1. SCE 3105 Lecture 6
Kerja dan Mesin

2. Membincangkan tajuk tajuk berikut:
• Kerja
• Mesin ringkas dan mesin kompleks.
• Faedah mekanikal dan kecekapan.
• Mesin manusia berjalan.

3. Seeokor kuda menarik beban melalui padang.
Seorang bapa menolak kereta sorong ke lorong antara
gerai-gerai.
Seorang pelajar mengangkat buku buku ke atas bahunya.
Pengangkat berat mengangkat pemberat ke atas.
Seorang ahli sukan melontar lontar peluru.
Contoh contoh kerja dalam
kehidupan harian.

4. Kerja
Didefinisikan sebagai daya yang
bertindak ke atas objek untuk
mengakibatkan sesaran.
Dalam usaha untuk daya telah melakukan
kerja ke atas objek, perlu ada sesaran dan
daya mesti menyebabkan sesaran
(Untuk melakukan kerja, daya mesti menyebabkan sesaran.)

5. Kerja yang dilakukan ke atas
objek oleh satu daya tetap
adalah hasil komponen daya
yang selari dengan arah
sesaran objek, darab dengan
magnitud sesaran.

6. Ingat ini
Kerja dan tenaga diukur dalam unit yang
sama, Joule (J). Bila objek di gerak oleh
daya, tenaga dipindahkan dan kerja
dilakukan.
Tetapi kerja bukan satu bentuk tenaga,
ia adalah salah satu cara di mana
tenaga dipindahkan.

7. • Persamaan ini menunjukkan hubungan
antara kerja yang dilakukan, daya yang
dikenakan dan jarak yang disesarkan.
• Jarak yang terlibat adalah jarak yang
disesar dalam arah yang sama dengan
daya yang dikenakan.

8. Kerja
Kerja = Fd
W = kerja (in Joule)
F = magnitud daya (in Newton)
d = magnitud sesaran dalam arah daya (meter)

9. Kerja berhubung dengan jarak daya yang
mengerakkan objek dan bukan masa yang diambil
untuk mengerakkan objek.
Sudut yang diukur didefinisikan sebagai sudut antara
daya dan sesaran.

10. Senario A: Satu daya bertindak ke arah kanan ke atas objek
yang tersesar ke kanan. Vektor daya dan vektor sesaran
adalah pada arah yang sama. Maka, sudut antara F dan d
adalah 0 darjah.

11. • Senario B: Satu daya bertindak arah kiri
ke atas objek yang tersesar ke kanan.
Vektor daya dan vektor sesaran adalah
dalam arah bertentangan. Jadi sudut
antara F dan d adalah 180 darjah.

12. Senario C:
Satu daya bertindak ke atas ke atas objek yang tersesar ke
kanan. Vektor daya dan vektor sesaran adalah pada sudut
90 darjah.

13. Seorang pelayar menarik sebuag bot sepanjang dok
menggunakan tali pada sudut 600 dengan ufuk.
Berapakah kerja yang dilakukan oleh pelayar itu jika
dia mengenakan daya 255N ke atas tali dan menarik
tali sepanjang 30.0 m?
Answer: 3.83 X 103 J

14. Mesin ringkas

15. Mesin – Alat yang membantu kita
melakukan kerja.
Mesin membantu kita dengan:
1. Mengubah jumlah daya ke atas objek.
2. Mengubah arah daya.

16. Daya adalah tolakan atau
tarikan yang mengubah
gerakan atau bentuk objek.
Contoh: Saya menolak rak buku
untuk mengerakkannya.

17. Tenaga adalah keupyaan
melakukan kerja.
Contoh: Saya mesti mepunyai
tenaga untuk berlari berbatu batu.

18. Kerja adalah hasil daya yang
menggerakkan objek.
Contoh: – Mengangkat sesuatu
yang berat adalah kerja kuat.

19. Graviti
Graviti adalah daya yang menarik
objek ke BUMI secara tetap.

20. Mesin Ringkas – mempunyai
sedikit atau tiada bahagian yang
bergerak.

21. Tuas – dibuat daripada papan
atau bar yang diletakkan di atas
fulkrum. Digunakan untuk
mengangkat berat.
Contoh: jongkang jongkit,
pengumpil, kayu besbol, pencakar
tanah

22. 3 jenis tuas:
• Tuas kelas pertama – jongkang jongkit. Satu
hujung akan mengangkat objek keatas dan hujung
yang satu lagi tertolak ke bawah.
• Tuas kelas kedua – kereta sorong. Pemegang
panjang kereta sorong merupakan lengan panjang
tuas.
• Tuas kelas ketiga – pancing ikan. When the pole
is given a tug, one end stays still but the other end
flips in the air catching the fish.

23. Rajah Tuas

24. Rajah Tuas
http://www.professorbeaker.com/lever_fact.html

25. Rajah Tuas

26. Satah condong – permukaan
sendeng untuk memudahkan
kerja.
Example: cerun, tangga

27. Baji – Dua satah condong
digunakan untuk mengangkat
dan memisahkan objek.
Contoh: pisau, baji pintu, kapak.

28. Skru – satah condong di
sekeliling paku atau shaf
untuk memegang bahan-
bahan bersama sama
atau menebuk lubang.
Contoh: drill bit, skru

29. Roda dan Gandar – roda yang
berputar yang membantu
mengerakkan barang dengan
mudah dan cepat.
Contoh: roda stering, tombol
pintu dan pemutar skru

31. Takal – Takal adalah roda yang
mempunyai salur(groove)
dihujungnya untuk memegang tali
dan kabel.
Contoh : tiang bendera, penyidai
baju, pancing ikan dan kren.

33. Bagaimanakah takal bekerja?

34. Bagaimanakah takal bekerja?
Takal bekerja 2 cara:
• Ia boleh mengubah arah daya atau
• Ia boleh mengubah jumlah daya.

35. Apakah jenis jenis takal?

36. Apakah jenis jenis takal?
Takal Tetap
Tidak menggandakan(multiply) daya.
Mengubah arah daya usaha.
Faedah mekanikal sama dengan 1.
Takal Bergerak
Menggandakan daya usaha tetapi tidak boleh mengubah arah daya
usaha.
Faedah mekanikal adalah jarak usaha bahagi jarak rintangan.
Sistem Takal
Kombinasi takal2 tetap dan bergerak.
Faedah mekanikal sama dengan bilangan tali sokongan (supporting
ropes).

39. Bagaimana takal tetap
bekerja?

40. Bagaimana takal tetap bekerja?
Takal tetap mengubah arah daya yang
dikenakan. ( Contoh: menaikkan
bendera)

41. Bagaimana takal bergerak
bekerja?

42. Bagaimana takal bergerak
bekerja?
Takal bergerak di lekatkan dengan
objek yang hendak digerakkan.

43. Faedah Mekanikal
• Fe=daya usaha
• Fr=daya rintangan
Fr
Faedah Mekanikal,MA= Fe
Kebanyakan mesin mempunyai MA>1 (bermakna mesin
meningkatkan daya yang dikenakan)
- Mesin unggul, kerja output = kerja input
- Wo = Wi
Frdr = Fede

44. Mesin Nyata/Real
• Untuk mesin unggul, IMA = Fr d e
=
Fe d r
IMA= faedah mekanikal unggul
Wo
• Kecekapan mesin =
Wi
Fr
= Fe
×100%
de
dr
= MA
×100%
IMA

45. Faedah mekanikal (MA)
• Adalah faktor dimana mesin
menggandakan daya yang dikenakan.
• Faedah mekanikal boleh dikira untuk
mesin2 ringkas berikut menggunakan
formula2 berikut:
• MA = (jarak dimana daya dikenakan) ÷
(jarak dimana beban digerakkan)
• Atau, KERJAin = KERJAout

46. MA - Takal
• Takal adalah roda2 yang disambung dengan tali.
Dengan ini arah daya boleh diubah, dengan sedikit
kehilangan daya geseran. (for the same reasons as the
wheel).
• Walaubagaimanapun takal2 boleh digabung untuk
membentuk faedah mekanikal tambahan dengan
mempunyai tali yang digelung ke beberapa takal.
– Takal dengan 1 tali (1 takal tetap) mempunyai MA = 1, iaitu,
tiada advantage, (or disadvantage).
– Takal dengan 2 tali (1 takal bergerak) mempunyai MA = 2.
– Takal dengan 6 tali (block and tackle) mempunyai MA = 6.

47. MA - Tuas
• Tuas: MA = Panjang lengan usaha ÷
panjang lengan rintangan.

48. Faedah mekanikal
• Untuk keseimbangan statik, daya
masuk darab tuas masuk mesti sama
dengan daya keluar darab tuas keluar.
Hasil keputusan ini adalah jumlah daya
input yang diperlukan untuk
menghasilkan daya output yang
berkadaran kepada nisbah jarak keluar
dan masuk lengan tuas (dout/din).
• Faedah mekanikal adalah songsang
nisbah dout/din, iaitu dout/din.
• Bila dout/din meningkat, faedah mekanikal
juga meningkat.
• Nisbah dout/din adalah bersamaan dengan
nisbah Fout/Fin : so some people use this
latter ratio as the mechaical advantage
(which again makes sense...the bigger
the output force relative to the input
force, the better the mechanical
advantage).

49. • Kita belajar untuk membina
pelbagai jenis sistem takal
menggunakan faedah
mekanikal untuk
menggerakkan beban yang
susah untuk digerakkan.
Gambar ini menunjukkan
satu sistem takal 9:1.
Dengan menggunakan
sistem ini, ia hanya
memerlukan 50 lb “tarikan”
untuk menggerakkan 450
lb beban.

50. • Instructor John Giddings
teaches the mechanical
advantage lecture to the
Technician students. The
progression from
theoretical to practical
mechanical advantage
systems is a key
component of the Peak
Rescue course.

51. MA – Roda dan Gandar
• Roda merupakan tuas dengan satu lengan
berjarak antara gandar dengan titik luar roda,
dan yang lagi satu merupakan jejari gandar.
• Typically this is a fairly large difference, leading
to an equally large mechanical advantage.
• This is why even simple wheels with wooden
axles running in wooden blocks will still turn
freely, because the friction is overwhelmed by
the rotational force of the wheel multiplied by the
mechanical advantage.

52. MA – Satah condong
• MA = panjang cerun ÷ tinggi cerun

53. MA
• Ini memerlukan mesin ringkas unggul, bermakna
tiada kehilangan disebabkan geseran atau
kekenyalan.
• Jika wujud geseran atau kekenyalan di dalam
sistem, kecekapan akan jadi lebih rendah; Kerja in
akan jadi lebih besar daripada Kerjaout
• Ada 2 jenis faedah mekanikal:
– Faedah Mekanikal Unggul (IMA)
– Faedah Mekanikal Sebenar (AMA)

54. IMA
• Dalam Fizik, faedah mekanikal unggul
adalah faedah mekanikal untuk mesin
unggul.
• IMA mesin boleh dicari dengan formula
berikut,
– IMA = de ÷ dr
– Dimana de sama dengan jarak usaha (effort
distance) and dr sama dengan jarak
rintangan (resistance distance).

55. AMA
• Dalam fizik, faedah mekanikal sebenar
adalah faedah mekanikal untuk mesin
sebenar.
• AMA untuk mesin boleh dicari dengan
menggunakan formula berikut:
– AMA = R ÷ Eactual
• dimana R sama dengan daya rintangan
(resistance force) and Eactual sama dengan
daya usaha (effort force) sebenar.

56. Mesin Majmuk – dua atau lebih
mesin ringkas bekerja bersama-
sama.
Contoh:
Basikal
Kereta

57. Penyelesaian Masalah
• Seorang pelajar menggunakan roda basikal
dengan jejari giar 4.00 sm dan jejari roda
35.6 sm. Bila daya 155 N dikenakan ke atas
rantai, roda akan bergerak 14.0 cm.
Disebabkan geseran, kecekapannya adalah
95.0%.
a. Apakah IMA roda dan giar itu?
b. Apakah MA roda dan giar itu?
c. Apakah bacaan daya pada skala roda itu?
d. Bagaimana pelajar itu menarik
rantai?

58. Penyelesaian
a.
b. Since efficiency =
c. MA=
d.

65. Bagaimana kerja dilakukan
Tenaga Daya Fungsi
Kerja dilakukan!