| English | Elasticity |
|---|---|
| Bahasa Melayu | Keanjalan |
| 中文 | 弹性 |
Maksud
Sifat bahan yang membolehkannya kembali kepada bentuk dan saiz asalnya setelah daya yang mengubah bentuknya dialihkan.
Perkara yang perlu diketahui
Kekenyalan ialah keupayaan sesuatu bahan untuk kembali kepada bentuk dan saiz asalnya selepas daya ubah bentuk disingkirkan. Dalam had kenyal, pemanjangan sesebuah spring adalah berkadar terus dengan daya yang dikenakan, satu hubungan yang dikenali sebagai Hukum Hooke dan ditulis sebagai F = kx.
Di sini, F ialah daya yang dikenakan dalam newton (N), x ialah pemanjangan dalam meter (m), dan k ialah pemalar spring dalam newton per meter (N m⁻¹), yang menerangkan kekukuhan spring itu. Pemalar spring yang lebih besar bermakna daya yang lebih besar diperlukan untuk menghasilkan pemanjangan yang sama.
Melebihi had kenyal, spring itu tidak lagi kembali kepada panjang asalnya walaupun selepas daya disingkirkan, dan hubungan antara F dan x tidak lagi berbentuk garis lurus.
Meregangkan spring menyimpan tenaga di dalamnya sebagai tenaga keupayaan kenyal, diberikan oleh E = ½Fx atau secara setara E = ½kx², diukur dalam joule (J). Formula ini perlu dihafal kerana ia tidak dicetak dalam kertas peperiksaan 4531.
Contoh penyelesaian
Sebatang spring memanjang sebanyak 4 cm apabila daya 8 N dikenakan ke atasnya, dan pemanjangan ini kekal dalam had kenyal spring tersebut. Mula-mula tukarkan pemanjangan kepada meter: x = 4 cm = 0.04 m.
Menggunakan Hukum Hooke, F = kx, pemalar spring ialah k = F ÷ x = 8 N ÷ 0.04 m = 200 N m⁻¹.
Tenaga keupayaan kenyal yang tersimpan dalam spring yang diregangkan dihitung menggunakan E = ½Fx = ½ × 8 N × 0.04 m = 0.16 J. Jawapan yang sama diperoleh menggunakan E = ½kx² = ½ × 200 N m⁻¹ × (0.04 m)² = 0.16 J.
Setiap langkah mengekalkan unit SI yang konsisten sepanjang pengiraan: daya dalam newton, pemanjangan dalam meter, pemalar spring dalam newton per meter, dan tenaga tersimpan dalam joule, jadi tiada ralat penukaran unit terbawa ke jawapan akhir. Penggunaan unit SI yang konsisten pada setiap langkah inilah yang diperhatikan oleh pemeriksa apabila memberikan markah penuh bagi soalan pengiraan jenis ini.
Cara ia diuji dalam peperiksaan
Dalam Kertas 1, soalan objektif sering meminta calon mengira pemanjangan, daya atau pemalar spring menggunakan F = kx, atau mengenal pasti kawasan pada graf daya-pemanjangan yang mewakili had kenyal. Dalam Kertas 2, soalan berstruktur biasanya meminta calon menyatakan Hukum Hooke, mentakrifkan had kenyal, dan mengira tenaga keupayaan kenyal yang tersimpan dalam spring daripada data atau graf yang diberikan.
Dalam Kertas 3, tugasan amali biasanya melibatkan pengukuran pemanjangan spring bagi beberapa siri beban yang ditambah, memplot graf daya-pemanjangan, dan meminta calon menentukan pemalar spring daripada kecerunannya.
Kesilapan biasa ialah terlupa menukar pemanjangan daripada sentimeter kepada meter sebelum menggantikannya ke dalam formula, atau menggunakan panjang keseluruhan spring yang diregang dan bukannya pemanjangan itu sendiri. Calon juga perlu ingat bahawa formula tenaga keupayaan kenyal hanya sah dalam had kenyal, dan tidak boleh digunakan sebaik sahaja spring itu mengalami ubah bentuk kekal.
Sumber: DSKP KSSM Physics Form 4 and 5 (Versi English) (Bahagian Pembangunan Kurikulum (BPK), KPM)