introduction to physics - 043 fizik tg4 b1 2015(fsy4p) n.pdf · • mengungkapkan kuantiti dengan...

1

UNIT

© Nilam Publication Sdn. Bhd.23

MODUL • Fizik TINGKATAN 4

PENGENALAN KEPADA FIZIKINTRODUCTION TO PHYSICS1

•MenerangkankuantitiasasdankuantititerbitanExplain what base quantities and derived quantities are

•MenyenaraikankuantitiasasdanunitnyaList base quantities and their units

•MenyenaraikankuantititerbitandanunitnyaList some derived quantities and their units

•MengungkapkankuantititerbitandanunitnyadalambentukkuantitiasasdanunitasasExpress derived quantities as well as their units in terms of base quantities and base units

•MengungkapkankuantitidenganmenggunakanimbuhandannotasisaintifikExpress quantities using prefixes and scientific notation

•MenyelesaikanmasalahyangmelibatkanpertukaranunitSolve problems involving conversion of units

•MenyatakantakrifkuantitiskalardankuantitivektorState the definitions of scalar quantity and vector quantity

•MemberikancontohkuantitiskalardankuantitivektorGive examples of scalar quantity and vector quantity

•Memilihperalatanyangsesuaiuntukmengukurkuantiti fizikChoose appropriate instruments to measure physical quantities

•Menerangkankepersisan,kejituandankepekaanExplain consistency, accuracy and sensitivity

•Menerangkanjenis-jenisralatdalameksperimenExplain types of experimental errors

•MenggunakanteknikyangsesuaiuntukmengurangkanralatdalameksperimenUsing appropriate techniques to reduce experimental errors

UNIT

1.1 KUANTITI ASAS DAN KUANTITI TERBITAN BASE QUANTITIES AND DERIVED QUANTITIES

1.2 IMBUHAN DAN NOTASI SAINTIFIK (BENTUK PIAWAI) PREFIX AND SCIENTIFIC NOTATION (STANDARD FORM)

1.3 KUANTITI SKALAR DAN KUANTITI VEKTOR SCALAR AND VECTOR QUANTITIES

1.4 MEASUREMENTS PENGUKURAN

Fizik Tg4 B1 2015(FSY4p).indd 23 10/20/15 2:21 PM

1

UNIT

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 24


1 Kuantiti fizik ialah kuantiti yang boleh diukur.A physical quantity is a quantity that can be measured.

2 Kuantiti asas: ialah kuantiti fizik yang tidak boleh ditakrifkan dalam istilah kuantiti asas yang lain.

A base quantity: is a physical quantity which cannot be defined in terms of other base quantities.

3 Terdapat lima kuantiti asas dalam Unit Sistem Antarabangsa (unit S.I.).There are five base quantities in the International System of units (S.I. units).

Kuantiti asas Base quantity

Simbol untuk kuantiti asasSymbol for base quantity

Unit S.I. S.I. Unit

Simbol untuk Unit S.I.Symbol for S.I. Unit

Panjang Length l

metermetre

m

Mass Jisim

m kilogram kg

MasaTime t

saatsecond

s

Arus elektrik Electric current

I ampere A

Suhu Temperature

T Kelvin K

4 Kuantiti terbitan: ialah kuantiti yang diterbitkan daripada kuantiti asas melalui pendaraban atau

pembahagian atau kedua-duanya.

A derived quantity: is a physical quantity which is derived from base quantities through multiplication or

division or both.

KUANTITI ASAS DAN KUANTITI TERBITANBASE QUANTITIES AND DERIVED QUANTITIES1.1

Physical quantity

Kuantiti asas

Base quantity

Kuantiti terbitan

Derived quantity


1

UNIT



5 Tentukan unit terbitan untuk kuantiti terbitan yang berikut.Determine the derived unit for the following derived quantities.

Kuantiti terbitan Derived quantity

Hubungan dengan kuantiti asasRelationship with base quantity

Kuantiti terbitan dari unit asasDerived unit from base units

LuasArea

Luas = panjang × panjang Area = length × length m × m = m2

Isi paduVolume

Isi padu = panjang × panjang × panjang

Volume = length × length × length

m × m × m = m3

KetumpatanDensity

Ketumpatan

= jisim

panjang × panjang × panjang

Density

= mass

length × length × lengthkg

m3 = kg m-3

HalajuVelocity Halaju =

sesaranmasa Velocity = displacement

timems = m s–1

PecutanAcceleration

Pecutan

= perubahan halaju

masa

Acceleration

= change in velocity

time

m s–1

s = m s–2

Berat Weight

Berat = jisim × pecutan graviti Weight = mass × gravitational acceleration

kg m s-2

Momentum Momentum

Momentum = jisim × halaju Momentum = mass × velocity

kg m s-1

TekananPressure

Tekanan = dayaluas

Pressure = forcearea

kg m–1 s–2 ; N m–2 ; pascal (Pa)

DayaForce

Daya = jisim × pecutan Force = mass × acceleration kg m s-2


1

UNIT



Kuantiti terbitan Derived quantity

Hubungan dengan kuantiti asasRelationship with base quantity

Kuantiti terbitan dari unit asasDerived unit from base units

KerjaWork

Kerja = daya × sesaran Work = force × displacement kg m2 s-2 ; joule (J)

KuasaPower

Kuasa = kerjamasa

Power = worktime

kg m2 s-3 ; watt (W)

Tenaga kinetikKinetic energy

Tenaga kinetik

= 12 × jisim × (halaju)2

Kinetic energy

= 12

× mass × (velocity)2 kg m2 s–2 ; joule (J)

Tenaga keupayaan gravitiGravitational potential energy

Tenaga keupayaan graviti= jisim × pecutan graviti × tinggi

Gravitational potential energy= mass × gravitational

acceleration × heightkg m2 s–2 ; joule (J)

CasCharge

Cas = arus × masa Charge = current × time A s ; coulomb (C)

VoltanVoltage Voltan =

kerjacas

Voltage = work

chargeJ C–1 ; volt (V)

RintanganResistance

Rintangan = voltanarus

Resistance = voltagecurrent V A-1 ; ohm (Ω)


1

UNIT



1 Beberapa kuantiti fizikal mempunyai nilai yang sangat kecil atau sangat besar.Some physical quantities have very small or very large values.

2 Untuk mengendalikan nombor tersebut dengan mudah, imbuhan dan notasi saintifik diwujudkan.To handle such numbers more easily, prefixes and scientific notations have been developed.

3 Imbuhan dikaitkan dengan unit S.I. untuk mengungkapkan beberapa nilai yang tertentu. Prefixes are attached to S.I. units to express these values.

4 Jadual imbuhan: Table of prefixes:

Imbuhan Prefixes

SimbolSymbol

NilaiValue

tera T 1012

giga G 109

mega M 106

kilo k 103

desi/deci d 10-1

Imbuhan Prefixes

SimbolSymbol

NilaiValue

senti/centi c 10-2

mili/milli m 10-3

mikro/micro µ 10-6

nano n 10-9

piko/pico p 10-12

IMBUHAN DAN BENTUK PIAWAIPREFIXES AND STANDARD FORM1.2

1 Untuk menukar dari imbuhan kepada nombor biasa, darabkan dengan nilai imbuhan itu.To convert from prefixes to normal number, multiply with the value of the prefixes.

(a) 4 Gm = m Giga (G) = 109

Jadi/Therefore, 4 Gm = 4 × 109 m

= 4 000 000 000 m

(b) 260 mg = g mili / milli (m) = 10-3

Jadi/Therefore, 260 mg = 260 × 10-3 g = 0.26 g

2 Untuk menukar dari nombor biasa kepada imbuhan, bahagikan dengan nilai imbuhan itu.

To convert from normal numbers to prefixes, divide by the values of the prefixes.

(a) 325 s = Ms Mega (M) = 106

Jadi/Therefore, 325 s = 325 ÷ 106 Ms

= 0.000325 Ms

(b) 12 800 000 m = km kilo (k) = 103

Jadi/Therefore, 12 800 000 m = 12 800 000 ÷ 103 km = 12 800 km

3 Untuk menukar dari satu imbuhan kepada satu imbuhan yang lain, tukarkan kepada unit yang asal, kemudian baru tukar kepada imbuhan yang diminta.To change from one prefix to another prefix, change the prefix to the original unit, then only change it to the requested prefix.

(a) 3 060 kg = Tg 3 060 kg = 3 060 × 103 g = 3 060 000 g = 3 060 000 ÷ 1012 Tg

= 0.000 003 06 Tg

(b) 2 4 3 0 µ m = c m

2 430 µm = 2 430 × 10-6 m = 0.002 43 m = 0.002 43 ÷ 10-2 cm = 0.243 cm

Contoh/Examples


1

UNIT



5 Bentuk piawai boleh diungkapkan dalam A × 10n di mana 1 A 10 dan n ialah integer.Standard form can be expressed in the form A × 10n where 1 A 10 and n is an integer.

Tuliskan kuantiti fizik yang berikut dalam bentuk piawai. Write the following physical quantities in standard form.

Kuantiti fizik/Physical quantities Bentuk piawai/Standard form

Ketumpatan aluminium = 2 700 kg m-3

Density of aluminum = 2 700 kg m-3 2.7 × 103 kg m–3

Jarak planet Merkuri dari Matahari = 57 850 000 kmDistance of Mercury planet from the Sun = 57 850 000 km

5.785 × 107 km

Kelajuan cahaya = 380 000 000 m s-1

Speed of light = 380 000 000 m s-1 3.8 × 108 m s–1

Unit jisim atom = 0.000 000 000 000 000 000 000 000 001 66 kgAtomic mass units = 0.000 000 000 000 000 000 000 000 001 66 kg

1.6 × 10–27 kg

Cas satu elektron = 0.000 000 000 000 000 000 16 CCharge of an electron = 0.000 000 000 000 000 000 16 C

1.6 × 10–19 C

6 Kuantiti fizik yang ditulis dalam suatu unit boleh ditulis dalam unit yang lain.A physical quantity that is written in a certain unit can be rewritten in another unit.

1 Beberapa kuantiti fizik digunakan untuk menggambarkan pergerakan sesebuah objek.Some physical quantities are used to describe the motion of an object.

2 Kuantiti-kuantiti ini dapat dibahagikan kepada dua kategori: These quantities can be divided into two categories:

Kuantiti fizikPhysical quantity

KUANTITI SKALAR DAN KUANTITI VEKTORSCALAR AND VECTOR QUANTITIES1.3

Kuantiti vektor

Vector quantity

Kuantiti skalar

Scalar quantity

(a) 1 m2 = 1 × 104 cm2

(b) 5 m3 = 5 × 106 cm3

(c) 1 000 cm3 = 1 × 10–3 m3

(d) Kelajuan sebuah kereta/Speed of a car

= 120 km j–1 = 33.33 m s–1

(e) Ketumpatan ais/Density of ice

= 0.9 g cm–3 = 900 kg m–3

Tuliskan kuantiti fizik berikut dengan unit yang diberikan.Write the following physical quantities in the unit given.

(a) 1 cm2 = m2

1 cm

1 cm

1 cm2 = 1 cm × 1 cm = (1 × 10–2)m × (1 × 10–2)m = 1 × 10–4 m2

(b) 80 km j–1 = m s–1

80 km j–1 = 80 km

1 j

= 80 × 103 m

3 600 s

= 22.22 m s–1

1 j = 3 600 s

Contoh/Examples


1

UNIT



1 Contoh-contoh bagi kuantiti skalar adalah Examples of scalar quantities are:

Suhu, masa, laju, jarak, jisim/Temperature, time, speed, distance, mass.

2 Contoh-contoh bagi kuantiti vektor adalah Examples of vector quantities are:

Halaju, pecutan, sesaran, momentum, daya/Velocity, acceleration, displacement, momentum, force.

3 Kuantiti skalar dan kuantiti vektor Scalar quantity and vector quantity

Kuantiti skalar/Scalar quantity Kuantiti vektor/Vector quantity

Contoh/Example• Seorang budak perempuan berjalan sejauh 4

meter./A girl walks 4 meters.

• Magnitud: 4 meter

Arah: Tiada arah

Magnitude: 4 metres

Direction: No direction

Definisi/Definition

Kuantiti skalar merupakan kuantiti fizik yang

mempunyai magnitud sahaja.

A scalar quantity is a physical quantity which has magnitude only.

Contoh/Example• Seorang budak perempuan berjalan sejauh 4 meter

ke Timur./A girl walks 4 meters East.

• Magnitud: 4 meter

Arah: Timur

Magnitude: 4 metres

Direction: East

Definisi/Definition

Kuantiti vektor merupakan kuantiti fizik yang

mempunyai kedua-dua magnitud dan arah .

A vector quantity is a physical quantity which has both magnitude and direction .

Contoh/Examples

Pertimbangkan kuantiti-kuantiti yang disenaraikan di bawah. Kategorikan setiap kuantiti sama ada kuantiti vektor atau kuantiti skalar.Consider the following quantities listed below. Categorise each quantity as being either a vector quantity or a scalar quantity.

Kuantiti/Quantity Kategori/Category

5 m Kuantiti skalar (tiada arah disertakan pada jarak) Scalar quantity (there is no direction listed for the distance)

30 cm s–1, Timur/EastKuantiti vektor (terdapat arah disertakan pada kelajuan)Vector quantity (there is direction listed for the speed)

5 km, Utara/NorthKuantiti vektor (terdapat arah disertakan pada jarak)Vector quantity (there is direction listed for the distance)

20 °C Kuantiti skalar (arah tidak terlibat)Scalar quantity (there is no direction involved)

256 bytes Kuantiti skalar (arah tidak terlibat)Scalar quantity (there is no direction involved)

4 000 kalori/caloriesKuantiti skalar (arah tidak terlibat)Scalar quantity (there is no direction involved)


1

UNIT



1 Pengukuran adalah proses untuk menentukan nilai sesuatu kuantiti fizik dengan menggunakan alat saintifik.Measurement is the process of determining the value of a physical quantity using scientific instruments.

2 Meter (m), kilogram (kg) dan saat (s) adalah tiga unit asas untuk mengukur panjang , jisim dan masa masing-masing.

The metre (m), the kilogram (kg) and the second (s) are three basic units for measuring length , mass

and time respectively.

Mengukur panjang / Measuring length

1 Panjang sesuatu objek boleh diukur dengan menggunakan pembaris meter, angkup vernier atau tolok skru mikrometer.The length of an object can be measured by using a metre rule, vernier callipers or micrometer screw gauge.

2 Kesesuaian alat ini bergantung kepada panjang yang diukur dan ketepatan yang diperlukan. The suitability of the instrument depends on the length to be measured and the accuracy required.

Alat pengukurMeasuring instrument

Senggatan terkecilSmallest scale division

Pembaris meter / Meter rule 0.1 cm

Angkup vernier / Vernier callipers 0.01 cm

Tolok skru mikrometer / Micrometer screw gauge 0.01 mm

(Senggatan terkecil pada alat pengukur menunjukkan kepekaan sesuatu alat)(The smallest scale division on the measuring instruments shows the sensitivity of the instruments.)

(a) Pengukuran menggunakan pembaris meterMeasurement using a metre rule

Pembaris meter memberikan bacaan dalam ketepatan 0.1 cm.

A metre rule gives readings to an accuracy of 0.1 cm.

Ukur dan tuliskan setiap yang berikut.Measure and write each of the following.

(i)

(ii)

Berdasarkan rajah, panjang objek = 6.2 cm – 1.0 cm = 5.2 cm

Based on the diagram, the length of the object = 6.2 cm – 1.0 cm = 5.2 cm

Lebar/Width = 1.6 cm

Panjang/Length = 7.0 cm

cm 21 3 4 5 6

PENGUKURANMEASUREMENT1.4

Latihan/Exercises


1

UNIT



(b) Pengukuran dengan menggunakan angkup vernier Measurement by using vernier callipers

1 Angkup vernier digunakan untuk mengukur/A pair of vernier callipers is used to measure: (a) kedalaman/depth (b) dimensi luar/outer dimensions (c) dimensi dalam/ inner dimensions

2 Angkup vernier memberikan bacaan dalam ketepatan 0.01 cm

A pair of vernier callipers gives readings to an accuracy of 0.01 cm.

0

cm

1 2 3

0 5 10

Rahang dalamInside jaw

Skru pemutarScrew

Skala utamaMain scale

Skala vernierVernier scale

Rahang luarOutside jaw

EkorTail

3 Angkup vernier mempunyai dua skala: skala utama dan skala vernier

A pair of Vernier callipers has two scales: main scale and vernier scale

4 (i) Panjang skala vernier = 0.9 cm

Length of vernier scale = 0.9 cm

(ii) Skala vernier boleh dibahagikan kepada 10 bahagian

The vernier scale is divided into 10 divisions

(iii) Panjang untuk senggatan terkecil oleh skala vernier = 0.09 cm

Length of the smallest scale division of the vernier scale = 0.09 cm

(iv) Panjang untuk senggatan terkecil pada skala utama = 0.1 cm

Length of the smallest scale division of the main scale = 0.1 cm

(v) Perbezaan antara senggatan terkecil oleh skala utama dan senggatan terkecil oleh skala vernier

= 0.1 cm – 0.09 cm = 0.01 cm

The difference between the smallest scale division of the main scale and the smallest scale division of the vernier

scale = 0.1 cm – 0.09 cm = 0.01 cm

(iii)

Berdasarkan gambar rajah, diameter pensel = 5.0 cm – 3.5 cm = 1.5 cm

Based on the diagram, the diameter of the pencil = 5.0 cm – 3.5 cm = 1.5 cm

1 2 3 4 5 6 7 8 9cm

Pensel/PencilSesikuSet square

EkorTailSkala utamaMain scaleSkala vernierVernier scaleSkru pemutarScrewRahang luarOutside jawRahang dalamInside jaw


1

UNIT



Apakah bacaan yang ditunjukkan oleh angkup tersebut?What are the readings shown by the callipers?1 2

0 1 2 3

0 5 10

1cm cm

0 5 10

2

(c) Pengukuran dengan menggunakan tolok skru mikrometer Measurement using a micrometer screw gauge

SpindalSpindle

KunciLock

AnvilAnvil

RacetRatchet knob

Bidal (skala vernier)Thimble (vernier scale)

Sleeve (skala utama)Sleeve (main scale)

mm

Bidal (skala vernier)Thimble (vernier scale)

KunciLock

RacetRatchet knob

Sleeve (skala utama)Sleeve (main scale)

SpindalSpindle

AnvilAnvil

0 13540

3025

1 Tolok skru mikrometer digunakan untuk mengukur objek yang sangat kecil sehingga 0.01 mm (Ketepatan /

Kejituan dalam 0.01 mm)

A micrometer screw gauge is used to measure very small objects to 0.01 mm. (Accuracy of 0.01 mm)

2 (a) Skru dalam spindal mempunyai jarak benang atau senggatan 0.01 mm.

The screw in the thimble has a thread distance or pitch of 0.01 mm.

(b) Apabila bidal dipusing satu pusingan lengkap, rahang bergerak dalam jarak 0.50 mm.

When the thimble is turned one complete rotation, the sliding jaw moves a distance of 0.50 mm.

3 (a) Skala bidal mempunyai 50 bahagian (senggatan).

The scale on the thimble has 50 divisions.

(b) Satu bahagian pada skala bidal menunjukkan 0.01 mm .

One division on the thimble scale represents 0.01 mm .

Bacaan/Reading = (1.2 + 0.06) cm

= 1.26 cm

Bacaan/Reading

= (1.6 + 0.08) cm

= 1.68 cm

Latihan/Exercises


1

UNIT



Tuliskan bacaan tolok skru mikrometer yang ditunjukkan dalam rajah di bawah.Write down the readings of the micrometer screw gauges shown in the diagrams below.

(a) (b) (c)

(1.00 + 0.01) mm (1.50 + 0.47) mm (1.00 + 0.21) mm 1.01 mm 1.97 mm 1.21 mm

Lengkapkan jadual di bawah./Complete the table below.

(a)Kuantiti fizik/Physical quantity Alat pengukur/Measuring instrument

Lebar sebuah mejaWidth of the table

Pembaris meterMetre rule

Diameter dalam paip air kuprumThe inner diameter of copper water pipe

Angkup vernierVernier callipers

Ketebalan wayarThickness of a piece of wire

Tolok skru mikrometerMicrometer screw gauge

Jarak seorang atlit merejam lembingThe distance of an athlete throwing the javelin

Pita pengukurMeasuring tape

Diameter sebatang paipThe diameter of a pipe


Ketebalan duit syiling 50 senThickness of a 50 cent coin

Tolok skru mikrometerMicrometer screw gauge

(b) Panjang/Length Alat pengukur/Measuring instrument

4.5 cm Pembaris meter/Metre rule

1.94 cm Angkup vernier/Vernier callipers

6.72 cm Angkup vernier/Vernier callipers

3.55 mm Tolok skru mikrometer/Micrometer screw gauge

0mm

1 5

0

45

0 1 0

5

45

40

0 1 25

20

15

mm mm

Mengukur Jisim/Measuring Mass

Jisim suatu objek boleh diukur dengan menggunakan neraca tuas atau neraca tiga alur .

The mass of an object can be measured by using a lever balance or a beam balance .

Mengukur Masa/Measuring Time

Masa diukur dengan menggunakan jam randik .

Time is measured by using a stopwatch .

0mm

1 5

0

45

0 1 0

5

45

40

0 1 25

20

15

mm mm0

mm1 5

0

45

0 1 0

5

45

40

0 1 25

20

15

mm mm

Latihan/Exercises

Latihan/Exercises


1

UNIT



KejituanAccuracy

1 Kejituan dalam ukuran ialah betapa hampir sesuatu nilai ukuran itu dengan

nilai sebenar .

Accuracy in measurement is the degree of closeness of a measurement value to the actual

value .

2 Ukuran yang mempunyai peratusan ralat yang sangat kecil mempunyai kejituan yang tinggi .

A measurement with a smaller percentage error has a higher accuracy .

KepersisanConsistency

1 Kepersisan ialah kemampuan sesuatu alat pengukur untuk mengukur kuantiti dengan sedikit atau tiada sisihan relatif dalam bacaan yang diperoleh. Pengukuran berulang akan menghasilkan bacaan yang hampir sama.

Consistency is the ability of a measuring instrument to measure in a consistent manner with little or no relative deviation in the readings obtained. The repeated measurement will produce almost the same reading.

2 Pengukuran dengan sisihan relatif yang lebih kecil mempunyai kepersisan yang lebih tinggi. A measurement with a smaller relative deviation has a higher consistency.

KepekaanSensitivity

1 Kepekaan ialah kebolehan sesebuah alat untuk mengesan perubahan yang kecil dalam sebarang kuantiti fizik yang diukur.

Sensitivity is the ability of an instrument to detect small changes in the physical quantity being measured.

2 Alat pengukur yang lebih sensitif dapat/A more sensitive measuring instrument is able to (a) mengesan perubahan yang sangat kecil dalam kuantiti fizik yang diukur

detect very small changes in the physical quantity that is being measured

(b) bertindak balas dengan cepat kepada perubahan dalam kuantiti fizik yang diukur respond more quickly towards changes in the physical quantity that is being measured

3 Alat pengukur yang mempunyai senggatan lebih kecil adalah lebih peka.A measuring instrument which has smaller scale divisions is more sensitive.

Dalam pertandingan menembak, tiga orang peserta A, B dan C masing-masing melepaskan enam tembakan pada sasaran. Bandingkan kejituan dan kepersisan tiga penembak ini.In a shooting competition, three participants A, B and C each takes six shots at a target. Compare the accuracy and the consistency of the three shooters.

A B C

Jitu dan persis Persis tetapi tidak jitu Tidak jitu dan tidak persis

Accurate and consistent Consistent but not accurate Not accurate and not consistent

KEJITUAN, KEPERSISAN DAN KEPEKAANACCURACY, CONSISTENCY AND SENSITIVITY1.5

Latihan/Exercises


1

UNIT



Semua ketidaktentuan eksperimen (ralat) adalah disebabkan oleh sama ada ralat rawak atau ralat sistematik .

All experimental uncertainties (errors) are due to either random errors or systematic errors .

Ralat RawakRandom Errors

Ralat SistematikSystematic Errors

1 Ralat rawak ialah ketidakpastian dalam pengukuran yang disebabkan oleh:Random errors are uncertainties in the measurement due to:

(a) pemerhati the observer (b) keadaan sekeliling the surroundings (c) alat-alat the instruments 2 Apabila kuantiti diukur untuk beberapa kali, ralat

rawak akan menyebabkan bacaan menjadi lebih besar atau lebih kecil daripada bacaan sebenar.When a quantity is measured a few times, random errors will cause the readings either to be larger or smaller than the actual values.

1 Ralat sistematik ialah ketidakpastian dalam pengukuran disebabkan oleh:Systematic errors are uncertainties in the measurements due to:

(a) pemerhati the observer Contoh/Example: (i) masa tindak balas (menggunakan jam randik, dll.)

reaction time (using stopwatch, etc.)

(ii) rabun jauh atau rabun dekat (eksperimen cahaya, dll)

short-sightedness or long-sightedness (light experiments, etc)

RALAT RAWAK DAN RALAT SISTEMATIKRANDOM ERRORS AND SYSTEMATIC ERRORS

Contoh/Examples

Senaraikan perbezaan antara dua alat pengukur yang berikut.List the differences between these two measuring instruments.

Pembaris meter Pita pengukurA meter rule A measuring tape

21cm0 43 21 3 4 5

cm021

cm0 43 21 3 4 5

cm0

Pembaris meterA meter rule

Pita pengukurA measuring tape

Bilangan senggatan per cmNumber of divisions per cm

10 2

Senggatan skala terkecilSmallest scale division

0.1 cm 0.5 cm

KepekaanSensitivity

Tinggi/High Rendah/Low


1

UNIT



3 Contoh bagi ralat rawak / Examples of random errors: (a) kesilapan pengukuran yang berlaku apabila

seseorang membaca bacaan skala dari kedudukan mata pada alat yang salah

( ralat paralaks ) measurement error that happens when one reads

a scale’s reading from a wrong position of the eye

or instrument ( parallax error )

Kedudukan mata yang betul sepatutnya berada berserenjang dengan skala.

The correct position of the eye should be

perpendicular to the scale .

(i)

(ii)

(iii)

(b) persekitaran/the surroundings Contoh/Example: Andaian nilai pecutan disebabkan oleh graviti,

10 m s–2, adalah tidak tepat jika nilai g di tempat di mana eksperimen dijalankan berbeza dari 10 m s–2.

Assuming the value of the acceleration due to gravity, 10 m s–2, is inaccurate if the value of g at the place where the experiment is carried out differs from 10 m s–2.

(c) alat-alat / the instruments (i) ralat sifar / zero error Contoh/Example: • pembaris meter yang telah rosak atau

haus di hujungnyaa metre rule which has worn ends

• bacaan angkup vernier atau tolok skru

mikrometer bukan sifar walaupun rahang telah ditutup. the reading of vernier callipers or micrometer

screw gauge is not zero even when the jaws are closed.

• ammeter dan voltmeter yang tidak menunjukkan bacaan sifar walaupun terputus dari litar.an ammeter and a voltmeter which do not show zero reading even when disconnected from a circuit.

• penimbang yang jarumnya tidak menunjukkan bacaan sifar walaupun tiada objek yang diletakkan di atas penimbang itu.

a balance which does not show zero reading even when no object is being placed on it.

(b) kesilapan yang dibuat apabila membaca skala suatu alatthe error made when reading the scale of an instrument

(c) kiraan bilangan ayunan yang salah dalam sistem yang bergetara wrong count of the number of oscillations in a vibrating system

(d) tekanan yang tidak konsisten semasa merapatkan rahang tolok skru mikrometer (Contoh: apabila mengukur diameter dawai)

inconsistent pressures applied when closing the gap of a micrometer screw gauge (Example: when measuring the diameter of a wire)

(ii) kesalahan dalam alat fault in the instrument

Alat-alat ditentukurkan dalam kilang dalam keadaan suhu dan tekanan atmosfera tertentu. Kadangkala alat-alat ini digunakan dalam keadaan fizikal yang berbeza.Instruments are calibrated in the factory under specific temperature and atmospheric pressure. Sometimes these instruments are used under different physical conditions.

Contoh/Example:panjang angkup vernier keluli akan berubah apabila suhu berubah.the length of a steel vernier callipers will change when temperature changes.

1cm

MataEye

MataEye

MerkuriMercuryAir

Water

21cm

MataEye

MataEye

MerkuriMercuryAir

Water

2

1cm

MataEye

MataEye

MerkuriMercuryAir

Water

2

1cm 2 3


1

UNIT



Ralat paralaksParallax error

Penjelasan:Explanation:

(pandangan pemerhati tidak berserenjang dengan skala instrumen yang sedang dibaca)(the view of the observer is not perpendicular to the scale of the instrument that is being read)

Cara yang betul untuk membaca skala pembaris ditunjukkan dalam rajah. Mata mesti diletakkan tegak di atas tanda pada skala untuk mengelakkan ralat paralaks.The correct way to read the scale of a ruler is shown in the diagram. The eye must be placed vertically above the mark on the scale to avoid parallax error.

Ralat paralaks boleh menghasilkan bacaan yang lebih besar atau lebih kecil daripada nilai sebenar.Apabila kedudukan mata berada padaParallax errors can produce readings that are bigger or smaller than the actual value.When the position of the eye is at X – bacaan akan menjadi lebih besar daripada nilai sebenar. the reading will be greater than the actual value.Z – bacaan akan menjadi lebih kecil daripada nilai sebenar. the reading will be smaller than the actual value.Y – tiada apa-apa kesilapan paralaks. there will not be any parallax errors.

Seorang pemerhati yang cekap akan mendapat bacaan tanpa atau dengan ralat paralaks yang kecil.An efficient observer will get readings without or with small parallax errors.

Ketiadaan ralat paralaks semasa menggunakan ammeter/voltmeter – menggunakan cermin di bawah penunjuk akan memastikan bahawa imej jarum tidak boleh dilihat semasa ukuran.No paralax when using an ammeter/voltmeter – using a mirror under the pointer will ensure that the image of the pointer cannot be seen during measurement.

(e) perubahan dalam persekitaran semasa eksperimen (Contoh: perubahan suhu yang mana ia telah dianggap malar)

changes in the surroundings during an experiment (Example: the change of temperature which has been assumed to be constant)

4 Ralat rawak boleh dielakkan (atau dikurangkan)

dengan mengulangi pengukuran (mengambil beberapa bacaan) dan

mengira nilai purata .

Random errors can be eliminated (or reduced) by repeating measurements (taking several readings)

and calculating the average value .

2 Ralat sistematik tidak boleh dielakkan dengan mengambil beberapa bacaan menggunakan alat yang sama, pemerhati yang sama atau alat yang sama.

Systematic errors cannot be eliminated by taking several readings using the same instrument, same observer or same instrument.

3 Ralat sistematik boleh dielakkan dengan cara Systematic errors can be eliminated by

(i) menggunakan alat yang berbeza

using different instruments

(ii) mengambil ukuran dengan teliti

taking measurements carefully

X

0

Y Z

cm


1

UNIT



Ralat Sifar untuk Angkup Vernier Zero Error for Vernier Callipers

(a) (c)

Ralat sifar/Zero error = +0.04 cm (i) Ralat sifar/Zero error = 0.04 cm

(b)

Ralat sifar/Zero error = –0.03 cm (ii) Bacaan sebenar = 1.03 cm – 0.04 cm = 0.99 cm

The correct value = 1.03 cm – 0.04 cm = 0.99 cm

Ralat Sifar untuk Tolok Skru Mikrometer Zero Error for Micrometer Screw Gauge

(a) (c)

Ralat sifar/Zero error = +0.01 mm (i) Ralat sifar/Zero error = +0.01 mm

(b)

Ralat sifar/Zero error = –0.04 mm (ii) Bacaan sebenar = 1.46 mm – 0.01 mm = 1.45 mm

The correct value = 1.46 mm – 0.01 mm = 1.45 mm

0 1

0 5 10

cm

0 1

0 5 10

cm

0 1

0 5 10

cm

0 1

0 5 10

cm

0mm 5

045

04540

0mm

5045

0mm

10 04540

mm

PeneranganExplanation :

Ralat sifarZero error = –0.10 cm + 0.07 cm

= –0.03 cm


1

UNIT



Proses kajian saintifik adalah seperti ditunjukkan di bawah:The process of scientific investigation is shown as below:

InferensInference

Panjang bandul ringkas mempengaruhi tempoh bandul ringkas

The length of a simple pendulum affects the period of the simple pendulum

HipotesisHypothesis

Jika panjang bandul ringkas bertambah, maka tempohnya juga akan bertambah

If the length of the simple pendulum increases, its period will also increase

Tujuan eksperimenAim of the experiment

Untuk menyiasat hubungan antara tempoh bandul ringkas dengan panjangnya

To investigate the relationship between the period of a simple pendulum and its length

Pemboleh ubahVariables

Pemboleh ubah dimanipulasikan/Manipulated variable:Panjang bandul, l/The length of the pendulum, l

Pemboleh ubah bergerak balas/Responding variable:Tempoh bagi bandul ringkas, T/The period of the simple pendulum, T

Pemboleh ubah dimalarkan/Constant (fixed) variable:Jisim bandul/Mass of pendulum bob

Bahan dan radasMaterials and apparatus

Bandul, benang berpanjangan 70 cm, kaki retort dan pengapit, dua keping syiling kecil, jam

randik, pembaris meter / Pendulum bob, 70-cm length of thread, retort stand and retort clamps, two

small coins, stopwatch, metre rule

ProsedurProcedure

Senarai bahan dan radasList of materials and apparatus

Kesimpulan Conclusion

PerbincanganDiscussion

AnalisisAnalysis

Pernyataan masalahProblem statement

PemerhatianObservation

InferensInference

HipotesisHypothesis

Pemboleh ubah/Variables• Pemboleh ubah dimanipulasikan Manipulated variable• Pemboleh ubah bergerak balas Responding variable• Pemboleh ubah dimalarkan Constant variable(s)

Bandul ringkas / Simple pendulumEksperimenExperiment

KAJIAN SAINTIFIKSCIENTIFIC INVESTIGATIONS1.6


1

UNIT



Susunan radas dan prosedurArrangement of the apparatus and procedure

(a) Semua radas disusun seperti yang ditunjukkan dalam rajah itu. All the apparatus are set up as shown in the diagram.(b) Panjang benang dilaraskan supaya panjang, l = 10.0 cm. The thread is adjusted so that its length, l = 10.0 cm.(c) Bandul diayun untuk memulakan ayunan melalui sudut yang

kecil (tidak lebih daripada 10o). A gentle push is given to the pendulum bob to start swinging through a

small angle (not more than 10o).(d) Masa yang diambil untuk 10 ayunan lengkap, t, diambil

menggunakan jam randik. The time taken for 10 complete oscillations, t, is taken by using the

stopwatch.(e) Tempoh bandul ringkas, T (iaitu masa yang diambil untuk satu ayunan lengkap) dikira dengan menggunakan: The period of the simple pendulum, T (i.e. the time taken for one complete oscillation) is calculated by

using:

Tempoh/Period, T = Masa untuk 10 ayunan lengkap

10 /

Time for 10 complete oscillations

10

(f) Langkah (c) hingga (e) diulangi untuk l = 20.0 cm, 30.0 cm, 40.0 cm, 50.0 cm dan 60.0 cm. Steps (c) to (e) are repeated for l = 20.0 cm, 30.0 cm, 40.0 cm, 50.0 cm and 60.0 cm.(g) Graf T melawan l diplotkan.

A graph of T against l is plotted.

Pengumpulan dataData collection

Panjang, l (cm)Length,l (cm)

Masa yang diambil untuk 10 ayunan lengkap, t (s)The time taken for 10 complete oscillations, t (s)

Tempoh bandul, T (s)

The period of the pendulum, T (s) t1 t2 tpurata/average

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

Graf (menggunakan kertas graf)Graph (using graph paper)

T (s)

l (cm)

KesimpulanConclusion

Bandul yang lebih panjang mengambil masa yang lebih panjang untuk membuat satu ayunan

lengkap (atau apabila panjang bandul ringkas bertambah, tempohnya bertambah).

The longer pendulum takes longer time to make a complete oscillation (or the period of a simple

pendulum increases with its length).

BenangThread

Bandul Pendulum bob

Kaki retortRetort stand

0


1

UNIT



1 Antara ukuran berikut, yang manakah paling pendek?Which of the following measurements is the shortest?A 2.45 × 102 mmB 2.45 × 10–3 cmC 2.45 × 10–2 µmD 2.45 × 103 nm

2 Antara berikut, yang manakah terdiri daripada semua kuantiti terbitan?Which of the following has all derived quantities?A Daya, panjang, masa Force, length, timeB Momentum, halaju, daya Momentum, velocity, forceC Panjang, halaju, suhu Length, velocity, temperatureD Arus elektrik, masa, suhu Electric current, time, temperature

3 Simbol manakah menunjukkan perkaitan imbuhan yang tidak betul?Which symbol is not correct in representing its corresponding prefix?

Imbuhan / Prefix Simbol / Symbol

A tera TB kilo LC micro µD centi c

4 Rajah 4 menunjukkan tiga alat pengukur untuk mengukur panjang.Diagrams 4 show three instruments for measuring length.

0mm 145

40

35

30

0 5 10 1 2 3cm


P

0mm 145

40

35

30

0 5 10 1 2 3cm

Pembaris meterMetre rule

Q

0mm 145

40

35

30

0 5 10 1 2 3cm

Tolok skru mikrometerMicrometre screw gauge

R

Rajah 4 / Diagram 4

Antara susunan berikut, yang manakah menunjukkan kepekaan pengukuran P, Q dan R secara menaik?Which arrangement shows the sensitivity of the instruments P, Q and R in ascending order?A P, Q, R C R, P, QB Q, R, P D Q, P, R

5 Berikut menunjukkan empat set keputusan memanah. Set yang manakah jitu tetapi tidak persis?The following shows four sets of archery results. Which set is consistent but not precise?A C

B D

6 Rajah 6 menunjukkan kedudukan suatu skala vernier pada skala utama sebuah angkup vernier.Diagram 6 shows the position of a vernier scale at the main scale of a pair of vernier callipers.

2 3

0 5 10

cm cm Skala utamaMain scale


Rajah 6 / Diagram 6

Berapakah bacaan yang ditunjukkan dalam Rajah 6?What is the reading shown in Diagram 6?

A 2.05 cmB 2.15 cmC 2.55 cmD 3.05 cm

7 Rajah 7(a) menunjukkan bacaan ralat sifar sebuah tolok skru mikrometer. Rajah 7(b) menunjukkan bacaan pada ketika tolok skru mikrometer itu mengukur diameter sebiji bebola keluli.Diagram 7(a) shows the zero error reading of a micrometer screw gauge. Diagram 7(b) shows the reading when it is used to measure the diameter of a steel ball bearing.

04540

mm5045

0mm

(a)

04540

mm5045

0mm

(b)Rajah 7 / Diagram 7

Diameter bebola itu ialahThe diameter of the ball bearing isA 3.45 mmB 3.47 mmC 3.49 mmD 3.95 mm

Latihan Pengukuhan/Enrichment Exercises


1

UNIT



8 Antara berikut, yang manakah menambahkan kepekaan sebuah voltmeter?Which of the following increases the sensitivity of a voltmeter?A Menambahkan saiz voltmeter Increase the size of voltmeterB Mengurangkan saiz voltmeter Decrease the size of voltmeterC Menjadikan 0.1 V sebagai unit yang terkecil

dalam skala Make 0.1 V as the smallest unit in the scaleD Menjadikan 0.5 V sebagai unit yang terkecil

dalam skala Make 0.5 V as the smallest unit in the scale

9 Seorang murid Fizik menggunakan sebuah angkup vernier, sebuah tolok skru mikrometer dan pembaris setengah meter untuk membuat pengukuran bagi tiga objek masing-masing. Senarai yang manakah menunjukkan bacaan yang betul?A physics student uses a pair of vernier callipers, a micrometer screw gauge and a half-metre rule to measure three objects respectively. Which of the following lists correctly shows her respective readings?A 4.2 cm, 3.78 cm, 6.1 cmB 4.20 cm, 3.78 mm, 6.1 cmC 4.20 cm, 3.78 mm, 6.10 cmD 4.20 cm, 3.780 mm, 6.1 cm

10 Jika suatu jisim Uranium yang diberi ialah 2.8 µg, jisimnya dalam kilogram ialah / If a given mass of Uranium is 2.8 μg, its mass in kilogram isA 2.8 × 10–3 kgB 2.8 × 10–6 kgC 2.8 × 10–9 kgD 2.8 × 10–12 kg

1 Berikut menunjukkan angkup vernier yang digunakan untuk mengukur diameter bola besi.The following shows a pair of vernier callipers used to measure the diameter of a metal ball.

Rajah 1.2 / Diagram 1.2Rajah 1.1 / Diagram 1.1

0 1 2 3

cm

0 1 2 3

0 5 10 0 5 10

cm

Skala utamaMain scale


0 1 2 3

cm

0 1 2 3

0 5 10 0 5 10

cm

Rajah 1.1 menunjukkan kedudukan skala vernier apabila rahangnya ditutup. Rajah 1.2 menunjukkan kedudukan skala vernier apabila bola besi diletakan di antara rahang angkup vernier.Diagram 1.1 shows the position of the vernier scale when the jaws are closed. Diagram 1.2 shows the position of the vernier scale when a metal ball is put between the jaws of the vernier callipers.

(a) Berapakah ralat sifar angkup vernier? / What is the zero error of the vernier callipers?

0.02 cm

(b) Apakah bacaan angkup vernier seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1.2? What is the reading of the vernier callipers as shown in Diagram 1.2?

1.73 cm

(c) Hitungkan diameter bola besi. / Calculate the diameter of the metal ball.

1.73 cm – 0.02 cm = 1.71 cm

Soalan Struktur/Structure Questions


1

UNIT



(d) Jika alat yang digunakan ini diganti dengan tolok skru mikrometer, alat yang manakah lebih peka? Mengapa?

beri satu alasan. If the device used is replaced by a micrometer screw gauge, which device is more sensitive? Why? Give a reason.

Tolok skru mikrometer sebab skala terkecilnya ialah 0.01mm tetapi skala terkecil bagi angkup vernier ialah

0.01 cm. / Micrometer screw gauge, because the smallest scale of micrometer is 0.01 mm but the smallest scale of

vernier callipers is 0.01 cm.

2 Rajah 2 menunjukkan suatu eksperimen untuk menentukan hubungan antara daya, F, dengan pemanjangan, x, bagi sebuah spring. / Diagram 2 shows an experiment to determine the relationship between the force, F, and the extension of a spring, x.

Daya, FForce, F

SpringSpring

PenunjukPointer

Rajah 2 / Diagram 2

(a) Tulis satu hipotesis yang sesuai yang melibatkan daya, F, dan pemanjangan, x. Write a suitable hypothesis involving the force, F, and the extension, x.

x bertambah apabila F bertambah. x increases with F.

(b) Bagaimanakah kejituan pengukuran bagi x dapat ditingkatkan? How can the accuracy of the measurement of x be increased?

Bagi setiap nilai F, ambil sekurang-kurangnya dua bacaan bagi x. Kemudian ambil nilai purata bagi x. Take at least two measurements of x for each value of F. Then take the average of x.

(c) Graf di bawah menunjukkan keputusan eksperimen itu. / The graph below shows the results of the experiment.

x / cm

F / N0

Berdasarkan graf di atas, tulis satu kesimpulan terhadap hubungan antara F dan x. Based on the graph above, write a suitable conclusion on the relationship between F and x.

x adalah berkadar secara langsung dengan F. x is directly proportional to F.

(d) Tulis satu langkah berjaga-jaga yang harus diambil dalam eksperimen di atas. Write one precaution that should be taken in the above experiment.

Elakkan ralat paralaks dengan memastikan aras mata adalah sama dengan aras penunjuk. Avoid parallax errors by making sure that the eye-level is the same as the pointer level.


introduction to physics - 043 fizik tg4 b1 2015(fsy4p) n.pdf · • mengungkapkan kuantiti dengan...

Documents