BAB 7 : TENAGA DAN KUASA

TEMA 3 : Tenaga dan Kelestarian Hidup

Bidang Pembelajaran Tenaga dan Kuasa

7BAB Energy and Power

Konsep PENTING
IMPORTANT concepts

Prinsip Penggunaan
Keabadian tenaga per saat

Tenaga Energy
The Principle of consumption per
Conservation of
second
Energy

Unit pengukuran Melibatkan daya Unit pengukuran
ialah joule (J) dan sesaran ialah watt (W)
The The
measurement Involve force and measurement
unit is joule (J) displacement unit is watt (W)

TENAGA KUASA
ENERGY POWER

Tenaga Menggerakkan Kadar kerja
keupayaan dan objek dilakukan
tenaga kinetik The rate of
Potential energy Move the objects works
conducted
and kinetic
energy

Keupayaan Kerja = Daya × Kuasa = Kerja
melakukan Sesaran Masa

kerja Work = Force Power = Work
The ability to × Displacement Time
conduct works

APAKAH TENAGA DAN KUASA?
WHAT ARE ENERGY AND POWER?

Tenaga ialah keupayaan untuk melakukan kerja. Tenaga wujud dalam pelbagai bentuk seperti tenaga
elektrik dan tenaga haba. Kuasa ialah kadar melakukan kerja, iaitu jumlah tenaga yang dipindahkan per
unit masa.
Energy is the ability to do work. Energy comes in different forms such as electrical energy and heat
energy. Power is the rate of doing work, i.e. the amount of energy transferred per unit time.

103

NOTA BESTARI

Kerja dan Kuasa Work and Power

1. Kerja didefinisikan sebagai hasil darab daya dan 1. The work is defined as the product of force and
displacement in the direction of force.
sesaran dalam arah daya. Work (W) = Force (F) x Displacement (s)

Kerja (W) = Daya (F) × Sesaran (s) 2. When the force of 1 newton is used to move the object

2. Apabila daya 1 newton digunakan untuk menggerakkan 1 meter in the direction of the force, the energy of

objek sejauh 1 meter dalam arah daya, tenaga 1 N m or 1 J has been used.

sebanyak 1 N m atau 1 J telah digunakan. 3. The power is defined as the rate of doing work, that is

3. Kuasa didefinisikan sebagai kadar melakukan kerja, the work done in one second (or the energy used per

iaitu kerja yang dilakukan dalam masa satu saat (atau second).

tenaga yang digunakan per saat).

Kuasa (P) = Kerja (W) Power (P) = Work (W)
Masa (t) Time (t)
4. When 1 joule of work is done within 1 second, power
4. Apabila 1 joule kerja dilakukan dalam masa 1 saat, of 1 watt is used.

kuasa sebanyak 1 watt telah digunakan.

Tenaga Keupayaan dan Tenaga Kinetik Potential Energy and Kinetic Energy

1. Tenaga keupayaan graviti adalah kerja yang dilakukan 1. Gravitational potential energy is the work done to lift
an object to a height, h from the Earth’s surface.
untuk mengangkat sesuatu objek ke suatu ketinggian, Gravitational potential energy

h dari permukaan Bumi. = Work done

Tenaga keupayaan graviti = Force (F) × Displacement (s)

= Kerja yang dilakukan = mgh

= Daya (F) × Sesaran (s) 2. Objects that are at a height from the Earth’s surface
= mgh have a gravitational potential energy.

2. Objek yang berada pada suatu ketinggian dari per- 3. Elastic potential energy is the work done to compress

mukaan Bumi mempunyai tenaga keupayaan graviti. or stretch an elastic material with displacement x from

3. Tenaga keupayaan kenyal adalah kerja yang dilakukan the equilibrium position.

untuk memampat atau meregang suatu bahan kenyal Elastic potential energy
dengan sesaran x dari kedudukan keseimbangan. = Work done

BAB Tenaga keupayaan kenyal = Average force (F) × Displacement (s)

= Kerja yang dilakukan 1
2
= Daya purata (F) × Sesaran (s) = Fx
7=
1 Fx 4. A compressed or stretch spring possessed elastic
2
potential energy.
4. Spring yang dimampat atau diregang mempunyai 5. Kinetic energy is the energy possessed by a moving

tenaga keupayaan kenyal. object.

5. Tenaga kinetik adalah tenaga yang dimiliki oleh suatu

objek yang bergerak. Kinetic energy = 1 mv2
2
Tenaga kinetik = 1 mv2
2

Prinsip Keabadian Tenaga The Principle of Conservation of Energy

1. Prinsip Keabadian Tenaga menyatakan bahawa tenaga 1. The Principle of Conservation of Energy states that
tidak boleh dicipta atau dimusnah tetapi hanya boleh energy cannot be created or destroyed but can only
berubah-ubah bentuknya. change its form.
2. Oscillating systems such as swinging of simple
2. Sistem ayunan seperti ayunan bandul ringkas dan pendulum and swinging of spring are always undergone
ayunan spring sentiasa mengalami perubahan bentuk transformation of energy between the gravitational
tenaga antara tenaga keupayaan graviti atau kenyal or elastic potential energy with the kinetic energy in
dengan tenaga kinetik mengikut Prinsip Keabadian accordance to the Principle of Conservation of Energy.
Tenaga. 3. In a closed system, the energy change between
potential energy and kinetic energy obeys
3. Dalam sistem tertutup, perubahan tenaga antara the Principle of the Conservation of Energy.
tenaga keupayaan dengan tenaga kinetik mematuhi Therefore, the total potential energy and
Prinsip Keabadian Tenaga. Oleh itu, jumlah tenaga kinetic energy in a closed swing system is
keupayaan dan tenaga kinetik dalam suatu sistem constant.
ayunan yang tertutup adalah malar.

Nota Grafik

104

Standard Kandungan Tarikh:
7.1 Kerja, tenaga dan kuasa

7.1 EKSPERIMEN Kerja dan kuasa PBD
INKUIRI Penemuan
KBAT Work and power
Inkuiri
Tujuan
Buku teks m/s 210 – 215

Menentukan kerja yang dilakukan dan kuasa yang dijana dengan menggunakan rumus
To determine the work done and the power generated by using formulas

Bahan dan Bongkah kayu, neraca spring, pembaris meter, jam randik
Radas Wooden block, spring balance, metre ruler, stopwatch

Prosedur Bongkah kayu Neraca spring
Wooden block Spring balance

0.4 m

Arah gerakan
Direction of movement

1 Tarik sebuah bongkah kayu di sepanjang permukaan meja sejauh 0.4 m. Pada masa
yang sama, mulakan jam randik./Pull the wooden block along the surface of table for a
distance of 0.4 m. At the same time, start the stopwatch.

2 Rekod magnitud daya yang digunakan dan masa yang diambil.
Record the magnitude of the force used and the time taken.

3 Hitung kerja yang dilakukan dan kuasa yang dijana dengan menggunakan rumus-
rumus yang berikut:
Calculate the work done and the power generated by using the following formulas:

Kerja (J) = Daya (N) × Sesaran (m) Kerja (J)/Work (J)
Work (J) = Force (N) × Displacement (m) Kuasa/Power (W) =

Masa (s)/Time (s)

Keputusan Magnitud daya/Magnitude of force = 3 N
Perbincangan
Sesaran/Displacement = 0.4 m

Masa yang diambil/Time taken = 5 s

Kerja/Work = 3 N × 0.4 m Kuasa/Power = 1.2 J BAB
= 1.2 J (atau/or N m) 5s
7
= 0.24 W (atau/or J s–1)

(Jawapan murid/Student's answer)

1 Seorang murid mengangkat suatu pemberat 500 g setinggi 0.5 m secara menegak dari
lantai dalam masa 2 saat. Jika daya yang direkodkan pada neraca spring ialah 5 N,
hitung kerja dan kuasa yang digunakan oleh murid itu. TP3/KBAT
A student lifts a weight of 500 g from the floor in 2 seconds.
If the force recorded on the spring balance is 5 N, calculate
the work and power used by the student.

Kerja yang dilakukan/Work done Neraca spring
= 5 N × 0.5 m = 2.5 J Spring balance

Kuasa/Power = 2.5 Pemberat 500 g
2 500 g weight

Praktis = 1.25 W
Kendiri
0.5 m
Kesimpulan
Kerja yang dilakukan dan kuasa yang dijanakan boleh Lantai/Floor

dihitung dengan menggunakan rumus-rumus berikut.

Work done and power generated can be calculated by using the following formulas.

Kerja (J) = Daya (N) × Sesaran (m) Kerja (J)/Work (J)
Work (J) Force (N) × Displacement (m) Kuasa/Power (W) =

Masa (s)/Time (s)

105

Standard Kandungan Tarikh:
7.2 Tenaga keupayaan dan tenaga kinetik

7.2 AKTIVITI Tenaga keupayaan dan tenaga kinetik PBD
Kontekstual
KBAT PERBINCANGAN Potential energy and kinetic energy

Buku teks m/s 216 – 220

1 Tenaga keupayaan graviti adalah kerja yang dilakukan untuk mengangkat sesuatu objek ke suatu
ketinggian, h dari permukaan Bumi.
Gravitational potential energy is the work done to lift an object to a height, h from the Earth’s
surface.

Tenaga keupayaan graviti = Kerja yang dilakukan = Daya (N) × Sesaran (m) = mgh
Gravitational potential energy = Work done = Force (N) × Displacement (m) = mgh

Gambar foto di sebelah menunjukkan sebuah lif di suatu pusat membeli-
belah yang membawa beban berjisim 500 kg ke suatu ketinggian 20 m
dalam masa 20 s. (g dianggarkan sebagai 10 m s–2) TP3/KBAT
The photo on the right shows a lift in a shopping centre that carried a
500 kg load to a height of 20 m in 20 s. (g is estimated as 10 m s–2)
(a) Berapakah kerja yang dilakukan oleh lif itu?

What is the work done by the lift?
Kerja yang dilakukan/Work done = mgh

= 500 × 10 × 20
= 100 000 J

(b) Berapakah tenaga keupayaan graviti lif itu pada ketinggian 20 m?
What is the gravitational potential energy of the lift at the height of 20 m?
Tenaga keupayaan graviti = kerja yang dilakukan = 100 000 J

Gravitational potential energy = work done = 100 000 J

(c) Hitung kuasa lif itu./Calculate the power of the lift.

Kuasa lif/Power of the lift

= 100 000 J
20 s
Nota
= 5 000 J s–1 atau/or watt Ekstra

BAB

7 2 Tenaga keupayaan kenyal adalah kerja yang dilakukan untuk memampat atau meregang suatu
bahan kenyal dengan sesaran x dari kedudukan keseimbangan.
Elastic potential energy is the work done to compress or stretch an elastic material with displacement
x from the equilibrium position.

Tenaga keupayaan kenyal = Kerja yang dilakukan = Daya purata (N) × Sesaran (m) = 1 Fx
2
1
Elastic potential energy = Work done = Average force (N) × Displacement (m) = 2 Fx

Rajah di sebelah menunjukkan suatu spring yang dimampatkan. Daya/Force 20 N
Panjang asal spring ialah 15 cm. Panjang spring menjadi 10 cm apabila
suatu daya 20 N dikenakan. TP3/KBAT
The diagram on the right shows a compressed spring. The original
length of the spring is 15 cm. The length of the spring becomes 10 cm
when a force of 20 N is applied.
(a) Berapakah jarak mampatan, x spring itu?

What is the compression distance, x of the spring?

Jarak mampatan, x/Compression distance, x 15 cm Spring S
= 15 cm – 10 cm Spring S
= 5 cm 10 cm
= 0.05 m

106

(b) Hitung tenaga keupayaan kenyal yang dimiliki oleh spring yang termampat itu. Video
Calculate the elastic potential energy possessed by the compressed spring.
Tenaga keupayaan kenyal/Elastic potential energy

= 1 Fx
2

= 1 × 20 N × 0.05 m
2

= 0.5 J

3 Tenaga kinetik adalah tenaga yang dimiliki oleh suatu objek yang bergerak.
Kinetic energy is the energy possessed by a moving object.

Tenaga kinetik/Kinetic energy = 1 mv2
2

m ialah jisim dalam unit kg/is the mass in the unit of kg
v ialah halaju dalam unit m s–1/is the velocity in the unit of m s–1

(a) Gambar foto di sebelah menunjukkan sebuah kapal terbang

yang sedang terbang di langit. Kapal terbang itu berjisim
80 000 kg dan terbang dengan halaju 900 km j–1. Hitung

tenaga kinetik kapal terbang itu. TP3/KBAT

The photo on the right shows an aeroplane flying in the sky.

The plane has a mass of 80 000 kg and flew at a speed of
900 km h–1.Calculate the kinetic energy of the aeroplane.

Halaju/Speed = 900 km j–1/km h–1 Tenaga kinetik = 1 mv2
Kinetic energy 2 × 80 000 × 2502
= 900 km 1
1 j/h = 2

= 900 000 m = 2 500 000 000 J
3 600 s

= 250 m s–1 BAB

7

(b) Gambar foto di sebelah menunjukkan sebuah kereta api laju
yang sedang bergerak dengan halaju 360 km j–1. Jika kereta

api laju itu berjisim 60 000 kg, hitung tenaga kinetik yang

dimiliki oleh kereta api itu. TP3/KBAT

The photo on the right shows a bullet train moving at a velocity of
360 km h–1. If the bullet train has a mass of 60 000 kg, calculate

the kinetic energy possessed by the train.

Halaju/Speed = 360 km j–1/km h–1 Tenaga kinetik = 1 mv2
Kinetic energy 2 × 60 000 × 1002
= 360 km/1 j/h 1
= 2
= 360 000 m
3 600 s
= 300 000 000 J
= 100 m s–1

107

Standard Kandungan Tarikh:
7.3 Prinsip Keabadian Tenaga

7.3 AKTIVITI Prinsip Keabadian Tenaga (1) PBD
Masteri
PERBINCANGAN The Principle of Conservation of Energy (1)

Buku teks m/s 222 – 223

Jawab soalan-soalan di bawah.
Answer the questions below.

1
Tenaga tidak boleh dicipta atau dimusnah tetapi hanya boleh berubah-ubah bentuknya.
Energy cannot be created or destroyed but can only change its form.

Berdasarkan pernyataan di atas, tandakan ( ✓ ) prinsip tersebut. TP1
Based on the statement above, tick ( ✓ ) the principle.

Prinsip hidraulik ✓ Prinsip Keabadian Tenaga Prinsip Bernoulli
Hydraulic principle Principle of Conservation of Energy Bernoulli’s principle

2 Baca pernyataan di bawah. TP2
Read the statement below.

Sistem ayunan seperti ayunan bandul ringkas dan ayunan spring berbeban sentiasa mengalami
perubahan bentuk tenaga sama ada tenaga keupayaan graviti atau kenyal dan tenaga kinetik
mengikut Prinsip Keabadian Tenaga.
Oscillation systems such as the oscillation of simple pendulum and oscillation of a loaded spring
are always undergone transformation of energy whether gravitational or elastic potential energy and
kinetic energy in accordance with the Principle of Conservation of Energy.

Berdasarkan pernyataan di atas, tulis ‘TKG’ atau ‘TK’ bagi perubahan bentuk tenaga untuk ladung.
Based on the statement above, write ‘GPE’ or ‘’KE’ for the transformation of the energy form for the
pendulum.

Tenaga keupayaan graviti/Gravitational potential energy = TKG / GPE

Tenaga kinetik/Kinetic energy = TK / KE

BAB

7 P T
U
V

Q RS

P: Maksimum Sifar S: Bertambah Berkurang U: Bertambah Berkurang
Maximum Zero Increases Decreases Increases Decreases

TKG/GPE TK/KE TKG/GPE TK/KE TK/KE TKG/GPE

Q: Bertambah Berkurang T: Maksimum Sifar V: Bertambah Berkurang
Increases Decreases Maximum Zero Increases Decreases

TK/KE TKG/GPE TKG/GPE TK/KE TKG/GPE TK/KE

R: Maksimum Minimum Praktis
Maximum Minimum Kendiri

TK/KE TKG/GPE

108

Tarikh:

7.4 AKTIVITI Prinsip Keabadian Tenaga (2) PBD
Masteri
PERBINCANGAN The Principle of Conservation of Energy (2)

Buku teks m/s 224 – 225

1 Tulis ‘TKK’ atau ‘TK’ bagi perubahan bentuk tenaga untuk ayunan spring berbeban. Berikan
penerangan./ Write ‘EPE’ or ‘’KE’ for the transformation of the energy form for the oscillation of a
loaded spring. Give explanations. TP2

Spring/Spring Tenaga keupayaan kenyal – TKK/EPE
Elastic potential energy
T Tenaga kinetik – TK/KE
Kinetic energy
U
V S Beban/Load
R
W
Q

Beban dilepaskan di P P Praktis
Load is released at P Kendiri

P: Maksimum TKK Sifar TK Spring paling teregang dan pegun .

Maximum EPE Zero KE Spring is most stretched and still .

Q: Bertambah TK Berkurang TKK Spring semakin kurang teregang dan
Decreases EPE kelajuan bertambah ./Spring is less
Increases KE stretched and the speed increases .

R: Maksimum TK Minimum TKK Spring berada pada keadaan keseimbangan .
Maximum KE Minimum EPE Kelajuan spring maksimum ./Spring at
equilibrium state. Maximum spring speed.

S: Bertambah TKK Berkurang TK Spring semakin termampat dan kelajuan BAB
Increases EPE Decreases KE berkurang ./Spring is getting compressed

and speed decreases . 7

T: Maksimum TKK Sifar TK Spring paling termampat dan pegun .
Maximum EPE Zero KE Spring is most compressed and

still .

U: Bertambah TK Berkurang TKK Spring semakin kurang termampat dan
Decreases EPE kelajuan bertambah ./Spring is less
Increases KE compressed and speed increases .

V: Maksimum TK Minimum TKK Spring berada pada keadaan keseimbangan .
Maximum KE Minimum EPE Kelajuan spring maksimum ./Spring at
equilibrium state. Maximum spring speed.

W: Bertambah TKK Berkurang TK Spring semakin teregang dan kelajuan
Increases EPE Decreases KE berkurang ./Spring is more

sretched and the speed decreases .

109

7PT3 PRAKTIS PENGUKUHAN KOMPONEN
PP

Arahan: Jawab semua soalan. 2 Antara aktiviti berikut, yang 3 Seorang pekerja menggunakan
Instructions: Answer all questions. manakah melibatkan kerja? 150 J tenaga untuk menolak
Which of the following acivities sebuah kereta sorong dalam
Bahagian A/Section A involve work? masa 5 s.
1 Rajah 1 menunjukkan seorang I Menarik sepohon pokok A worker uses 150 J energy to
budak menolak sebuah kotak kelapa push a wheel barrow in 5 s.
20 kg sejauh 2 m. Pulling a coconut tree
Diagram 1 shows a boy pushed a II Meregangkan spring Rajah 2/Diagram 2
20 kg box over a distance of 2 m. Stretching a spring
III Berjalan Hitung kuasa yang dijanakan
20 kg Walking
IV Bersandar di dinding olehnya.
2m Leaning against a wall
A I dan II Calculate the power that he
Rajah 1/Diagram 1 I and II
B III dan IV generated.
Hitung kerja yang dilakukannya. III and IV
Calculate the work done by him. C II dan III A 15 W B 30 W
[g = 10 N kg–1] II and III
A 10 J D I dan IV C 75 W D 750 W
B 20 J I and IV
C 40 J
D 400 J

BAB Bahagian B/Section B

1 (a) Berdasarkan faktor penghubung yang diberi, lengkapkan peta titi dengan formula berdasarkan tenaga

7 yang diberikan.
Based on the given relating factor, complete the bridge map with the formulas relating to the given energy.
Tenaga keupayaan Tenaga keupayaan
mempunyai graviti as kenyal as Tenaga kinetik
formula Gravitational Elastic potential Kinetic energy
has a formula of potential energy energy

Faktor mgh 1 Fx 1 mv2
penghubung 2 2
Relating factor

[2 markah/2 marks]

(b) Tandakan ( ✓ ) faktor-faktor yang mempengaruhi kerja yang dilakukan.
Mark ( ✓ ) the factors that affect the work done.

Masa
Time

✓ Daya
Force

✓ Sesaran
Displacement

[2 markah/2 marks]

110

Bahagian C/Section C

2 Rajah 2.1 menunjukkan seorang atlet angkat berat berjisim 75 kg mengangkat pemberat setinggi 2 m dari
permukaan Bumi.
Diagram 2.1 shows a weight lifter with a mass of 75 kg lifting a weight 2 m high from the Earth’s surface.

25 kg 25 kg

2m

Rajah 2.1/Diagram 2.1

(a) Berapakah tenaga keupayaan graviti pemberat itu pada ketinggian 2 m? TP3/Mengaplikasi
What is the gravitational potential energy of the weight at the height of 2 m?
(g dianggarkan sebagai 10 m s–2/g is estimated as 10 m s–2)
Tenaga keupayaan graviti/Gravitational potential energy
= mgh
= 50 × 10 × 2
= 1 000 J
[2 markah/2 marks]

(b) Jika atlet angkat berat itu bergerak dengan halaju 0.5 m s–1 ke hadapan, hitung tenaga kinetik yang

dimiliki oleh pengangkat berat itu. TP3/Mengaplikasi
If the weight lifter moves forward with a velocity of 0.5 m s–1, calculate the kinetic energy possessed by the

weight lifter.

Tenaga kinetik/Kinetic energy = 1 × mv2
2

= 1 × (25 + 25 + 75) × 0.52
2
BAB
= 1 × 125 × 0.25
2

= 15.6 J 7

[2 markah/2 marks]

(c) Rajah 2.2 menunjukkan sebuah jentolak.
Diagram 2.2 shows a bulldozer.

Rajah 2.2/Diagram 2.2

Terangkan mengapa jentolak bergerak perlahan tetapi mempunyai tenaga kinetik yang tinggi.
Explain why the bulldozer moves slowly but has a high kinetic energy. TP4/Menganalisis
Nilai jisim jentolak, m adalah besar menyebabkan tenaga kinetik tinggi walaupun nilai halaju, v
adalah kecil.
The value of mass, m of the bulldozer is large causing the kinetic energy to be high although the value of
the velocity, v is small.

[3 markah/3 marks]

111

BAB (d) Rajah 2.3 menunjukkan sekumpulan lelaki sedang menolak sebuah lori dan seorang lelaki sedang
menolak sebuah van.
Diagram 2.3 shows a group of men is pushing a lorry and a man is pushing a van.

Rajah 2.3/Diagram 2.3

(e) Mengapakah lebih banyak orang diperlukan untuk menolak sebuah lori berbanding dengan sebuah van?
Why are more people required to push a lorry than to push a van? TP4/Menganalisis
Jisim lori adalah lebih besar daripada jisim van. Oleh itu, daya yang lebih besar diperlukan untuk
menolak lori itu.
The mass of the lorry is greater than the mass of the van. Thus, a larger force is required to push the lorry.
[2 markah/2 marks]

(f) Terangkan mengapa sebiji buah yang tergantung di atas pokok dikatakan tidak mempunyai tenaga
kinetik. TP2
Explain why a fruit hanging on a tree is said to have no kinetic energy.
Buah itu berada dalam keadaan pegun.
The fruit is in stationary situation.
[1 markah/1 mark]

Praktis
Formatif

7

112