Satu daya yang bertindak pada sudut boleh dileraikan kepada dua komponen bersudut tepat, iaitu komponen mengufuk dan komponen menegak. Leraian daya ini membolehkan kita menangani daya condong satu arah pada satu masa.
Apabila seseorang berdiri di atas tali tegang, tali melendut dan menariknya ke atas dari kedua-dua sisi pada sudut kecil. Hanya komponen menegak tegangan ini menyokong berat orang itu. Apabila tali mencerun curam, komponen menegak itu besar dan mudah menanggung beban. Ketika tali ditarik lebih rata, komponen menegak mengecil, jadi tegangan mesti meningkat mendadak untuk terus menyokong berat yang sama.
Tali yang benar-benar mendatar tidak mempunyai komponen menegak langsung, jadi ia tidak akan dapat mengimbangi berat, tidak kira sekuat mana ia ditegangkan. Itulah sebabnya setiap kabel bermuatan, tali ampaian atau kabel elektrik sentiasa melendut sedikit.
Dalam SPM, anda patut meleraikan daya kepada komponen dan menerapkan keseimbangan pada masalah seperti ini.
Salah faham biasa
- Tali yang cukup kuat boleh ditarik lurus sempurna di bawah beban -> Tali mendatar tiada komponen menegak untuk menyokong berat, jadi sedikit lendutan tidak dapat dielakkan.
- Tegangan sama walau bagaimanapun tali disudutkan -> Apabila tali merata, tegangan meningkat mendadak untuk mengekalkan komponen menegak cukup besar.
- Hanya tarikan mengufuk yang penting -> Komponen menegak yang mengimbangi berat; kedua-dua komponen penting.
Fizik di sebaliknya
Alat utama di sini ialah leraian daya: satu tegangan yang bertindak pada sudut boleh dipecahkan kepada komponen mengufuk T kos θ dan komponen menegak T sin θ, dengan θ ialah sudut yang dibentuk tali dengan garis mengufuk. Apabila seseorang berdiri di tengah tali, kedua-dua bahagian menarik ke atas dan ke luar.
Komponen mengufuk menghala arah bertentangan dan saling membatal, manakala kedua-dua komponen menegak bersama mesti menyokong berat orang itu, jadi 2T sin θ = W.
Ambil seorang penghibur berberat W = 600 N di atas tali yang melendut pada θ = 5° sahaja. Maka T = W ÷ (2 sin θ) = 600 N ÷ (2 × sin 5°) = 3440 N. Tegangan itu hampir enam kali berat penghibur, semata-mata kerana sin 5° kecil.
Apabila tali ditarik lebih rata, θ menghampiri 0°, sin θ menghampiri 0, dan tegangan yang diperlukan membesar tanpa had. Tali yang benar-benar mendatar menuntut tegangan tak terhingga, yang tidak dapat dibekalkan oleh mana-mana tali sebenar, jadi ia mesti sentiasa melendut.
Lihat dalam kehidupan harian
Perhatikan jaring badminton di dewan sekolah dan anda akan sedar ia tidak pernah tergantung lurus benar; ia sentiasa melentur sedikit di tengah walaupun sudah ditegangkan, kerana berat jaring itu sendiri memerlukan komponen menegak tegangan untuk menahannya. Sepanduk perayaan yang direntang antara dua tiang lampu merentasi jalan kampung berkelakuan sama: sekuat mana pun ia ditegangkan, ia akan menetap dalam lengkung cetek, dan pada hari berangin ia melendut lebih apabila beban tambahan dikenakan.
Buaian yang diikat antara dua pokok kelapa menjadikan kesan ini jelas dan selesa, melendut dalam supaya tali yang bersudut curam mudah menanggung berat anda dengan tegangan sederhana. Jika anda cuba mengikat buaian hampir mendatar, tali akan sama ada putus atau simpulnya terlerai, kerana tegangan yang diperlukan amat besar.
Lentuan lembut yang sentiasa anda lihat pada kabel, jaring dan tali ampaian bukan kecuaian; itulah satu-satunya cara komponen menegak dapat berjumlah sama dengan beban.
Bagaimana ini diuji dalam SPM
Dalam Kertas 2, ini terletak dalam bab Daya dan Gerakan II dan diuji dengan kata perintah seperti terangkan, nyatakan, huraikan dan tentukan. Anda mungkin diminta meleraikan tegangan kepada komponen, menentukan tegangan dalam kabel yang menyokong beban pada sudut tertentu, atau menerangkan mengapa tali mendatar tidak boleh menyokong berat.
Gambar rajah vektor yang kemas, atau persamaan 2T sin θ = W beserta komponen mengufuk yang saling membatal, biasanya dikehendaki dalam kerja pengiraan.
Topik ini berada dalam kalangan jiran rapat dalam bab yang sama: leraian daya kepada komponen serenjang, daya dalam keseimbangan apabila jasad ditindaki oleh tiga daya, dan idea daya paduan sifar bagi jasad yang pegun. Ia juga berkait dengan situasi satah condong yang dianalisis dengan meleraikan berat sepanjang dan merentasi cerun.
Berlatih memilih arah mengufuk dan menegak yang munasabah dan menulis satu persamaan bagi setiap arah, supaya masalah keseimbangan dengan daya bersudut menjadi rutin dan bukan mengelirukan.
Sumber: DSKP KSSM Physics Form 4 and 5 (Versi English) (Bahagian Pembangunan Kurikulum (BPK), KPM)