NOTA FIZIK TINGKATAN 5 BAB 2

Nota Fizik Tingkatan 5 Bab 2: Tekanan

Nota Fizik Tingkatan 5 Bab 2: Tekanan
Nota Interaktif: Bab 2 – Tekanan
Fizik Tingkatan 5

Bab 2: Tekanan

Nota Interaktif Komprehensif

2.1 Tekanan Cecair

Tekanan cecair disebabkan oleh berat cecair yang bertindak ke atas suatu permukaan. Semakin dalam cecair, semakin tinggi tekanannya.

Formula Tekanan Cecair

P = hρg
  • P = Tekanan cecair (Pa atau N m-2)
  • h = Kedalaman cecair (m)
  • ρ = Ketumpatan cecair (kg m-3)
  • g = Pecutan graviti (9.81 m s-2)

Simulasi Kedalaman

0m 50m 100m
Tekanan Cecair (P):
98,100 Pa

2.2 & 2.3 Tekanan Atmosfera dan Gas

Tekanan Atmosfera

Tekanan yang dikenakan oleh lapisan udara ke atas permukaan bumi. Diukur menggunakan barometer.

Barometer Fortin
Tekanan Atmosfera Piawai (1 atm) 760 mm Hg

Semakin tinggi altitud (ke atas gunung), semakin rendah tekanan atmosfera kerana udara semakin nipis.

Tekanan Gas

Terhasil daripada pelanggaran molekul-molekul gas ke atas dinding bekasnya. Diukur menggunakan Manometer.

Manometer Tiub-U

Formula menentukan tekanan gas bergantung kepada perbezaan ketinggian cecair (h).

Jika aras gas lebih rendah:
Pgas = Patm + h
Jika aras gas lebih tinggi:
Pgas = Patm – h

2.4 Prinsip Pascal

Tekanan yang dikenakan ke atas suatu bendalir tertutup akan dipindahkan secara seragam ke semua arah bendalir itu.

Sistem Hidraulik

Sistem ini bertindak sebagai pengganda daya. Daya yang kecil pada omboh kecil menghasilkan daya yang besar pada omboh besar.

Formula

F1 / A1 = F2 / A2

  • F1 = Daya omboh kecil (Input)
  • A1 = Luas omboh kecil
  • F2 = Daya omboh besar (Output)
  • A2 = Luas omboh besar

Interaktif: Pengganda Daya Hidraulik

A1
A2

Tekan butang untuk melihat bendalir menolak beban yang lebih besar.

2.5 Prinsip Archimedes

Objek yang direndam separa atau sepenuhnya di dalam bendalir mengalami daya apungan ke atas yang sama dengan berat bendalir yang disesarkan.

Daya Apungan (FB) = ρVg
ρ = Ketumpatan cecair | V = Isi padu disesarkan | g = Graviti

Keadaan Keapungan

Objek Timbul

Daya apungan = Berat objek (FB = W)

Objek Tenggelam

Berat objek > Daya apungan (W > FB)

Pegun di dalam cecair

Ketumpatan objek = Ketumpatan cecair

Interaktif Keapungan

1kg

Kayu timbul kerana beratnya seimbang dengan daya apungan cecair yang disesarkan.

2.6 Prinsip Bernoulli

Apabila kelajuan suatu bendalir (cecair/gas) bertambah, tekanan dalam bendalir tersebut akan berkurang.

Aplikasi: Aerofoil (Sayap Kapal Terbang)

  • Bahagian Atas: Udara mengalir lebih laju. Menghasilkan tekanan rendah.
  • Bahagian Bawah: Udara mengalir perlahan. Menghasilkan tekanan tinggi.
  • Kesan: Perbezaan tekanan menghasilkan Daya Angkat (Lift Force) ke atas.
Daya Angkat
Laju Tinggi, Tekanan Rendah
Laju Rendah, Tekanan Tinggi
Nota Interaktif Fizik KSSM Tingkatan 5 | Disediakan khas untuk semakan dalam talian
Koleksi Latihan
1
2
3
4
5
6
Glosari Fizik: Tekanan & Prinsip
GLOSARI FIZIK: TEKANAN & PRINSIP
Rekabentuk

Aerofoil

Bentuk keratan rentas sayap kapal terbang yang direka untuk menghasilkan daya angkat apabila udara mengalir melaluinya.

Alat Ukur

Barometer

Alat yang digunakan untuk mengukur tekanan atmosfera. Contohnya Barometer Merkuri, Fortin, dan Aneroid.

Daya

Daya Apungan ($F_B$)

Daya ke atas akibat perbezaan tekanan antara permukaan atas dan bawah objek yang terendam dalam bendalir.

Nisbah

Faktor Penggandaan

Nisbah luas omboh output ($A_2$) kepada omboh input ($A_1$) dalam sistem hidraulik bagi menentukan gandaan daya.

Alat Ukur

Hidrometer

Alat yang mengaplikasikan Prinsip Archimedes untuk mengukur ketumpatan cecair melalui aras kedalaman terapung.

Alat Ukur

Manometer

Tiub-U berisi cecair untuk mengukur tekanan gas dengan membandingkannya dengan tekanan atmosfera.

Unit S.I.

Pascal (Pa)

Unit S.I. bagi tekanan. 1 Pa bersamaan dengan 1 Newton per meter persegi ($1\text{ N m}^{-2}$).

Prinsip

Prinsip Archimedes

Daya apungan objek terendam adalah sama dengan berat bendalir yang disesarkan oleh objek tersebut.

Prinsip

Prinsip Bernoulli

Apabila halaju pengaliran bendalir bertambah, tekanan dalam bendalir tersebut akan berkurang (atau sebaliknya).

Prinsip

Prinsip Pascal

Tekanan pada bendalir tertutup akan dipindahkan secara seragam ke semua arah dalam bendalir itu.

Mekanisme

Sifon

Salur pemindah air berdasarkan perbezaan tekanan antara dua aras ketinggian yang berbeza.

Sistem

Sistem Hidraulik

Sistem pemindah tekanan menggunakan cecair sebagai pengganda daya berdasarkan Prinsip Pascal.

Aerodinamik

Sudut Serang

Sudut antara garisan rujukan aerofoil dengan arah aliran udara yang mempengaruhi daya angkat.

Definisi

Tekanan ($P$)

P = F / A

Daya yang bertindak secara normal ke atas satu unit luas permukaan.

Atmosfera

Tekanan Atmosfera

Tekanan akibat berat lapisan udara bumi. Nilai aras laut $\approx 101.3\text{ kPa}$ atau $760\text{ mm Hg}$.

Cecair

Tekanan Cecair

P = hρg

Tekanan pada kedalaman cecair yang disebabkan oleh berat turus cecair di atasnya.

Alat

Tiub Venturi

Tiub dengan bahagian sempit untuk menunjukkan peningkatan halaju dan penurunan tekanan bendalir.

Zon Masteri KBAT: Tekanan & Prinsip
CONTOH SOALAN KBAT: TEKANAN

Berikut adalah analisis mendalam terhadap aplikasi prinsip Fizik dalam senario kehidupan sebenar.

Prinsip Pascal

Mengapakah sistem hidraulik brek menggunakan minyak dan bukannya gas?

Analisis Jawapan
Minyak digunakan kerana ia merupakan cecair yang hampir tidak boleh dimampatkan. Mengikut Prinsip Pascal, tekanan dipindahkan secara seragam ke seluruh sistem. Jika gas digunakan, daya input akan terbazir untuk memampatkan gas itu sendiri, menyebabkan sistem brek gagal berfungsi dengan cekap.
Prinsip Archimedes

Bagaimana kapal keluli yang berat boleh terapung manakala blok keluli kecil tenggelam?

Analisis Jawapan
Keapungan bergantung pada isipadu air yang disesarkan.
Kapal Keluli: Berbentuk berongga, menyesarkan isipadu air yang sangat besar $\rightarrow$ menghasilkan daya apungan yang cukup untuk menampung berat kapal.
Blok Keluli: Padu dan kecil, menyesarkan sedikit air $\rightarrow$ daya apungan lebih kecil daripada berat blok $\rightarrow$ tenggelam.
Prinsip Bernoulli

Bagaimanakah ribut taufan boleh menyebabkan bumbung rumah terangkat?

Analisis Jawapan
Apabila halaju udara bertambah, tekanan berkurang. Angin kencang mewujudkan tekanan rendah di atas bumbung. Udara pegun di dalam rumah (tekanan tinggi) menghasilkan perbezaan tekanan yang mewujudkan daya angkat ke atas, cukup kuat untuk menerbangkan bumbung.
Tekanan Cecair

Mengapakah dinding dasar empangan dibina lebih tebal berbanding bahagian atas?

Analisis Jawapan
Berdasarkan formula P = hρg, tekanan cecair adalah berkadar terus dengan kedalaman ($h$). Di dasar empangan, kedalaman adalah paling tinggi, maka tekanan air adalah paling melampau. Dinding tebal diperlukan untuk menahan daya besar ini bagi mengelakkan struktur pecah.
Perbandingan Tekanan

Bandingkan keperluan sut penyelam laut dalam dengan pendaki gunung altitud tinggi.

Analisis Jawapan
Penyelam memerlukan sut keras untuk menahan tekanan luaran yang menghancurkan (setiap 10m menambah 1 atm). Pendaki gunung menghadapi kekurangan oksigen dan tekanan rendah; badan mereka boleh menyesuaikan diri (aklimatisasi) secara berperingkat kerana tiada risiko struktur badan hancur akibat tekanan dari luar.
Zon Interaktif Fizik Bab 2
ZON INTERAKTIF BAB 2
Flashcard
Bab 2
Kuiz Bab 2
Set 1
Kuiz Bab 2
Set 2
Makmal
Maya
Nota Fizik
Tingkatan 5