INSTITUT PENDIDIKAN GURU KAMPUS

TEMENGGONG IBRAHIM JOHOR BAHRU

1

DR. YAZID B. ABDUL MANAP

JABATAN SAINS

SCE 3114

Topik 1

ISU 1: Reka Bentuk, Inovasi Dan Reka

Cipta

Kenal pasti bentuk-bentuk objek yang stabil

Struktur dibina berdasarkan kepada beberapa bentuk asas. Bentuk Contoh asas ialah seperti kubus, kuboid, kon, silinder, piramid, sfera dan hemisfera.

Bangunan dibina berdasarkan kepada beberapa bentuk asas. Bentuk Contoh asas ialah seperti kubus, kuboid, kon, silinder, piramid, sfera dan hemisfera.

Bentuk struktur (bentuk keseluruhan) yang

stabil.

Banyak struktur-struktur yang dibina supaya mereka mempunyai bentuk keseluruhan yang geometri (contohnya skyscraper adalah satu blok yang tinggi, sempit, dan segi empat tepat dalam bentuk keseluruhannya).

Setiap bentuk geometri yang mempunyai kekuatan dan kelemahan tertentu yang dipertimbangkan apabila mereka bentuk struktur.

kekuatan sesuatu struktur adalah untuk mengekalkan bentuk asalnya dan integriti apabila daya (atau beban) dikenakan kepadanya.

Kestabilan struktur adalah kecenderungan untuk mengekalkan kedudukan asalnya dan orientasi walaupun daya (atau beban) yang bertindak untuk 'menolaknya' .

Sesuatu struktur dikatakan stabil jika struktur itu tidak mudah rebah dan tumbang apabila ditolak atau digerakkan.

Segi empat tepat (Kuboid)

Struktur segi empat tepat dengan sebelah

panjang di bahagian bawah adalah sangat stabil ketika berehat di atas tanah.

objek yang mempunyai bentuk segi empat tepat, dengan sebelah panjang ke bawah, bukan mudah untuk menolak alih.

Satu struktur yang sempit segi empat tepat dengan sisi yang pendek pada dasarnya tidak stabil sangat.

Struktur yang mempunyai struktur ini adalah mudah untuk menolak alih.

Segi empat sama (Kubus) struktur segi empat sama adalah satu struktur

yang stabil yang tidak mudah untuk menolak alih.

Ia mempunyai permukaan rata, yang boleh berguna untuk sesetengah fungsi.

Beberapa contoh objek yang berbentuk segi empat sama ialah seperti meja, set TV, najis, dan rumah-rumah yang lebih kecil adalah struktur persegi.

Triangle (Piramid)

Struktur segi tiga adalah

sangat stabil kerana ia

mempunyai asas yang

luas.

Eiffel Towel adalah

contoh yang baik yang

mewakili struktur yang

berbentuk segi tiga.

Mengenal pasti faktor-faktor yang mempengaruhi kestabilan dan kekuatan objek

Terdapat banyak jenis struktur di sekeliling kita.

Struktur mempunyai tujuan atau fungsi tertentu.

Sesetengah struktur ialah yang mudah, manakala yang lain adalah kompleks, namun terdapat dua prinsip asas bahawa struktur mesti memenuhi jika mereka bentuk sesuatu struktur.

Prinsip-prinsip ini adalah:

1. Mereka mesti mampu membawa beban yang mereka direka untuk tanpa runtuh atau menggulingkan.

2. Mereka mesti menyokong pelbagai bahagian beban luaran dalam kedudukan relatif yang betul.

Stonehenge dan Leaning Tower of Pisa memenuhi sekurang-kurangnya salah satu daripada prinsip-prinsip yang disebutkan.

Ramai orang hanya menganggap bangunan, jambatan dan lain-lain sebagai struktur.

Walau bagaimanapun, terdapat banyak objek mudah yang boleh dikelaskan sebagai struktur seperti motorsikal atau malah kerusi.

Struktur telah direka untuk menahan beban dan kuasa-kuasa yang mereka menampung.

Pusat graviti (Centre of Gravity)

Satu struktur yang tidak mudah terbalik atau tumbang apabila bertindak dengan daya yang kuat adalah dipanggil struktur yang stabil.

Semua objek mempunyai satu titik di mana kita boleh mempertimbangkan semua jisim objek tersebut ditempatkan.

Kedudukan titik ini memberi kesan kepada kestabilan objek.

Untuk lebih memahami kestabilan, ia adalah perlu untuk memahami pusat graviti.

Berat sesuatu objek adalah daya yang disebabkan oleh graviti, apabila objek berada dalam keadaan rehat.

Sebagai sebuah struktur kerangka terletak di atas tanah, ia ditarik ke arah Bumi oleh graviti.

Sebenarnya setiap ahli dalam struktur juga ditarik oleh graviti dan dalam setiap ahli banyak partikel kecil yang juga diambil tindakan oleh graviti.

Sesuatu objek yang seimbang apabila pusat graviti dan titik sokongan terletak pada garis tegak.

Kuasa-kuasa pada setiap sisi adalah seimbang.

Maka, objek tersebut berada dalam keseimbangan.

Struktur dikatakan stabil jika pusat graviti terletak di atas dasar asasnya.

Sesuatu objek yang tidak stabil apabila pusat graviti terletak di luar dasarnya.

Dalam kata lain, sesuatu objek yang tidak stabil jika garis yang dibuat antara pusat graviti dan pusat Bumi tidak melalui dasarnya.

Sebuah objek yang stabil menjadi tidak stabil apabila telah condong dengan jauhnya dan mana-mana kecondongan mula merendahkan pusat graviti.

Perkara penting yang dicapai apabila pusat graviti menegak di atas sisi dasar asasnya.

Stable Stable Unstable

Ketinggian

Objek yang tinggi mempunyai pusat graviti yang tinggi.

Jadi ia adalah kurang stabil jika dibandingkan dengan objek yang mempunyai pusat graviti yang lebih rendah.

Sebagai contohnya, kereta lumba mempunyai pusat graviti yang sangat rendah, supaya mereka kurang cenderung untuk bergolek ketika membelok dengan kelajuan yang tinggi.

Manakala bagi Bas Double Decker yang lebih tinggi ketinggiannya, kestabilannya adalah kurang jika dibandingkan dengan kereta lumba.

Luas Tapak

Luas tapak yang besar juga membuat sesuatu objek atau struktur lebih stabil.

Roda bagi kereta lumba terletak jauh antara satu sama dengan lain.

Ini bertujuan untuk menjadikan tapaknya lebih luas seterusnya menambahkan kestabilan kereta lumba tersebut.

Jenis-jenis bahan yang digunakan

Kekuatan struktur ialah keupayaan struktur untuk menahan daya yang bertindak ke atasnya.

Struktur yang kukuh mesti mampu untuk menanggung beban yang berat dan tidak akan mudah retak, pecah, pecah atau runtuh.

Kekuatan struktur bergantung kepada jenis-jenis bahan yang digunakan.

Terdapat pelbagai jenis bahan yang dapat digunakan untuk pembinaan.

Bahan-bahan seperti Besi, keluli , batu dan konkrit adalah lebih kuat jika dibandingkan dengan kayu, lumpur dan tanah liat, kaca dan plastik.

Sebuah bangunan yang dibuat daripada konkrit atau batu adalah lebih kuat daripada bangunan yang dibuat dari kayu.

Bahan yang digunakan dalam pembinaan

bangunan

1. Lumpur dan tanah liat

Sob buildings in Iceland

2. Kayu

Bahan semula jadi untuk membina rumah-rumah bagi beribu-ribu tahun, kayu juga digunakan untuk membuat gereja pada masa lalu. Masalah utama dengan struktur kayu menghadapi risiko kebakaran dan ketahanan.

3. Batu

Struktur batu telah lama wujudnya dan sebagai sejarah.

Ia adalah bahan bangunan terpanjang yang berkekalan, dan biasanya sedia ada.

Terdapat pelbagai jenis batu di seluruh dunia dengan sifat-sifat yang berbeza yang menjadikan mereka lebih baik atau lebih buruk untuk kegunaan tertentu.

Slate adalah satu lagi jenis batu, biasanya digunakan sebagai bahan bumbung di United Kingdom

4. Konkrit

Konkrit adalah bahan bangunan komposit yang dibuat daripada kombinasi kumpulan dan pengikat seperti simen.

Bentuk yang paling biasa konkrit ialah konkrit simen Portland, yang terdiri daripada kumpulan mineral (umumnya kelikir dan pasir), air dan simen portland.

Selepas pencampuran, menghidrat simen dan akhirnya mengeras menjadi bahan seperti batu.

Falkirk Wheel in

Scotland, UK

5. Logam

Logam yang digunakan sebagai rangka kerja struktur untuk bangunan yang lebih besar seperti pencakar langit.

Terdapat banyak jenis logam yang digunakan untuk bangunan.

Logam seperti keluli dan aloi, komponen utamanya adalah besi, dan merupakan pilihan biasa untuk bahan bangunan struktur logam.

Ia adalah kuat, fleksibel, dan tahan lama. Kakisan adalah musuh utama logam apabila ia datang untuk panjang umur.

Logam lain yang digunakan termasuk titanium, krom, emas, perak. Titanium boleh digunakan untuk tujuan struktur, tetapi ia adalah lebih mahal daripada keluli.

Emas dan perak digunakan sebagai hiasan

Ray and Maria Stata Center in

Cambridge, Massachusetts

Saiz struktur

Saiz struktur mestilah setara dengan beban yang akan bertindak ke atasnya.

Terdapat banyak bentuk struktur yang terdapat dalam perekaan dan pembinaan struktur.

Antaranya terdapat Bentuk struktur lengkung dan juga struktur yang rata.

Walau bagaimanapun Bentuk struktur lengkung adalah lebih kuat daripada struktur yang rata.

Sebagai contohnya, dalam pembinaan jambatan, kebanyakkannya ialah menggunakan struktur yang lengkung dalam pembinaan.

Huraikan dan membina struktur yang stabil yang inovatif dan kreatif dan

dapat menahan keadaan yang terdapat di bumi

Struktur yang dibina ini adalah berbentuk piramid

Ia adalah gabungan daripada dua kuboid dengan satu piramid.

Untuk menambahkan kestabilan struktur yang dibina ini, tapak bagi struktur ini telah direka dengan lebih luas.

Ini adalah sangat penting kerana dengan adanya luas tapak yang lebih, struktur yang dibina adalah lebih stabil.

Selain itu, ketinggian bagi struktur adalah lebih rendah supaya dapat rendahkan pusat graviti bagi struktur tersebut.

Ini juga dapat membantu dalam meningkatkan kestabilan bagi struktur tersebut.

Mereka prototaip struktur stabil yang dapat

bertahan sekurang-kurangnya tiga bateri sel 3D

dengan menggunakan sepaket straw dan cellophane.

Rangka bagi struktur yang dibina tersebut ialah bentuk segi tiga.

Segi tiga merupakan bentuk yang paling kukuh jika dibandingkan dengan bentuk yang lain.

Bagi bentuk segi empat, bentuknya adalah tidak stabil dan yang terhuyung-hayang (wobbly).

Apabila anda menolak sisinya, ia akan condong ke dalam dan membentuk selari condong.

Manakala bagi bentuk segi tiga pula, apabila anda mencucuk bahagian atas segi tiga, kedua-dua sisi ditekan bersama-sama dan bahagian bawahnya adalah ditarik secara tersendiri.

Segi tiga tidak bengkok kerana setiap pihak mengalami hanya satu berkuat kuasa pada masa yang sama.

Maka, segitiga merupakan bentuk paling stabil dan kukuh yang digunakan dalam pembinaan hari ini.

Tamat