Chapter 3 Force And Pressure
Arah Mata Angin 3.12.1 Understanding Pressure
ITeach – Physics Form 4
Chapter 3 Forces and Pressure
Understanding Pressure Pressure
Pressure is defined as the force acting per unit area. Force, F Pressure, p = -------------Area, A p = F/A The unit for pressure is Newton metre square (Nm-2) or Pascal (Pa). Contoh An elephant weighing 40,000 N stand on area of 0.1 m2 exert 40,000 / 0.1 = 400 kPa pressure on the ground.
ITeach – Physic Form 4
Bab 3 Daya dan Tekanan
Memahami Tekanan Tekanan
Tekanan ditakrifkan sebagai daya yang bertindak seunit luas. Daya, F Tekanan, p = -------------Luas, A p = F/A Unit bagi tekanan ialah Newton per meter kuasa dua (Nm -2) atau Pascal (Pa). Contoh Seekor gajah dengan berat 40,000 N berdiri pada suatu tempat seluas 0.1 m2 memberikan tekanan 40,000 / 0.1 = 400 kPa pada tanah.
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 3 Forces and Pressure
Understanding Pressure Applications Of High Pressure
Running shoes spikes on base of shoe exerts high pressure to increase grip on the ground.
Scissors high pressure enables a scissors to cut easily
Ice skates high pressure melts ice enabling skater to move easily
ITeach – Physics From 4
Bab 3 Daya dan Tekanan
Memahami Tekanan Aplikasi Tekanan Tinggi
Kasut lari Tumit kasut memberikan tekanan tinggi untuk menambah genggaman pada permukaan
Gunting Tekanan tinggi membolehkan gunting memotong dengan mudah Kasut luncur Tekanan tinggi mencairkan ais, ais yang cair memudahkan peluncur bergerak
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 3 Forces and Pressure
Understanding Pressure Applications Of Low Pressure
Large wheels of tank low pressure on ground so that tank will not sink.
Snow shoe prevents Eskimo from sinking into the show Large feet of camel exerts low pressure on sand so that camel will not sink into the sand.
ITeach – Physics From 4
Bab 3 Daya dan Gerakan
Memahami Tekanan Aplikasi Tekanan Rendah
Roda tangki yang besar Tekanan rendah menghalang tangki daripada terbenam Kaki unta yang besar Memberikan tekanan rendah pada pasir supaya unta tidak terbenam ke dalam pasir
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Kasut salji Menghalang Eskimo daripada tenggelam ke dalam salji
Chapter 3 Force And Pressure
2.1 Arah Mata Angin In Liquid 3.2 Understanding Pressure
ITeach – Physics Form 4
Chapter 3 Forces and Pressure
Understanding Pressure In Liquid
Pressure In Liquid
An object immersed in a liquid experienced pressure due to the weight of the liquid acting on it. Pressure in a liquid acts equally in all directions.
water tin Holes
Water jet
ITeach – Physics From 4
Bab 3 Daya dan Tekanan
Memahami Tekanan Dalam Cecair
Tekanan Dalam Cecair
Suatu objek yang direndam ke dalam cecair akan mengalami tekanan disebabkan oleh berat cecair yang bertindak ke atas objek. Tekanan dalam cecair bertindak sama rata dalam semua arah.
Air Tin Lubang
Air terpancut keluar
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 3 Forces and Pressure
Understanding Pressure In Liquid Pressure In Liquid And Depth
Pressure in liquid increases with depth.
Strongest jet of water comes out of the lowest hole. The deeper the hole, pressure ďƒ˜ Bubbles in carbonated increases in volume as it rises to the top as pressure increases with depth.
ITeach – Physics From 4
Bab 3 Daya dan Tekanan
Memahami Tekanan Dalam Cecair Tekanan Dalam Cecair dan Kedalaman Cecair
Tekanan dalam cecair bertambah dengan kedalaman cecair.
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Air terpancut keluar paling kuat pada lubang yang paling rendah. Semakin dalam lubang, tekanan ďƒ˜ Semakin tinggi isipadu gelembung udara dalam minuman berkarbonat, semakin banyak gelembung udara naik ke atas permukaan minuman kerana tekanan bertambah dengan kedalaman cecair.
Chapter 3 Forces and Pressure
Understanding Pressure In Liquid Pressure In Liquid And Density At the same depth, pressure exerted by a denser liquid is greater than pressure exerted by a less dense liquid.
water
Water : density = 1000 kg m-3 Distance of water jet from can - far
ITeach – Physics From 4
Cooking oil
Cooking oil : density = 800 kg m-3 Distance of oil jet from can - near
Bab 3 Daya dan Tekanan
Memahami Tekanan Dalam Cecair Tekanan dalam Cecair dan Ketumpatan Pada kedalaman yang sama, tekanan yang dihasilkan oleh cecair yang lebih tumpat adalah lebih tinggi berbanding tekanan yang dihasilkan oleh cecair yang berketumpatan rendah.
Air
Air : Ketumpatan = 1000 kg m-3 Jarak pancutan air daripada bekas - jauh
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Minyak masak
Minyak masak : Ketumpatan = 800 kg m-3 Jarak pancutan air daripada bekas - dekat
Chapter 3 Forces and Pressure
Understanding Pressure In Liquid Pressure In Liquid, p = hρ g
weight of liquid Pressure = -------------------area mg = ----A
h
Liquid density = ρ •x Area = A
(ρV)g = -------A ρ(Ah)g = ---------A = hρg
ITeach – Physics From 4
Bab 3 Daya dan Tekanan
Memahami Tekanan Dalam Cecair Tekanan dalam Cecair, p = hρ g
Berat cecair Tekanan = -------------------Luas mg = ----A
h
Ketumpatan cecair = ρ •x Luas = A
(ρV)g = -------A ρ(Ah)g = ---------A = hρg
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 3 Forces and Pressure
Understanding Pressure In Liquid Applications Of Pressure In Liquids
•
Dams hold water to store or generate electricity.
•
The base of a dam is thicker than the upper part to withstand the higher water pressure at the base of the dam as pressure in water increases with depth.
ITeach – Physics From 4
Bab 3 Daya dan Tekanan
Memahami Tekanan dalam Cecair Aplikasi Tekanan dalam Cecair Empangan hidroelektrik
•
Empangan menyimpan air untuk menjana tenaga elektrik
•
Bahagian bawah empangan mestilah lebih tebal daripada bahagian atas untuk menahan tekanan air yang tinggi pada bahagian bawah empangan kerana tekanan bertambah dengan kedalaman.
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 3 Forces and Pressure
Understanding Pressure In Liquid Application Of Pressure In Liquids – Water Tank
Water tank in a house is placed below the roof.
Water pressure forces water to flow out from the taps.
Water flowing out from tap Q on the first floor is stronger than water flowing out from tap P on the third floor. Explanation The distance of tap Q on the first floor from the surface of the water in the tank is bigger.
ITeach – Physics From 4
P
Q
Bab 3 Daya dan Tekanan
Memahami Tekanan dalam Cecair Aplikasi Tekanan dalam Cecair – Tangki Air
Tangki air dalam rumah diletakkan dibawah bumbung.
Tekanan air memaksa air keluar daripada paip. P Air yang mengalir keluar daripada paip Q di tingkat satu adalah lebih kuat daripada air yang mengalir keluar daripda paip P di tingkat tiga. Penerangan Jarak antara paip Q dengan permukaan air di dalam tangki adalah lebih tinggi.
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Q
Chapter 3 Forces and Pressure
Understanding Pressure In Liquid
Infusion – the transfer of saline solution to a patient.
Applications Of Pressure In Liquids
h
The saline solution is hung at an elevated position so that the pressure of the saline solution can flow into the veins of the patient, overcoming the blood pressure of the patient.
ITeach – Physics From 4
Bab 3 Daya dan Tekanan
Memahami Tekanan dalam Cecair
Infusi – Pemindahan larutan bergaram kepada pesakit.
Aplikasi Tekanan dalam Cecair
h
Larutan bergaram digantung pada kedudukan menegak supaya tekanan daripada larutan bergaram dapat mengalir ke dalam pesakit, mengatasi tekanan darah pesakit.
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 3 Force And Pressure
Mata Angin 3.3 Understanding 2.1 GasArah Pressure And Atmospheric Pressure
ITeach – Physics Form 4
Chapter 3 Forces and Pressure
Understanding Gas Pressure And Atmospheric Pressure Gas Pressure Gas Gasmolecules moleculesare areconstantly constantlyin inmotion. motion. These These molecules molecules collide collide with with each each other other and and with with the the walls walls of of the the container container containing containingthe thegas. gas. AA pressure pressure (gas (gas pressure) pressure) isis exerted exerted by by the the molecules molecules of of the the gas gas colliding colliding with with the the sides sidesof ofthe the container. container. The The more more energy energy aa gas gas has, has, the the more more energy energy its its molecules molecules will will have, have, and and the the more more pressure pressurewill will therefore therefore be be exerted. exerted. IfIf there there isis more more gas gas inside inside aa given given container, container, there there will will be be aa higher higher number number of of average average collisions collisions with with the the sides sides of of the the container, container, and and more more pressure pressure will will therefore thereforebe beexerted. exerted.
ITeach – Physics From 4
Bab 3 Daya dan Tekanan
Memahami Tekanan Gas dan Tekanan Atmosfera Tekanan Gas Molekul-molekul Molekul-molekulgas gassentiasa sentiasabergerak bergerak dengan denganrawak. rawak. Molekul-molekul Molekul-molekul gas gas berlanggar berlanggar antara antara satu satu sama sama lain lain dan dan juga juga dengan dengan dinding dindingbekas. bekas. Tekanan Tekanan (tekanan (tekanan gas) gas) yang yang dihasilkan dihasilkan oleh oleh molekul molekul gas gas adalah adalah disebabkan disebabkan pelanggaran molekul-molekul gas pelanggaran molekul-molekul gas dengan dengan dinding dindingbekas. bekas. Semakin Semakin banyak banyak tenaga tenaga yang yang diperolehi diperolehi molekul gas, semakin banyak molekul gas, semakin banyak pelanggaran pelanggaran molekul molekul gas gas dengan dengan dinding dinding bekas, bekas, maka maka semakin semakin tinggi tinggi tekanan tekananyang yangdikenakan. dikenakan. Jika Jika terdapat terdapat lebih lebih banyak banyak gas gas didalam didalam suatu suatu bekas, bekas, semakin semakin tinggi tinggi purata purata pelanggaran pelanggaran antara antara molekul molekul dengan dengan dinding dinding bekas, bekas, maka maka semakin semakin tinggi tinggi tekanan tekanandikenakan. dikenakan. ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 3 Forces and Pressure
Understanding Gas Pressure And Atmospheric Pressure Our Earth is surrounded by a thick layer of air. Atmospheric Pressure
The air molecules are constantly on the move. All objects will experience a pressure (called atmospheric pressure) due to these air molecules colliding with them.
Air pressure is all around us
The magnitude of the Earth’s atmospheric pressure is 1.01 x 105 Nm-2 at sea level. Atmospheric pressure decreases with height above sea level as the density of air decreases. This causes air molecules colliding with the object.
ITeach – Physics From 4
Bab 3 Daya dan Tekanan
Memahami Tekanan Gas dan Tekanan Atmosfera Permukaan Bumi diselaputi selapis tebal udara. Tekanan Atmosfera
Molekuk-molekul udara sentiasa bergerak dengan rawak. Semua objek akan mengalami tekanan (tekanan atmosfera) disebabkan oleh molekul-molekul udara sentiasa berlanggar dengan objek.
Tekanan udara di sekeliling kita
Magnitud tekanan atmosfera Bumi ialah 1.01 x 105 Nm-2 pada paras laut. Tekanan atmosfera berkurang dengan ketinggian pada paras laut. Ini kerana ketumpatan udara berkurang pada ketinggian yang tinggi. Ini menyebabkan molekul udara berlanggar dengan objek.
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 3 Forces and Pressure
Understanding Gas Pressure And Atmospheric Pressure Existence Of Atmospheric Pressure The Magdeburg Sphere
Vacuum
18 horses were required to pull apart the sphere.
Amospheric pressure Can is sealed
Water vapour
Low pressure
Metal can Atmospheric pressure
water
Heat
Metal can is cooled by pouring cold water
The metal is crushed because of the atmospheric pressure is greater than the air pressure inside the metal can. ITeach – Physics From 4
Bab 3 Daya dan Tekanan
Memahami Tekanan Gas dan Tekanan Atmosfera Kewujudan Tekanan Atmosfera Hemisfera Magdeburg
Vakum
18 ekor kuda digunakan untuk menarik kembali sfera itu
Tekanan atmosfera Tin dibungkus
Wap air
Tekanan rendah
Tin besi Tekanan atmosfera
Air
Tin besi disejukkan dengan menuang air sejuk ke atas tin Tin itu remuk kerana tekanan atmosfera lebih tinggi daripada tekanan udara di dalam tin. Haba
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 3 Forces and Pressure
Understanding Gas Pressure And Atmospheric Pressure
Applications Of Atmospheric Pressure
Rubber Sucker For Hanging Objects
Drinking Straw
Siphon
ITeach – Physics From 4
Bab 3 Daya dan Tekanan
Memahami Tekanan Gas dan Tekanan Atmosfera
Aplikasi Tekanan Atmosfera
Penyedut plastik digunakan sebagai pemegang untuk menggantung objek
Straw minuman
Sifon
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 3 Forces and Pressure
Understanding Gas Pressure And Atmospheric Pressure Applications Of Atmospheric Pressure
Rubber Sucker For Hanging Objects
Partially vacuumed (low pressure)
hook Atmospheric pressure
The atmospheric pressure outside which is higher than the air pressure inside causes a force to press the rubber sucker securely against the wall.
ITeach – Physics From 4
Bab 3 Daya dan Tekanan
Memahami Tekanan Gas dan Tekanan Atmosfera Aplikasi Tekanan Atmosfera Penyedut Plastik Sebagai Pemegang untum Menggantung Objek Ringan
Separa vakum (tekanan rendah)
Cangkuk
Tekanan atmosfera Tekanan atmosfera di luar penyedut plastik adalah lebih tinggi daripada tekanan udara di dalam penyedut plastik. Tekanan atmosfera yang bertindak di luar penyedut menekan penyedut plastik dengan ketat pada dinding.
ITeach – Fizik Tingkatn 4
Chapter 3 Forces and Pressure
Understanding Gas Pressure And Atmospheric Pressure Applications Of Atmospheric Pressure
Drinking Straw
The higher atmospheric pressure forces the liquid to flow up the straw into the mouth (region of low pressure).
ITeach – Physics From 4
Bab 3 Daya dan Tekanan
Memahami Tekanan Gas dan Tekanan Atmosfera Aplikasi Tekanan Atmosfera
Penyedut Minuman
Tekanan atmosfera yang bertindak ke atas permukaan cecair menjadi lebih tinggi daripada tekanan udara di dalam penyedut apabila udara disedut keluar daripada penyedut minuman. Tekanan atmosfera pada cecair yang tinggi mombolehkan cecair dipaksa naik ke dalam penyedut dan memasuku mulut.
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 3 Forces and Pressure
Understanding Gas Pressure And Atmospheric Pressure Applications Of Atmospheric Pressure
Siphon
ITeach – Physics From 4
Bab 3 Daya dan Tekanan
Memahami Tekanan Gas dan Tekanan Atmosfera Aplikasi Tekanan Atmosfera
Sifon
Tekanan atmosfera Tiub getah Air
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 3 Forces and Pressure
Understanding Gas Pressure And Atmospheric Pressure Instruments Used To Measure Gas Pressure And Atmospheric Pressure Instrument used to measure gas pressure
Bourdon gauge
Instruments used to measure atmospheric pressure
mercury barometer ITeach – Physics From 4
Aneroid barometer
Fortin barometer
Bab 3 Daya dan Tekanan
Memahami Tekanan Gas dan Tekanan Atmosfera Alatan untuk Menyukat Tekanan Gas dan Tekanan Atmosfera Alatan untuk menyukat tekanan gas
Tolok Bourdon
Alatan untuk menyukat tekanan atmosfera
Barometer Merkuri ITeach – Fizik Tingkatan 4
Barometer Aneroid
Barometer Fortin
Chapter 3 Force And Pressure
2.1 Arah Mata Angin 3.4 Applying Pascal’s Principle
ITeach – Physics Form 4
Chapter 3 Forces and Pressure
Applying Pascal’s Principle Transfer Of Pressure In Water, Pascal’s Principle
Push in
Piston
Glass flask
Water
When the piston is pushed in, water will shoot out of the holes in the flask in all directions and with equal speeds. This shows that pressure in water is transferred uniformly throughout the water. Pascal's principle states that pressure applied to an enclosed fluid is transmitted equally to every part of the fluid, as well as to the walls of the container.
ITeach – Physics From 4
Bab 3 Daya dan Tekanan
Aplikasi Prinsip Pascal Pemindahan Tekanan dalam Air, Prinsip Pascal
Ditolak ke dalam
Omboh
Kelalang kaca
Air
Apabila omboh ditolak ke dalam, air akan keluar daripada lubanglubang yang terdapat pada kelalang dalam semua arah dengan laju yang sama. Ini menunjukkan tekanan dalam air dipindahkan secara seragam ke setiap bahagian cecair. Prinsip Pascal menyatakan bahawa tekanan yang dikenakan ke atas suatu cecair yang tertutup akan dipindahkan secara seragam ke setiap bahagian cecair.
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 3 Forces and Pressure
Applying Pascal’s Principle Applications of Pascal’s Principle – Hydraulic Jack
A hydraulic system can produce a large force by using a small force. F2
F1
Area = A2
Area = A1 Liquid
According to Pascal’s Principle
That is
ITeach – Physics Form 4
the pressure acting on the small piston is the same as the pressure acting on the big piston.
F1 = F2 A1 A2
Bab 3 Daya dan Tekanan
Aplikasi Prinsip Pascal Aplikasi Prinsip Pascal – Sistem Hidraulik Ringkas
Sistem hidraulik boleh menghasilkan daya yang besar dengan menggunakan daya yang kecil. F2 F1 Luas = A2
Luas= A1 Cecair
Mengikut Prinsip Pascal
Maka
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Tekanan yang bertindak pada omboh kecil adalah sama dengan tekanan yang bertindak pada omboh besar.
F1 = F2 A1 A2
Chapter 3 Forces and Pressure
Applying Pascal’s Principle Applications of Pascal’s Principle – Hydraulic Jack
Example of the use of hydraulic system in a mechanic’s workshop
Air compressor
Ground
F1 Oil
Small cylinder
ITeach – Physics From 4
F2
Large cylinder
Bab 3 Daya dan Tekanan
Aplikasi Prinsip Pascal Aplikasi Prinsip Pascal – Jek Hidraulik
Contoh penggunaan sistem hidraulik di dalam bengkel kereta.
Pemampat udara
Tanah
F1 Minyak
Silinder kecil
ITeach – Fizik Tingkatan 4
F2
Silinder besar
Chapter 3 Forces and Pressure
Applying Pascal’s Principle Applications Applications of of Pascal’s Pascal’s Principle Principle –– Hydraulic Hydraulic system system in in car car brake brake Break pedals
Small cylinder
Force
Break drum Break pedals
Break pedals
When a small force is directed onto the brake pedal, the pressure produced will be transmitted via the brake fluid to the car’s tyres. This produces a large force on the brake pedals which slows down the rotation of the wheels. ITeach – Physics Form 5
Bab 3 Daya dan Tekanan
Aplikasi Prinsip Pascal Aplikasi Aplikasi Prinsip Prinsip Pascal Pascal –– Sistem Sistem Hidraulik Hidraulik dalam dalam Brek Brek Kereta Kereta Pedal brek
Silinder kecil
Daya
Gelendung brek Pedal brek
Pedal brek
Apabila daya yang kecil dikenakan kepada pedal brek, tekanan yang dihasilkan akan dipindahkan melalui cecair brek kepada tayar kereta. Ini menghasilkan daya yang lebih besar pada pedal brek dan menyebabkan putaran roda kereta menjadi semakin perlahan. ITeach – Fizik Tingkatan 5
Chapter 3 Force And Pressure
2.1 Arah Mata AnginPrinciple 3.5 Applying Archimedes’
ITeach – Physics Form 4
Chapter 3 Forces and Pressure
Applying Pascal’s Principle Buoyant Force
Archimedes discovered that an object that is partially or fully immersed in a fluid experiences an upwards force on it. This force is known as buoyant force. This buoyant force is caused by the higher fluid pressure acting on the base of an object compared to the fluid pressure acting on the top surface.
ITeach – Physics Form 4
Bab 3 Daya dan Tekanan
Aplikasi Prinsip Archimedes Daya Keapungan
Archimedes mendapati objek yang tenggelam penuh atau tenggelam separuh penuh di dalam cecair akan mengalami daya ke atas. Daya ini dipanggil daya keapungan. Daya keapungan disebabkan oleh tekanan cecair yang tinggi bertindak pada bahagian bawah objek berbanding tekanan cecair yang bertindak pada bahagian atas objek. ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 3 Forces and Pressure
Applying Archimedes’ Principle Buoyant force – Example Of Buoyant Force Acting On Objects. Buoyant force cork weight
A piece of cork, pushed below the surface of the water and released, will immediately rise to the surface. The cork is buoyant because the cork is acted on by buoyant force.
A ship made of iron can float on the surface of the sea due to the buoyant force F which is balanced by its weight mg.
Air bubbles released rise to the sea surface due to the buoyant force acting on them.
A hot-air balloon rises from the surface of the Earth due to buoyant force acting on it. ITeach – Physics From 4
Bab 3 Daya dan Tekanan
Aplikasi Prinsip Archimedes Daya Keapungan – Contoh Daya Keapungan Bertindak Pada Objek Daya keapungan Gabus Berat
Sebiji gabus ditolak ke bawah permukaan air dan segera dilepaskan, gabus itu segera naik ke permukaan air selepas dilepaskan. Gabus itu terapung kerana daya keapungan bertindak pada gabus itu. Kapal yang diperbuat daripada besi boleh terapung dipermukaan laut kerana daya keapungan F yang bertindak pada kapal adalah sama dengan berat kapal mg.
Gelembung udara yang dibebaskan di dalam laut naik ke permukaan laut disebabkan oleh daya keapungan bertindak pada gelembung udara itu.
Belon udara panas naik ke atas udara disebabkan daya keapungan bertindak pada belon itu. ITeach – Fizik Tingkatan 4
Bab 3 Daya dan Tekanan
Aplikasi Prinsip Archimedes Daya Keapungan dan Berat Cecair Tersesar, Prinsip Archimedes
Penimbang spring
Tali
W2 N
W2 N
= W1N
Berat batu dalam air
= W2N
Berat bikar kosong
= W3N
Berat bikar dan air Kehilangan berat batu Air keluar
Bikar Eureka
Berat air yang tersesar
= W4N = (W1 – W2)N = W4– W3)N
Bikar Air tersesar
Batu
Kehilangan berat batu
Berat batu di udara
=
Daya keapungan
=
Berat air tersesar
(W1 – W2) = (W4 – W3) Prinsip Archimedes menyatakan bahawa daya keapungan yang bertindak pada objek yang tenggelam adalah sama dengan berat cecair yang disesarkan oleh objek. ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 3 Forces and Pressure
Applying Archimedes’ Principle Buoyant Force And Weight Of Liquid Displaced, Archimedes’ Principle Weight of the stone in air Spring balance Thread
W2 N Eureka beaker
Stone
Loss in weight of the stone
= W1N
Weight of the stone in water = W2N
W2 N
Weight of the empty beaker = W3N Side mouth
Weight of beaker and water = W4N Loss in weight of the stone = (W1 – W2)N Weight of water displaced
= W4– W3)N
Beaker Water displaced
= buoyant force =
weight of water displaced
(W1 – W2) = (W4 – W3) Archimedes’ Principle states that the buoyant force on a submerged object is equal to the weight of the fluid that is displaced by the object. ITeach – Physics Form 4
Chapter 3 Forces and Pressure
Applying Archimedes’ Principle Applications of Archimedes’ Principle – The ship
Ship Sea water Buoyancy force
Weight Plimsoll line
A ship floats because it displaces sea water with a weight equals to its own weight. When more loads are put into the ship, the ship will sink further. The ship will sink when the ship is overloaded. To prevent ships from sinking, a plimsoll line is marked on the hull of all ships to show the limit which are safe for the ship. ITeach – Physics From 4
Bab 3 Daya dan Tekanan
Aplikasi Prinsip Archimedes Aplikasi Prinsip Archimedes – Kapal
Kapal Air laut Daya keapungan
Berat Garis Plimsoll
Sebuah kapal terapung kerana berat kapal adalah sama dengan berat air yang tersesar. Apabila lebih banyak beban dimasukkan ke dalam kapal, kapal itu akan tenggelam dengan lebih dalam. Kapal akan tenggelam apabila kapal itu terlebih muatan. Garis plimsoll ditanda pada sisi kapal untuk menunjukkan aras di mana ia boleh dibebankan. ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 3 Forces and Pressure
Applying Archimedes’ Principle Sea surface Buoyant force = weight of submarine Buoyant force = weight of submarine
Buoyant force < weight of submarine
Applications of Archimedes’ Principle – The Submarine Empty tank
Tank partially filled with water
Tank fully-filled with water
To stay afloat on sea surface, the ballast tank is emptied of water.
Buoyant force = Weight of the submarine
To stay stationary below the surface of the sea, the ballast tank is partially filled with water.
Buoyant force = Weight of the submarine
To sink into the sea, more water is pumped into the ballast tank.
Buoyant force < Weight of the submarine
ITeach – Physics From 4
Bab 3 Daya dan Tekanan
Aplikasi Prinsip Archimedes Permukaan laut Daya keapungan = Berat kapal selam Daya keapungan = Berat kapal selam
Daya keapungan < Berat kapal selam
Aplikasi Prinsip Archimedes â&#x20AC;&#x201C; Kapal Selam Tangki kosong
Separuh daripada tangki dipenuhi air
Tangki dipenuhi air
Untuk terapung di permukaan laut, tangki-tangki ballast mestilah kosong.
Daya keapungan = Berat kapal selam
Untuk berada dibawah permukaan laut, separuh daripada tangki ballast dipenuhi air.
Daya keapungan = Berat kapal selam
Untuk tanggelam ke dalam laut, lebih banyak air dipam ke dalam tangki ballast.
Daya keapungan < Berat kapal selam
ITeach â&#x20AC;&#x201C; Fizik Tingkatan 4
Chapter 3 Forces and Pressure
Applying Archimedes’ Principle Application of Archimedes’ Principle – The hydrometer
hydrometer hydrometer Asid
Lead shots Lead shots
The hydrometer is used to measure the relative density of a liquid. It is used to check the condition of a car battery by determining the relative density of the acid in the battery which is not supposed to fall below 1.20 ITeach – Physics From 4
Bab 3 Daya dan Tekanan
Aplikasi Prinsip Archimedes Aplikasi Prinsip Archimedes â&#x20AC;&#x201C; Hidrometer
Hidrometer Hidrometer Asid
Butir-butir plumbum
Butir-butir plumbum
Hidrometer digunakan untuk mengukur ketumpatan cecair. Ia digunakan untuk memeriksa keadaan bateri kereta dengan menghitung ketumpatan asid di dalam bateri di mana nilainya tidak boleh kurang daripada1.20 ITeach â&#x20AC;&#x201C; Fizik Tingkatan 4
Chapter 3 Force And Pressure
2.1 Arah Mata Angin Principle 3.6 Understanding Bernoulli’s
ITeach – Physics From 4
Chapter 3 Forces and Pressure
Understanding Bernoulli’s Principle Bernoulli’s Principle
Bernoulli’s Principle states that the pressure of a fluid decreases as the velocity of the flow of the fluid increases and vice versa.
pressure of a fluid
velocity of the flow of the fluid
pressure of a fluid
velocity of the flow of the fluid
ITeach – Physics From 4
Bab 3 Daya dan Tekanan
Memahami Prinsip Bernoulli Prinsip Bernoulli
Prinsip Bernoulli menyatakan bahawa tekanan bendalir berkurang apabila halaju bendalir bertambah.
Tekanan bendalir
Halaju bendalir
Tekanan bendalir
Halaju bendalir
ITeach â&#x20AC;&#x201C; Fizik Tingkatan 4
Chapter 3 Forces and Pressure
Understanding Bernoulli’s Principle Bernoulli’s Principle - Example
A sheet of paper is held in a horizontal plane in front of the lips. Air is blown across the top of the paper. The free end of the paper is seen to rise. The flow of air at high speed creates a region of low pressure across the top of the paper. The still air beneath the paper is at a higher pressure and a net upward force lifts up the paper
ITeach – Physics From 4
Bab 3 Daya dan Tekanan
Memahami Prinsip Bernoulli Prinsip Bernoulli - Contoh
Sehelai kertas diletakkan pada satah mengufuk dihadapan mulut. Udara ditiup merentasi bahagian atas kertas itu. Bahagian kertas yang dihujung kelihatan terjongket ke atas. Apabila udara bergerak melalui bahagian atas kertas, tekanan di atasnya menjadi lebih rendah daripada tekanan atmsofera di bahagian bawah kertas Tekanan atmosfera di bahagian bawah kertas menolak kertas ke atas.
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 3 Forces and Pressure
Understanding Bernoulli’s Principle Bernoulli’s Principle
A filter funnel is inverted and ping-pong ball is held under it. When air is blown through the funnel, the pingpong ball does not drop when released, but is held up beneath the funnel.
blowing Filter funnel
The air flows around the ping-pong ball at high speed and creates a region of low pressure.
Ping-pong ball The air beneath the ball is at atmospheric and a net upward force holds up the ping-pong ball. Atmospheric pressure
ITeach – Physics From 4
Bab 3 Daya dan Tekanan
Memahami Prinsip Bernoulli Prinsip Bernoulli
Corong turas diterbalikkan dan bola ping-pong diletakkan di bawahnya.
Udara ditiup
Bola ping-pong tidak jatuh ke bawah semasa dilepaskan apabila udara ditiup melalui corong turas.
Udara yang ditiup melalui corong turas menyebabkan tekanan udara di atas bola pingpong menjadi lebih rendah daripada tekanan atmosfera normal. Bola ping-pong Ini membolehkan tekanan atmosfera di bahagian bawah bola ping-pong menolaknya ke atas. Takanan atmosfera Corong turas
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 3 Forces and Pressure
Understanding Bernoulli’s Principle Lift Due To The Difference In Pressure LIFT
WING
Air flows faster causes low pressure on top of the wing AIR
The diagram shows the cross section of the wing of an aeroplane. This shape is called an aerofoil. The shape of the wing causes air to flow faster over the top of the wing compared to the lower part of the wing. Hence a region of high pressure exist below the wing and a region of low pressure exist above the wing. This difference in pressure causes a resultant force to act on the wing in an upward direction. This force is called “lift” . This lift enables an aeroplane to ascend. ITeach – Physics From 4
Bab 3 Daya dan Tekanan
Memahami Prinsip Bernoulli Daya Angkat Disebabkan Perbezaan Tekanan DAYA ANGKAT
SAYAP
Aliran udara yang lebih laju di atas sayap menyebabkan tekanan udara di atas sayap menjadi lebih rendah daripada tekanan di bawahnya. UDARA
Rajah menunjukkan keratan rentas sayap kapal terbang. Bentuk ini dipanggil aerofoil. Sayap kapal terbang yang berbentuk aerofoil menyebabkan udara mengalir lebih laju pada bahagian atas sayap berbanding bahagian bawah sayap. Maka, kawasan yang mempunyai tekanan tinggi terhasil di bahagian bawah sayap manakala kawasan yang bertekanan rendah terhasil di bahagian atas sayap. Perbezaan tekanan menyebakan satu daya ke atas atau daya angkat ke atas sayap-sayap. Daya yang terhasil dipanggil daya angkat. Daya angkat membolehkan kapal terbang bergerak di udara. ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 3 Forces and Pressure
Understanding Bernoulli’s Principle Applications Of Bernoulli’s Principle – Insecticide Spray Fine nozzle
Atmospheric pressure Insect poison liquid
Narrow metallic tube
When the piston is pushed, air flows out from the nozzle at very high speed. According to Bernoulli’s Principle, a region of low pressure is created at the nozzle. The higher atmospheric pressure then pushes the insect poison liquid up through the narrow tube towards the nozzle. The liquid insecticide mixes with the air is then ejected as a spray of fine droplets of insecticide. ITeach – Physics From 4
Bab 3 Daya dan Tekanan
Memahami Prinsip Bernoulli Aplikasi Prinsip Bernoulli â&#x20AC;&#x201C; Penyembur Racun Serangga Jet
Tekanan atmosfera Racun serangga
Tiub logam
Apabila omboh ditolak, udara keluar daripada jet pada kelajuan yang tinggi. Mengikut prinsip Bernoulli, kawasan yang mempunyai tekanan rendah terhasil di jet. Tekanan atmosfera yang tinggi menolak cecair racun serangga melalui tiub logam ke jet. Campuran racun serangga dan udara di keluarkan dalam bentuk titisan-titisan halus cecair. ITeach â&#x20AC;&#x201C; Fizik Tingkatan 4
Chapter 3 Forces and Pressure
Understanding Bernoulli’s Principle Applications Of Bernoulli’s Principle – Bunsen Burner When the gas supply is turned on, the gas rushes out of the jet at high speed. This creates a region of low pressure in the Bunsen burner. The higher atmospheric pressure outside pushes air into the Bunsen burner through the air hole. The mixture of air which contains oxygen and the gas is then burnt to produce flame.
Mixture of gas and air
Air is sucked in Jet To the gas supply ITeach – Physics From 4
Bab 3 Daya dan Tekanan
Memahami Prinsip Bernoulli Aplikasi Prinsip Bernoulli â&#x20AC;&#x201C; Penunu Bunsen Apabila bekalan gas dihidupkan, gas bergerak melaui jet pada halaju yang tinggi. Ini menghasilkan kawasan bertekanan rendah di sekitar jet. Tekanan atmosfera yang tinggi di luar penunu memaksa udara masuk ke dalam penunu melalui lubang udara. Campuran udara yang mengandungi oksigen dan gas akan terbakar dan menghasilkan asap.
Campuran udara dan gas
Udara dipaksa masuk
Jet Ke bekalan gas
ITeach â&#x20AC;&#x201C; Fizik Tingkatan 4
Chapter 3 Forces and Pressure
Understanding Bernoulli’s Principle Applications Of Of Bernoulli’s Bernoulli’s Principle Principle -- Carburettor Carburettor Applications From the petrol tank Jet Valve needle
Air in
Petrol
Float
Throttle
x
Mixture of petrol and air
The carburettor produces a mixture of air and petrol which then flows into the engine cylinder of a car for combustion. Air flows fast through the narrow section X producing a region of low pressure. The higher atmospheric pressure in the petrol tank pushes the petrol through the jet into region X where the petrol is mixed with air. ITeach – Physics From 4
Bab 3 Daya dan Tekanan
Memahami Prinsip Bernoulli Aplikasi Prinsip Prinsip Bernoulli Bernoulli -- Karburetor Karburetor Aplikasi Daripada tangki petrol Jet Injap jarum
Udara masuk
x
Pendikit
Campuran petrol dan udara Petrol
Terapung
Karburetor menghasilkan campuran udara dan petrol yang akan mengalir ke dalam silinder enjin kereta untuk pembakaran. Udara mengalir dengan laju malalui bahagian sempit x. Aliran udara yang laju menghasilkan kawasan yang mempunyai tekanan rendah.. Tekanan atmosfera yang tinggi di dalam tangki petrol menolak petrol melalui jet masuk ke dalam kawasan X di mana petrol bercampur dengan udara. ITeach – Fizik Tingkatan 4
The End
i - Teach