Tidak diberi dalam peperiksaan, hafal.
Kegunaannya
Elastic potential energy digunakan dalam Daya dan Gerakan II (Fizik SPM Tingkatan 5). Kekalkan unit SI dalam setiap baris kerja. Daya dan Gerakan II
Simbol dan unit SI
| Simbol | Maksud | Unit SI |
|---|---|---|
| E | tenaga keupayaan kenyal | J |
| F | daya | N |
| x | pemanjangan | m |
| k | pemalar spring (daya) | N m⁻¹ |
Penyusunan semula
k = 2E / x²x = √(2E / k)F = 2E / x
Contoh penyelesaian
Perangkap biasa
Memahami tenaga keupayaan kenyal
E ialah tenaga keupayaan kenyal dalam joule (J), F ialah daya regangan dalam newton (N), x ialah pemanjangan dalam meter (m), dan k ialah pemalar spring (daya) dalam newton per meter (N m⁻¹). Apabila spring diregang atau dimampat dalam had kekenyalannya, kerja dilakukan menentang daya pemulih dan disimpan sebagai tenaga keupayaan kenyal.
Oleh sebab daya bertambah secara linear dengan pemanjangan (F = kx), daya purata ialah ½F, memberikan E = ½Fx; menggantikan F = kx memberikan E = ½kx².
- Untuk mencari pemalar spring, susun semula kepada k = 2E / x².
- Untuk mencari pemanjangan bagi tenaga tersimpan, gunakan x = √(2E / k).
- Daya diperoleh daripada F = 2E / x.
Kekalkan x dalam meter supaya tenaga terhasil dalam joule.
Contoh berkira langkah demi langkah
Sebuah spring berpemalar k = 150 N m⁻¹ dimampat sebanyak x = 8.0 cm. Cari tenaga keupayaan kenyal yang tersimpan.
- Tukar pemanjangan kepada meter: x = 8.0 cm = 0.080 m.
- Tulis rumus: E = ½kx².
- Gantikan dengan unit: E = ½ × 150 N m⁻¹ × (0.080 m)² = ½ × 150 N m⁻¹ × 0.0064 m².
- Kuasa duakan dahulu, kemudian darab: 150 × 0.0064 = 0.96, dan separuhnya ialah 0.48.
Jawapannya E = 0.48 J, dibundarkan kepada dua angka bererti. Unit terhasil dengan betul: N m⁻¹ × m² = N m = J, mengesahkan joule.
Kesilapan lazim dan cara ia diuji
Kesilapan paling lazim ialah lupa mengkuasaduakan pemanjangan dalam ½kx², kuasa duakan x sebelum mendarab, dan ingat x ialah pemanjangan, bukan panjang keseluruhan spring. Rumus ini sah hanya dalam had kekenyalan; di luarnya spring tidak lagi mematuhi F = kx.
- Membiarkan x dalam sentimeter menjadikan jawapan 10⁴ kali terlalu besar.
- Meninggalkan faktor ½ memberi jawapan dua kali ganda.
- Mengelirukan E = ½kx² dengan luas di bawah graf daya–pemanjangan, sedangkan kedua-duanya luas segi tiga yang sama (½ × tapak × tinggi).
Soalan berbunyi hitung tenaga keupayaan kenyal yang tersimpan, tentukan pemalar spring apabila tenaga dan pemanjangan diberi, atau terangkan mengapa tenaga disimpan apabila spring diregang. Tunjukkan baris penggantian untuk markah kaedah.
Sumber: DSKP KSSM Physics Form 4 and 5 (Versi English), Sijil Pelajaran Malaysia: Format Pentaksiran mulai 2021, Fizik (4531) (Bahagian Pembangunan Kurikulum (BPK), KPM)