan cecair.
28 soalan latihan pelbagai aras, kad imbas dan Kad Tahniah ada dalam mod interaktif.
Tahap Penguasaan (TP)
| TP | Tafsiran |
|---|---|
| TP1 | Mengingat kembali pengetahuan dan kemahiran sains mengenai daya dan gerakan. |
| TP2 | Memahami daya dan gerakan dan dapat menjelaskan kefahaman tersebut. |
| TP3 | Mengaplikasikan pengetahuan mengenai daya dan gerakan dan dapat melaksanakan tugasan mudah. |
| TP4 | Menganalisis pengetahuan mengenai daya dan gerakan dalam konteks penyelesaian masalah mengenai kejadian atau fenomena alam. |
| TP5 | Menilai pengetahuan mengenai daya dan gerakan dalam konteks penyelesaian masalah dan membuat keputusan untuk melaksanakan satu tugasan. |
| TP6 | Mereka cipta dengan menggunakan pengetahuan dan kemahiran sains mengenai daya dan gerakan dalam konteks penyelesaian masalah dan membuat keputusan atau dalam melaksanakan satu tugasan dalam situasi baru 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 sains mengenai daya dan gerakan.
Aktiviti: Murid menyusun kad dan menyebut semula fakta tentang kesan daya, keapungan, tuas, momen daya, tekanan dan tekanan atmosfera dalam kuiz lisan berpasangan; guru menyemak ketepatan dalam 10 minit.
Evidens PBD: Ketepatan padanan kad dan jawapan lisan murid direkod dalam senarai semak.
SP disasar: 8.2.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - TP2
Memahami daya dan gerakan dan dapat menjelaskan kefahaman tersebut.
Aktiviti: Murid melengkapkan peta minda ringkas tentang kesan daya, keapungan, tuas, momen daya, tekanan dan tekanan atmosfera lalu menjelaskannya kepada rakan sepasukan; guru bergerak menyoal secara lisan, 10 minit.
Evidens PBD: Penjelasan lisan dan lakaran murid dinilai melalui soal jawab ringkas dan semakan guru.
SP disasar: 8.2.2 · Latihan sepadan: aras Memahami - TP3
Mengaplikasikan pengetahuan mengenai daya dan gerakan dan dapat melaksanakan tugasan mudah.
Aktiviti: Dalam kumpulan kecil, murid melaksanakan tugasan mudah: menjalankan eksperimen daya dan tekanan menggunakan jarum atau bata di atas span dan merekod kesan terhadap permukaan; guru menyediakan bahan mudah dan selamat serta arahan langkah demi langkah, 15 minit.
Evidens PBD: Lembaran kerja dan pemerhatian guru ke atas ketepatan langkah dan hasil tugasan.
SP disasar: 8.2.4 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - TP4
Menganalisis pengetahuan mengenai daya dan gerakan dalam konteks penyelesaian masalah mengenai kejadian atau fenomena alam.
Aktiviti: Murid berkumpulan diberi kes: sebuah kereta tersekat di tanah lembut dan lori besar lebih mudah terbenam daripada kereta kecil; murid menganalisis tekanan dan menyelesaikan masalah. Mereka menganalisis maklumat, membanding beza kemungkinan dan menyelesaikan masalah itu dengan alasan saintifik, 20 minit.
Evidens PBD: Hasil analisis kumpulan dan justifikasi lisan dinilai dengan rubrik ringkas.
SP disasar: 8.2.5 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - TP5
Menilai pengetahuan mengenai daya dan gerakan dalam konteks penyelesaian masalah dan membuat keputusan untuk melaksanakan satu tugasan.
Aktiviti: Kumpulan menilai eksperimen tekanan atau tuas, menentukan penambahbaikan dan memberi justifikasi. Murid menentukan langkah yang boleh ditambah baik, membuat keputusan dan menjustifikasikannya dengan bukti, 20 minit.
Evidens PBD: Laporan penilaian kumpulan, keputusan dan justifikasi dinilai dengan rubrik.
SP disasar: 8.2.7 · Latihan sepadan: aras Menilai dan Menghayati - TP6
Mereka cipta dengan menggunakan pengetahuan dan kemahiran sains mengenai daya dan gerakan dalam konteks penyelesaian masalah dan membuat keputusan atau dalam melaksanakan satu tugasan dalam situasi baru secara kreatif dan inovatif dengan mengambil kira nilai sosial/ekonomi/budaya masyarakat.
Aktiviti: Secara berkumpulan, murid menghasilkan model atau alat ringkas yang menggunakan tuas, tekanan atau keapungan yang inovatif untuk situasi baharu, mengambil kira nilai sosial atau ekonomi masyarakat, kemudian membentangkannya kepada kelas.
Evidens PBD: Hasil ciptaan dan pembentangan dinilai dengan rubrik kreativiti dan ketepatan sains; disimpan dalam portfolio.
SP disasar: 8.2.8 · 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 32 unit Sains Tingkatan 2 untuk Sijil Penghargaan SistemGuru.My.