BAB 1: PENGENALAN KEPADA FIZIK

MEMAHAMI FIZIK

APAKAH FIZIK?

• Perkataan "fizik" berasal daripada perkataan Yunani "physikos" yang membawa maksud alam semesta.

• Fizik ialah satu cabang sains yang mengkaji tentang fenomena alam semula jadi, sifat-sifat jirim dan tenaga

Apa itu fenomena Semula Jadi?

• Fenomena semula jadi adalah kejadian-kejadian yang berlaku di sekeliling kita.

• Fenomena ini dapat dikesan oleh mata kita.

Bidang kajian dalam fizik

Ini semuanya fizikIni semuanya fizik

Bidang kajian dalam fizikBidang kajian dalam fizik GerakanGerakan habahaba cahayacahaya elektrikelektrik gelombanggelombang elektronikelektronik pengukuranpengukuran tekanantekanan nuklearnuklear elektromagnetelektromagnet

6 cabang utama fizik6 cabang utama fizik

Mekanik klasikMekanik klasik KerelatifanKerelatifan TermodinamikTermodinamik KeelektromagetanKeelektromagetan OptikOptik Mekanik kuantumMekanik kuantum

Eksperimen mesti melibatkan pengukuran Eksperimen mesti melibatkan pengukuran kuantiti fizikal kuantiti fizikal

kuantiti fizik mekanik yang asas: Jisim (kg), kuantiti fizik mekanik yang asas: Jisim (kg), panjang (m) dan masa (s)panjang (m) dan masa (s)

Hasil pengukuran mesti dibandingkan dengan Hasil pengukuran mesti dibandingkan dengan suatu kuantiti fizik yang standard dan tak suatu kuantiti fizik yang standard dan tak berubah: berubah: unit S.I.unit S.I. (1960) (1960)

Kuantiti Asas dan Kuantiti Terbitan

• Kuantiti fizik terbahagi kepada– Kuantiti Asas– Kuantiti Terbitan

• Setiap kuantiti fizik diukur dengan unit SI dan terdiri daripada magnitud dan arah.

• Suhu badan = 37 0C

• Kuantiti fizik magnitud unit

• Panjang lilin = 10 cm

Kuantiti Asas• Kuantiti asas ialah kuantiti fizik yang tidak dapat

ditakrifkan dalam sebutan kuantiti fizik yang lain.• Terdapat lima kuantiti asas;

Kuantiti asas

simbol kuantiti Unit SI Simbol

Panjang l meter m

Jisim m kilogram kgMasa t saat sArus

elektrik I ampere A

Suhu T kelvin K

Kuantiti Terbitan

• Kuantiti terbitan ialah kuantiti fizik yang dihasilkan daripada gabungan kuantiti asas secara pendaraban atau pembahagian atau kedua-duanya.

• Unit kuantiti terbitan diterbitkan daripada gabungan unit-unit asas.

Kuantiti terbitan simbol Hugungan dengan

kuantiti asas

Hubungan dengan unit

asasUnit terbitan

Luas A Panjang X Lebar m X m m2

Isipadu V Panjang X Panjang X Panjang m x m x m m3

Ketumpatan ρ Jisim / Isipadu kg/m3 kgm-3

Halaju v Panjang/masa m/s ms-1

Pecutan a Perubahan halaju/Masa ms-1 / s ms-2

Daya F Jisim X pecutan kg x ms-2 kg x ms-2 atau newton (N)

Tekanan P Daya/Luas N/m2 Nm-2 atau pascal (Pa)

Cas elektrik C Arus x masa A s A s

Contoh 1

• Berat ialah hasil darab Jisim (m) dengan graviti (g)

• Katakan jisim anda; 45 • Daya graviti ; 10 • Berat anda = 45 X 10 = 450 N• Berat ialah kuantiti terbitan.

Contoh 2

• Terbitkan unit-unit SI bagi kuantiti terbitan yang berikut berdasarkan rumus yang diberi.

• i. Kerja = daya X jarak• ii. Cas elektrik = arus elektrik X masa

Contoh 3

a)Jarak dari rumah Amirul ke pejabat pos ialah 1.5 km. Berapakah jarak ini dalam m?

• Penyelesaian1.5 km = 1.5 x 103 m = 1500 m

Contoh 4

b). Air laut lebih tumpat daripada air paip. Ketumpatan air lait ialah 1.1 g cm-3. Berapakah ketumpatan air laut dalam kg m-3?

• Penyelesaian1.1 g cm-3 = 1.1 g / 1 cm3

= 1.1 x 10-3 kg /10-6 m3

= 1.0 x 103 kg m-3

Bentuk Piawai

• Jisim elektron ialah 0.000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 911kg.

• Bagaimana dapat kita permudahkan sebutan dan cara penulisannya?

Bentuk Piawai

• A x 10n, 1 ≤ A < 10n ialah integer positif atau negatif

• Misalnya:Laju cahaya ialah 300 000 000 ms-1

Bentuk piawai : 3 x 108 ms-1

Tuliskan kuantiti berikut dalam bentuk piawai

• a). jejari bumi = 6370000 m• b). Saiz mikroorganisma = 0.0000001 m• c). Saiz zarah = 0.00003 m• d). Diameter atom = 0.000000072 m

Imbuhan

• Imbuhan digunakan untuk memudahkan penerangan suatu kuantiti fizik yang mempunyai nilai yang sangat besar atau kecil.

Imbuhan

Imbuhan Simbol Unitgiga G 109

mega M 106

kilo k 103

desi d 10-1

senti c 10-2

mili m 10-3

mikro ɥ 10-6

nano n 10-9

PrefiksPrefiks

Scale bagi saiz ukuran-ukuran Scale bagi saiz ukuran-ukuran dalam alam kitadalam alam kita

Pertukaran Imbuhan kepada Unit AsasPertukaran Imbuhan kepada Unit Asas

x 10x 1033 x 10 x 1022 x 10 x 10 x 1000 x 100 x 10x 1000 x 100 x 10

kmkm mm cmcm mmmm

÷1000÷1000 ÷100 ÷100 ÷10 ÷10 x 10x 10-3-3 x 10 x 10-2-2 x 10 x 10-1-1

Contoh 4

1.Tukar 2.21 kilometer (km) kepada unit milimeter (mm).

2.Tukar 6.09 mikrogram (ɥg) kepada unit kilogram (kg).

3.Tukar unit luas 1.4 cm2 kepada unit m2.4.Tukar unit isi padu 1.4 cm3 kepada unit m3.

Penyelesaian

1. L1: Tukar km kepada mL2 : Tukar m kepada mm

2. L1: Tukar ɥg kepada gL2: Tukar g kepada kg

Penyelesaian

3. L1: cm kepada m 1.4 cm2

1.4 x (10-2)2 = 1.4 x 10-2x2 m2

= 1.4 x 10-4 m2

4. L1: cm kepada m

Latihan

1.Apakah maksud kuantiti asas?2.Apakah maksud kuantiti terbitan?3.Stesen kuasa hidroelektrik Kenyir yang

terletak di Tasik Kenyir, Terengganu mampu menjana 65 000 000 W kuasa elektrik untuk dibekalkan ke seluruh Malaysia. Nyatakan kuasa elektrik itu dalam MW.

4.Purata jarak di antara molekul udara ialah 0.00000001 m. Tulis jarak ini dalam bentuk piawai.

Jawapan

1.Kuantiti asas ialah kuantiti yang tidak boleh ditakrifkan dalam kuantiti asas yang lain.

2.Kuantiti terbitan ialah gabungan kuantiti asas secara pendaraban, pembahagian atau kedua-dua operasi ini.

3. 65 MW4. 1 x 10-8 m

Kuantiti Skalar dan Kuantiti Vektor

• Pernahkah anda mendengar tentang laju, halaju dan had laju.

• Apakah perbezaan istilah-istilah tersebut?

Kuantiti Skalar dan Kuantiti Vektor

• Kuantiti skalar ialah kuantiti fizik dengan magnitud sahaja.

• Kuantiti Vektor ialah kuantiti fizik yang mempunyai magnitud dan arah.

Kuantiti skalar Kuantiti vektor

Panjang masa Sesaran

laju isipadu Halaju

jarak tenaga Daya

kerja ketumpatan Pecutan

suhu Momentum

Pengukuran

• Alat pengukuran– Pita pengukur– Pembaris meter– Angkup vernier– Tolok Skru mikrometer

Tugasan

Bil Objek Alat yang digunakan Ukuran

1 Panjang meja

2 ketebalan buku teks fizik

3 Diameter sebiji guli

4 Diameter dalam silinder penyukat

5 Berat sebiji guli

Kejituan dan Kepersisan dalam pengukuran

• Kejitauan pengukuran ialah betapa hampirnya suatu nilai pengukuran kenapa nilai sebenar.

• Kepersisan ialah kebolehan alat pengukur mengukur sesuatu kuantiti secara konsisten dengan sedikit atau tiada sisihan relatif antara bacaan yang diperolehi.

Kepekaan dalam pengukuran

• Kepekaan ialah kebolehan alat pengukuran untuk mengesan perubahan kecil pada kuantiti yang diukur.

• Semakin kecil perubahan yang dapat dikesan oleh alat itu, semakin peka alat itu.

Kepekaan sesuatu alat

Alat Pengukur KepekaanPita pengukur 0.1 cm

Pembaris meter 0.1 cmAngkup vernier 0.01 cm

Tolok skru mikro meter 0.01 mmJam randik analog 0.1 s atau 0.2 sJam randik digital 0.01 s

Termometer merkuri 10 CAmmeter 0.1 A atau 0.2 A

Miliammeter 0.1 mA atau 0.2 mA

Ralat

• Ralat ialah perbezaan bacaan antara ukuran yang diambil dengan ukuran sebenar.

• Terdapat dua jenis ralat;– Ralat bersistem– Ralat rawak

Ralat bersistem

• Ralat bersistem adalah disebabkan kesilapan alat pengukuran sama ada kalibrasi alat tersebut atau ralat sifar.

• Ralat sifar berlaku ketika alat tidak digunakan untuk membuat sebarang pengukuran.

• Terdapat dua ralat iaitu ralat sifar positif dan ralat sifar negatif.

Ralat Rawak

• Ralat rawak berlaku disebabkan oleh kecuaian pemerhati apabila membuat pengukuran.

• Kesilapan yang biasa dilakukan ialah kedudukan mata yang salah ketika mengambil bacaan bagi pengukuran.

Penyiasatan Saintifik

• Proses penyiasatan sainstifik– Membuat pemerhatian– Membuat Inferens– Menentukan hipotesis– Menentukan pemboleh ubah– Merancang eksperimen

Format laporan eksperimen

• Nyatakan inferens• Nyatakan hipotesis• Nyatakan tujuan eksperimen• Senaraikan pemboleh ubah• Senaraikan radas & bahan• Susun radas• Prosedur• Jadual data• Analisis data

Format penulisan laporan eksperimen

Inferens

Menyatakan andaian awal sebelum eksperimen dijalankan(Tips: RV bergantung kepada MV) MV dipengaruhi oleh RV

Hipotesis

Jangkaan keputusan awal terhadap eksperimen yang dijalankan(Tips: Semakin tinggi MV, maka semakin Tinggi RV) Semakin kecil MV, maka semakin kecil RV

Format penulisan laporan eksperimen

Tujuan eksperimen

Menyatakan hubungan antara pemboleh ubah(Tips: Mengkaji hubungan antara RV dengan MV)

Pemboleh ubah

Menyatakan pemboleh ubah-pemboleh ubah1. Pemboleh ubah dimanipulasikan (MV)2. Pemboleh ubah bergerak balas (RV)3. Pemboleh ubah di kawal (CV)

Format penulisan laporan eksperimen

Senarai radas

Menyenaraikan radas yang diperlukan untuk melakukan eksperimen(Tips: MV - alat pengukur MV) RV - alat pengukur RV

Susunan radas Melukis susunan radas serta dilabelkan

Format penulisan laporan eksperimen

Prosedur

Menyatakan tatacara prosedur menjalankan eksperimen.Tips : 1. MV - nyatakan bagaimana mengukur MV2. RV - Nyatakan bagaimana mengukur RV dan direkodkan3. CV - Nyatakan bagaimana mengawal CV4. Nyatakan pengulangan eksperimen sekurang-kurangnya 5 kali.

Format penulisan laporan eksperimen

Jadual data

MV (Unit) RV (Unit)

10

20

30

40

50

Format penulisan laporan eksperimen

Analisis

RV (Unit)

MV (Unit)

Eksperimen 1:

• Mengkaji kesan panjang bandul ke atas tempoh ayunan sebuah bandul ringkas sekiranya faktor-faktor lain dimalarkan