Apa maksud kekuatan medan graviti

Medan graviti ialah kawasan di sekeliling mana-mana jisim yang menyebabkan jisim lain merasai tarikan. Kekuatan medan itu pada suatu titik memberitahu berapa banyak daya bertindak ke atas setiap kilogram yang diletakkan di situ. Di permukaan Bumi nilainya kira-kira 9.81 newton per kilogram, biasanya ditulis sebagai g.

Nombor yang sama muncul sebagai pecutan jatuh bebas, dan itu bukan kebetulan: daya sebanyak g newton pada setiap kilogram menghasilkan pecutan sebanyak g. Inilah sebabnya berat ialah jisim didarab g, dan sebabnya beg 2 kg mempunyai berat kira-kira 20 N di sini.

Kekuatan medan tidak sama di mana-mana. Ia lebih lemah di puncak gunung dan jauh lebih lemah di Bulan, kira-kira satu perenam nilai Bumi, sebab itu angkasawan boleh melompat lebih tinggi di sana.

Dalam SPM, anda patut menganggap g sebagai kekuatan medan sekali gus pecutan jatuh bebas, dan mengaitkan berat dengan jisim melaluinya.

Kegravitian

Fizik di sebaliknya

Kekuatan medan graviti, ditulis g, ditakrifkan sebagai daya graviti yang bertindak ke atas setiap kilogram jisim. Dalam bentuk persamaan, g = W/m, dengan W ialah berat dalam newton (N) dan m ialah jisim dalam kilogram (kg), jadi unit g ialah newton per kilogram (N kg⁻¹).

Berhampiran permukaan Bumi, g adalah kira-kira 9.81 N kg⁻¹. Untuk mencari berat seorang pelajar berjisim 50 kg, kita susun semula menjadi W = mg = 50 kg × 9.81 N kg⁻¹ = 490.5 N. Setiap kilogram pelajar itu ditarik dengan daya 9.81 N, dan tarikan itu hanya bertambah secara terus.

Nombor yang sama juga ialah pecutan jatuh bebas, 9.81 m s⁻², kerana daya sebanyak g newton pada setiap kilogram menghasilkan pecutan sebanyak g. Kedua-dua unit N kg⁻¹ dan m s⁻² menerangkan kuantiti fizik yang sama.

Jisim kekal sama di mana-mana, tetapi kekuatan medan bergantung pada lokasi anda, jadi berat boleh berubah walaupun jisim tidak.

Contoh harian di Malaysia

Di pasar basah, peniaga menggantung seplastik ikan pada neraca spring. Apa yang sebenarnya dirasai oleh spring itu ialah berat, iaitu daya graviti yang menarik plastik itu ke bawah, dan skalanya ditanda supaya daya ini dipaparkan sebagai jisim dalam kilogram.

Ia berfungsi hanya kerana g di tempat itu mempunyai nilai tetap yang diketahui, kira-kira 9.81 N kg⁻¹.

Katakan ikan itu mempunyai berat 29.4 N pada neraca. Jisim yang dibaca ialah m = W/g = 29.4 N ÷ 9.81 N kg⁻¹ = 3.0 kg.

Jika anda membawa ikan yang sama ke tempat yang kekuatan medannya lebih lemah, spring akan meregang lebih sedikit dan menunjukkan bacaan lebih kecil, walaupun kuantiti ikan itu, iaitu jisimnya, langsung tidak berubah.

Inilah sebabnya neraca spring mengukur daya secara terus, dan sebabnya bilangan kilogram yang dipaparkan sebenarnya ialah berat yang ditukar menggunakan g. Kekuatan medan melakukan penukaran itu secara senyap setiap kali sesuatu ditimbang.

Bagaimana ia muncul dalam SPM

Dalam Kertas 2, idea ini diuji dengan kata perintah seperti takrifkan, nyatakan, terangkan dan hubungkaitkan. Anda mungkin diminta mentakrifkan kekuatan medan graviti, menyatakan unitnya, atau menghubungkaitkan berat, jisim dan g dalam pengiraan.

Dalam bab Graviti yang sama, ia berdampingan dengan hukum kegravitian sejagat Newton, di mana g = GM/r² menunjukkan kekuatan medan berkurangan dengan jarak dari pusat planet. Ia juga berkait dengan gerakan satelit dan hukum Kepler, kerana tarikan graviti yang memberi anda berat itulah yang membengkokkan laluan satelit.

Satu tugasan biasa ialah menerangkan mengapa jisim objek tidak berubah apabila dibawa ke tempat dengan g berbeza, sementara beratnya berubah. Asingkan dua idea itu: jisim ialah kuantiti jirim dalam kg, dan kekuatan medan ialah daya per kilogram dalam N kg⁻¹.

Tunjukkan setiap unit dalam kerja anda supaya pemeriksa dapat mengikut penaakulan anda.

Sumber: DSKP KSSM Physics Form 4 and 5 (Versi English) (Bahagian Pembangunan Kurikulum (BPK), KPM)