| English | Forces in equilibrium |
|---|---|
| Bahasa Melayu | Daya dalam keseimbangan |
| 中文 | 力的平衡 |
Maksud
Keadaan apabila paduan semua daya yang bertindak pada objek adalah sifar, jadi ia kekal rehat atau bergerak dengan halaju malar.
Perkara yang perlu diketahui
Suatu objek berada dalam keseimbangan apabila daya paduan yang bertindak ke atasnya adalah sifar, sehingga ia kekal pegun atau terus bergerak pada halaju malar. Situasi biasa dalam sukatan 4531 melibatkan tiga daya yang mengekalkan sesuatu objek dalam keseimbangan, seperti lampu yang digantung pada siling oleh dua tali pada sudut berbeza.
Dua kaedah utama menyelesaikan masalah keseimbangan tiga daya. Kaedah pertama ialah meleraikan daya kepada komponen ufuk dan mencancang serta menggunakan syarat ΣFₓ = 0 N dan ΣF_y = 0 N, iaitu jumlah komponen ufuk sama dengan sifar dan jumlah komponen mencancang sama dengan sifar.
Kaedah kedua ialah melukis segi tiga daya tertutup, dengan ketiga-tiga daya dilukis hujung ke hujung sebagai vektor; jika objek dalam keseimbangan, segi tiga itu tertutup sepenuhnya tanpa jurang.
Kedua-dua kaedah bergantung pada gambar rajah yang tepat yang menunjukkan arah dan anggaran magnitud setiap daya, kerana gambar rajah yang salah biasanya membawa kepada persamaan yang salah dan jawapan akhir yang salah, walaupun pengiraan itu sendiri betul.
Contoh penyelesaian
Sebuah lampu berberat 20 N tergantung dalam keseimbangan daripada siling mengufuk oleh dua tali. Tali A membuat sudut 60° dengan siling dan tali B membuat sudut 30° dengan siling, pada sisi bertentangan lampu itu.
Dengan meleraikan secara mencancang, jumlah komponen mencancang tegangan kedua-dua tali mesti menampung keseluruhan berat: T_A sin 60° + T_B sin 30° = 20 N.
Dengan meleraikan secara ufuk, komponen ufuk kedua-dua tegangan mestilah saling meniadakan: T_A kos 60° = T_B kos 30°.
Menyelesaikan kedua-dua persamaan serentak ini memberikan tegangan dalam setiap tali, misalnya T_A ≈ 17.3 N dan T_B ≈ 10 N, kedua-duanya dinyatakan dengan betul dalam newton (N). Menyemak jawapan dengan menggantikan semula kedua-dua nilai ke dalam persamaan mencancang dan ufuk asal mengesahkan bahawa daya paduan ke atas lampu itu memang 0 N. Langkah menyemak ini berguna bagi mana-mana masalah keseimbangan tiga daya, kerana ia dapat mengesan kesilapan pengiraan atau sudut yang tersalah tetapkan sebelum jawapan akhir dituliskan.
Cara ia diuji dalam peperiksaan
Dalam Kertas 1, soalan objektif sering meminta calon menentukan gabungan tiga daya yang manakah menghasilkan keseimbangan, atau mengenal pasti segi tiga daya yang tertutup dengan betul daripada suatu gambar rajah. Dalam Kertas 2, soalan berstruktur biasanya meminta calon menyatakan syarat keseimbangan, melakar segi tiga daya bagi sistem yang diterangkan, dan mengira daya atau tegangan yang tidak diketahui menggunakan leraian daya.
Dalam Kertas 3, tugasan amali mungkin melibatkan penggantungan suatu berat dengan tali melalui takal pada sudut yang diukur, kemudian meminta calon menentukan tegangan secara uji kaji dan membandingkannya dengan nilai yang dikira.
Kesilapan biasa ialah menggunakan ΣFₓ = 0 N dan ΣF_y = 0 N secara tidak konsisten, mengelirukan sudut yang sepatutnya bagi setiap tali, atau melukis segi tiga daya dengan anak panah yang tidak mengikut susunan hujung ke hujung, yang menghasilkan segi tiga terbuka walaupun sistem itu sebenarnya seimbang. Calon disarankan melabelkan setiap daya dengan magnitud dan arahnya secara jelas sebelum mencuba mana-mana kaedah, kerana gambar rajah yang kabur ialah antara punca utama kehilangan markah kaedah bagi topik ini.
Sumber: DSKP KSSM Physics Form 4 and 5 (Versi English) (Bahagian Pembangunan Kurikulum (BPK), KPM)