ii Mesti Tahu iii – x Bab 1 Pengukuran 1 – 14 NOTA 1 Kertas 1 4 Kertas 2 9 Pengukuhan dan Pengujian Kemahiran Proses Sains untuk Kertas 3 (Ujian Amali) 13 Bab 2 Daya dan Gerakan I 15 – 36 NOTA 15 Kertas 1 17 Kertas 2 26 Pengukuhan dan Pengujian Kemahiran Proses Sains untuk Kertas 3 (Ujian Amali) 34 Bab 3 Kegravitian 37 – 48 NOTA 37 Kertas 1 40 Kertas 2 44 Bab 4 Haba 49 – 68 NOTA 49 Kertas 1 52 Kertas 2 60 Pengukuhan dan Pengujian Kemahiran Proses Sains untuk Kertas 3 (Ujian Amali) 66 Bab 5 Gelombang 69 – 86 NOTA 69 Kertas 1 71 Kertas 2 82 Bab 6 Cahaya dan Optik 87 – 106 NOTA 87 Kertas 1 90 Kertas 2 98 Pengukuhan dan Pengujian Kemahiran Proses Sains untuk Kertas 3 (Ujian Amali) 105 Jawapan 107 – 126 Kandungan Kand_1202 BS Fizik Tg4.indd 2 25/04/2022 8:45 AM
MESTI TAHU Mnemonik Mnemonik (Bab 1) 1 @ Pan Asia Publications Sdn. Bhd. Mnemonik (Bab 5) 7 @ Pan Asia Publications Sdn. Bhd. Mnemonik (Bab 1) 3 @ Pan Asia Publications Sdn. Bhd. Mnemonik (Bab 5) 9 @ Pan Asia Publications Sdn. Bhd. Mnemonik (Bab 2) 5 @ Pan Asia Publications Sdn. Bhd. Mnemonik (Bab 6) 11 @ Pan Asia Publications Sdn. Bhd. Tertib Warna Pelangi (Spektrum Cahaya Tampak) Prosedur Memplot Graf Persamaan Gerakan Linear dengan Pecutan Seragam Spektrum Gelombang Elektromagnet Ciri-Ciri Imej Kanta Cekung atau Cermin Cembung • Untuk mengingati susunan 7 warna dalam spektrum cahaya tampak seperti dalam sebuah pelangi. Merah → M Oren → O Kuning → K Hijau → H Biru → B Indigo → I Ungu → U MOKH BIU Axes → A Scales → S Plot → P Curve → C Gradient → G Intercept → I ASP C GI Ciri-ciri imej yang terbentuk oleh kanta cekung atau cermin cembung adalah sentiasa Maya → M Tegak → T DiperKecil → K MTK • Dalam tertib frekuensi bertambah atau panjang gelombang berkurang, gelombang elektromagnet ialah: Mnemonik Gelombang elektromagnet Red Gelombang Radio Martians Gelombang Mikro Invaded Inframerah Venus Cahaya Nampak Using Ultraungu X-ray Sinar-X Guns Sinar Gama (uv ats) u v a t s Persamaan Gerakan Linear 3 3 3 3 7 v = u + at 3 3 3 7 3 v2 = u2 + 2as 3 3 7 3 3 s = 1 2 (u + v)t 3 7 3 3 3 s = ut + 1 2 at2 7 : Pemboleh ubah yang tidak terlibat 3 : Pemboleh ubah yang terlibat Untuk mengingati 7 kuantiti asas: Panjang (l) → P Jisim (m) → J Masa (t) → M Arus elektrik (I) → A Suhu termodinamik (T) → S Keamatan berluminositi (Iv ) → K Kuantiti bahan (n) → K PJMAS KK Tujuh Kuantiti Asas Mesti Tahu_1202 BS Fizik Tg4.indd 1 27/04/2022 10:42 AM
MESTI TAHU Definisi Penting Definisi Penting (Bab 5) 8 @ Pan Asia Publications Sdn. Bhd. Definisi Penting (Bab 1) 2 @ Pan Asia Publications Sdn. Bhd. Definisi Penting (Bab 5) 10 @ Pan Asia Publications Sdn. Bhd. Definisi Penting (Bab 1) 4 @ Pan Asia Publications Sdn. Bhd. Definisi Penting (Bab 6) 12 @ Pan Asia Publications Sdn. Bhd. Definisi Penting (Bab 2) 6 @ Pan Asia Publications Sdn. Bhd. Pelembapan dan Resonans Jenis Kuantiti Fizik Asas Gelombang dan Getaran Pantulan Dalam Penuh Reka bentuk Eksperimen Pengertian Inersia Terminologi Kata Kunci Kuantiti fizik Boleh diukur Kuantiti asas Tidak boleh diterbitkan daripada kuantiti fizik yang lain Kuantiti terbitan Terbitan daripada gabungan kuantiti asas melalui penggandaan atau pembahagian atau kedua-keduanya Kuantiti skalar Mempunyai magnitud sahaja Kuantiti vektor Mempunyai kedua-kedua magnitud dan arah • Getaran atau ayunan ialah gerakan ulang-alik pada kedudukan keseimbangan mengikut satu laluan yang tertutup. • Amplitud ialah sesaran maksimum suatu objek berayun dari kedudukan keseimbangan. • Frekuensi ialah bilangan ayunan lengkap yang dilakukan oleh objek bergetar dalam masa satu saat. Unit frekuensi ialah hertz (Hz). • Tempoh ialah masa yang diambil oleh objek bergetar untuk membuat satu ayunan lengkap. • Gelombang dihasilkan apabila satu sistem berayun atau bergetar di dalam suatu medium atau medan. • Inersia bagi satu objek merupakan kecenderungan objek itu untuk kekal dalam keadaan asalnya sama ada rehat atau bergerak dalam garis lurus kerana jisim objek itu. • Inersia adalah bukan kuantiti fizik. Ia merupakan suatu sifat semula jadi objek. Pemboleh Ubah Dimanipulasikan (PM) Pemboleh ubah yang anda akan ubah sebelum eksperimen bermula. Pemboleh Ubah Bergerak Balas (PR) Pemboleh ubah yang anda akan ukur berikutan dengan perubahan PM yang dilakukan. Pemboleh Ubah Dimalarkan (PC) Sebarang pemboleh ubah yang mungkin mempengaruhi keputusan eksperimen tapi anda ingin malarkan bagi keseluruhan eksperimen sekarang. Contoh: Eksperimen Bandul Ringkas PM: Panjang bandul, l = 20.0 cm, 30.0 cm, ..., 70.0 cm PR: Masa untuk 20 ayunan lengkap PC: Jisim ladung bandul • Fenomena pantulan dalam penuh berlaku apabila cahaya melintasi dari medium lebih tumpat optik ke medium kurang tumpat optik dan sudut tuju lebih besar daripada sudut genting. • Sudut genting, c, ialah sudut tuju dalam medium yang berketumpatan optik tinggi apabila sudut biasan dalam medium yang berketumpatan optik rendah sama dengan 90°. n = 1 sin c • Ayunan bebas merupakan ayunan suatu sistem dengan frekuensi asli tanpa gangguan luar. • Ayunan terlembap merupakan ayunan suatu sistem dengan amplitud yang berkurang terhadap masa kerana daya rintangan. • Ayunan terpaksa merupakan ayunan suatu sistem yang dipengaruhi daya luar yang berkala. • Resonans berlaku apabila suatu sistem ayunan dikenakan daya luar yang mempunyai frekuensi yang sama dengan frekuensi asli sistem ayunan tersebut. Mesti Tahu_1202 BS Fizik Tg4.indd 2 27/04/2022 10:42 AM
MESTI TAHU Rajah Penting Rajah Penting (Bab 3) 32 @ Pan Asia Publications Sdn. Bhd. Rajah Penting (Bab 2) 26 @ Pan Asia Publications Sdn. Bhd. Rajah Penting (Bab 4) 34 @ Pan Asia Publications Sdn. Bhd. Rajah Penting (Bab 3) 28 @ Pan Asia Publications Sdn. Bhd. Rajah Penting (Bab 5) 36 @ Pan Asia Publications Sdn. Bhd. Rajah Penting (Bab 3) 30 @ Pan Asia Publications Sdn. Bhd. Tegangan Benang sebagai Daya Memusat Jatuh Bebas dalam Vakum Bayu Darat dan Bayu Laut Corak Interferens Gelombang Daya Graviti sebagai Daya Semesta Hukum Kepler Kedua Udara panas Darat Bayu laut Udara sejuk Laut Udara sejuk Darat Bayu darat Udara panas Laut B F Matahari Planet C D Orbit elips A Garis yang menyambungkan planet dengan Matahari akan mencakupi luas yang sama dalam sela masa yang sama apabila planet bergerak dalam orbitnya. Daya graviti antara Matahari dengan Bumi Daya graviti antara Bumi dengan Bulan Bumi Bulan Matahari F m1 m2 F 1 r 2 F m1 m2 r 2 S1 S2 a Garis antinod Garis antinod Garis nod Garis nod P Q R Titik P: + Titik Q: Titik R: dan Puncak Lembangan Antinod Nod dan Petunjuk: = = = + + Bulu pelepah Bola logam Jejari bulatan, r Tiub plastik Benang tebal Penyumbat getah Klip buaya Pemberat berslot Mesti Tahu_1202 BS Fizik Tg4.indd 6 27/04/2022 10:42 AM
1 Bab 1 Pengukuran NOTA 1.1 Kuantiti Fizik 1. Fizik merupakan pembelajaran mengenai ruang, masa, jirim dan tenaga serta kejadian fenomena sekeliling kita. 2. Pengukuran sangat penting dalam mengkaji fenomena semula jadi dan menghasilkan peralatan moden untuk menyelesaikan masalah dalam kehidupan kita. 3. Pengukuran ialah kaedah untuk menentukan nilai kuantiti fizik. Hasil pengukuran yang jitu membolehkan kita membuat keputusan yang tepat. 4. Kuantiti fizik ialah kuantiti yang boleh diukur. Hasil pengukuran dinyatakan sebagai nombor yang digandakan oleh satu unit. Panjang = 10 m Unit Magnitud Kuantiti fizik 5. Unit sistem diperlukan dalam semua pengukuran. Hasil pengukuran suatu kuantiti fizik boleh dinyatakan dalam magnitud bersama unitnya. Contoh: Panjang = 10 m bermaksud 10 darab dengan panjang satu meter (10 × 1 m) 6. Kuantiti asas ialah kuantiti fizik yang tidak boleh diterbitkan daripada kuantiti fizik yang lain. Kuantiti Asas Simbol Panjang l Jisim m Masa t Suhu termodinamik T Arus elektrik I Keamatan berluminositi Iv Kuantiti bahan n Unit S.I. Simbol meter m kilogram kg saat s kelvin K ampere A candela cd mole mol 7. Kuantiti terbitan ialah kuantiti fizik yang boleh diterbitkan daripada gabungan kuantiti asas. 8. Kuantiti skalar ialah kuantiti fizik yang mempunyai magnitud sahaja. 9. Kuantiti vektor ialah kuantiti fizik yang mempunyai magnitud dan arah. Kuantiti Skalar Jarak Ketumpatan Laju Suhu Masa Tenaga Jisim Kuasa Kuantiti Vektor Sesaran Momentum Halaju Impuls Pecutan Berat Daya Kekuatan medan B01_1202 BS Fizik Tg4.indd 1 27/04/2022 4:55 PM
2 1.2 Penyiasatan Saintifik 1. Membuat inferens bermaksud mentafsir atau menerangkan faktor-faktor yang mempengaruhi suatu pemerhatian. Contoh: Tempoh ayunan bandul bergantung kepada panjang benangnya. 2. Hipotesis merupakan suatu pernyataan umum untuk mengaitkan dua pemboleh ubah. Contoh: Semakin panjang benang bandul, semakin panjang tempoh ayunannya. 3. Pemboleh ubah ialah suatu kuantiti fizik yang perlu dipertimbangkan ketika menerangkan suatu pemerhatian. Contoh: Panjang bandul dan tempoh ayunan bandul 4. Pemboleh ubah dimanipulasikan ialah suatu kuantiti fizik yang perlu ditetapkan sebelum eksperimen bermula. Contoh: Panjang bandul ringkas, l 5. Pemboleh ubah bergerak balas ialah suatu kuantiti fizik yang nilainya akan berubah terhadap pemboleh ubah dimanipulasikan dan perlu diukur dalam eksperimen. Contoh: Tempoh ayunan bandul, T 6. Pemboleh ubah dimalarkan ialah suatu kuantiti fizik yang nilainya dikekalkan sepanjang masa eksperimen dilakukan. Contoh: Jisim ladung bandul 7. Senarai semak bagi memplot graf (ASPCGI): axes, scale, plot, curve, gradient dan intercept. 8. Suatu graf mewakili nilai purata bacaan eksperimen yang mempaparkan hubungan visual antara dua pemboleh ubah yang dikaji. 9. Dengan menganalisis maklumat dalam graf, kita dapat memperoleh suatu pola data, hubungan antara pemboleh ubah yang terlibat dan membuat perkaitan suatu hukum atau prinsip fizik. 10. Jika garis lurus yang berkecerunan positif dan melalui asalan, hubungan y = mx adalah sah dan y dikatakan berkadar terus dengan x, dan m ialah kecerunan graf. 0 y x y = mx 11. Jika garis lurus yang berkecerunan positif dan tidak melalui asalan, hubungan ialah 0 y x y = mx + c Ini menunjukkan y berhubungan linear dengan x, dan c ialah pintasan pada paksi-y. 12. Kecerunan bagi suatu garis adalah ubahan dalam y, ∆y dibahagi dengan ubahan dalam x, ∆x. 0 y ∆y ∆x x Kecerunan, m = ∆y ∆x B01_1202 BS Fizik Tg4.indd 2 27/04/2022 4:55 PM
4 TIP SOS 1.1 Kuantiti Fizik 1. Fizik merupakan pembelajaran mengenai A jirim dan tenaga B pengukuran dalam sains C zarah dan fenomena semula jadi D benda hidup dan alam semula jadi 2. Antara unit S.I. berikut, yang manakah merupakan unit asas S.I.? A joule B tesla C newton D candela KERTAS 1 Jawab semua soalan. 3. Antara berikut, yang manakah bukan kuantiti? A Kuasa B Cas C Tenaga D Suhu 4. Pernyataan di bawah merujuk kepada Penyelarasan sistem unit pengukuran adalah amat kritikal bagi komunikasi yang berkesan. A sistem unit metrik B sistem unit antarabangsa C sistem unit skalar dan vektor D sistem unit asas dan terbitan KLON SPM KLON SPM Soalan 4: S.I. adalah dipersetujui bagi komunikasi antarabangsa yang berkesan. Soalan 6: 1.0 N kg–1 = 1.0 (kg m s–2) kg–1, maka 1.0 N kg–1 = 1.0 m s–2 5. Antara kombinasi tanda (3) berikut, yang manakah menerangkan sifat kuantiti asas dan kuantiti terbitan yang betul? KBAT Menganalisis Kuantiti Magnitud Arah Skalar Vektor A Asas 3 3 B Terbitan 3 3 3 C Asas 3 3 3 3 D Terbitan 3 3 KLON SPM 6. Meter per saat kuasa dua (m s–2) ialah unit bagi kekuatan medan graviti. Unit lain bagi kekuatan medan graviti ialah newton per kilogram (N kg–1). Antara berikut, yang manakah betul? KBAT Mengaplikasi A 10–1 N kg–1 = 102 cm s–2 B 1.0 N kg–1 = 100 dm s–2 C 102 N kg–1 = 103 mm s–2 D 10 000 N kg–1 = 10 000 m s–2 7. Antara kumpulan berikut, yang manakah mengandungi kuantiti vektor sahaja? I Masa, daya, keamatan berluminositi II Halaju, momentum, daya impuls III Kerja, pecutan, kuantiti bahan A II sahaja B II dan III sahaja C I, II dan III KLON SPM 8. Antara kumpulan berikut, yang manakah betul? KBAT Mengaplikasi A Kuantiti skalar: Masa Jarak Kerja Jisim epal B Kuantiti terbitan: Laju Berat Isi padu gas Suhu termodinamik B01_1202 BS Fizik Tg4.indd 4 27/04/2022 4:55 PM
5TIP SOSC Kuantiti vektor: Daya Halaju Pecutan Kuasa elektrik D Kuantiti asas: Panjang Luas Arus elektrik Ketumpatan cecair 9. Rajah 1 menunjukkan skala pembaris yang mempunyai unit metrik dan unit imperial. Antara kumpulan berikut, yang manakah mengandungi unit metrik sahaja? KBAT Mengaplikasi Rajah 1 A gram inci mol ela B liter batu kaki psi C sentimeter candela kalori saat D ampere pascal watt ohm 10. Jika panjang, ketumpatan dan masa dipilih sebagai piawai unit asas yang baharu, apakah hubungan jisim dalam sebutan asas yang baharu? KBAT Menganalisis A rL3 B LT3 C r3 L D 3rLT 11. Apakah kritikan utama jika panjang, ketumpatan dan masa dipilih sebagai sistem kuantiti asas yang baru? KBAT Menganalisis I Keputusan pengukuran sukar diulangi II Tiada prosedur piawaian untuk mengukur ketumpatan suatu bahan III Kesukaran penyediaan piawaian bagi ketumpatan bahan yang dipilih. A III sahaja B II dan III C I, II dan III 1.2 Penyiasatan Saintifik 12. Graf hubungan antara kuantiti fizik p dan q ditunjukkan dalam Rajah 2. KBAT Mengaplikasi p q b a 0 (0, c) Rajah 2 Pernyataan yang manakah salah tentang graf diberi? A Kecerunan ialah a b B p bertambah secara linear dengan q C Persamaan garis ialah q = a b p + c D Apabila q = 1 maka p = a b + c Soalan 9: Hanya pengumpulan ampere, pascal, watt dan ohm adalah unit metrik. Soalan 10: Gunakan rumus r = mL–3 Soalan 12: Gunakan rumus y = mx + c B01_1202 BS Fizik Tg4.indd 5 27/04/2022 4:55 PM
6 TIP SOS 13. Antara graf berikut, yang manakah menunjukkan kuantiti fizik P berubah secara tidak linear dengan V? KBAT Mengaplikasi A P V B P V C P V D P V 14. Rajah 3 menunjukkan graf hubungan dua kuantiti fizik, V dan I bagi dua bahan, R dan S. Antara pernyataan berikut, yang manakah betul? KBAT Menganalisis V R S 0 I Rajah 3 A Kecerunan bahan R lebih tinggi berbanding dengan S B Kedua-dua bahan R dan S mempunyai hubungan V melawan I yang linear C Bahan R mempunyai kadar hubungan linear yang lebih tinggi berbanding dengan S D Apabila V bertambah, I juga bertambah bagi kedua-dua bahan R dan S 15. Rajah 4 menunjukkan graf p melawan q bagi dua jenis medium, X dan Y. p q Medium X Medium Y Rajah 4 EX : pintasan-q bagi medium X EY : pintasan-q bagi medium Y rX : kecerunan graf bagi medium X r Y : kecerunan graf bagi medium Y Antara pasangan berikut, yang manakah betul? KBAT Menganalisis Pintasan-p Kecerunan graf A EX , EY rX . rY B EX . EY rX , rY C EX , EY rX , rY D EX . EY rX . rY 16. Rajah 5 menunjukkan graf y melawan x yang berkadar songsang. Apakah nilai y apabila x = 10? KBAT Mengaplikasi 50 40 30 20 10 0 1 25 2.4 2 3 4 5 y x Rajah 5 A 6 C 36 B 12 D 60 Soalan 13: Jawapan C menunjukkan lengkuk berkecerunan positif melalui titik asalan. Jawapan D menunjukkan hubungan perkadaran songsang. B01_1202 BS Fizik Tg4.indd 6 27/04/2022 4:55 PM
98 TIP SOS KERTAS 2 Bahagian A Jawab semua soalan. 1. Rajah 1 menunjukkan seorang pakar bedah sedang melakukan pembedahan mikro. Beliau memerlukan penglihatan yang tajam dan diperbesarkan di tapak pembedahan. Beliau memakai cermin mata dengan kanta pembesar. Rajah 1 (a) Namakan jenis kanta yang dipakai olehnya. [1 markah] (b) Apakah fenomena optik yang berlaku pada kanta? [1 markah] (c) Lukiskan gambar rajah sinar untuk menunjukkan pembentukan imej di tapak pembedahan.[2 markah] (d) Pakar bedah tersebut tidak ingin meletihkan matanya semasa menjalankan pembedahan mikro. Di manakah seharusnya kedudukan tapak pembedahan dari (i) kanta pembesar (ii) matanya? KBAT Menganalisis [2 markah] 2. Rajah 2.1 menunjukkan bagaimana suatu sinar cahaya melalui sebuah blok kaca. Udara Kaca Rajah 2.1 (a) (i) Lukis dan labelkan normal, sinar biasan, sudut tuju dan sudut biasan. [2 markah] Soalan 1: (d) Satu imej maya dengan saiz sudut yang besar dan tak terhingga jauh serta jarak antara alat pembesar dan mata adalah tidak penting. B06_1202 BS Fizik Tg4.indd 98 27/04/2022 11:10 AM
102 TIP SOS (c) Mengapakah imej yang terbentuk oleh cermin parabola lebih tajam dari imej yang terbentuk oleh cermin cekung sfera? KBAT Menganalisis [3 markah] Bahagian B Jawab semua soalan. 6. (a) Dalam Rajah 6, imej nyata dan songsang I untuk objek O terbentuk oleh sejenis kanta (tidak ditunjukkan); jarak antara objek-imej, d = 60.0 cm, diukur sepanjang paksi utama kanta. Saiz imej hanya separuh saiz objek. O Kanta di sini d Paksi I Rajah 6 (i) Apakah jenis kanta yang harus digunakan untuk menghasilkan imej ini? (ii) Berapa jauhkah kanta harus diletakkan dari objek? (iii) Berapakah panjang fokus kanta? (iv) Di manakah kedudukan kanta lain yang boleh menghasilkan imej yang diperbesarkan? Terangkan jawapan anda dengan jelas. KBAT Menganalisis [8 markah] (b) Sebuah mikroskop majmuk mempunyai kanta objek dan kanta mata. Panjang fokus kanta objek ialah f o dan panjang fokus kanta mata ialah f e . Anda ditugaskan untuk mengkaji cara yang sesuai untuk membina sebuah mikroskop majmuk dengan pembesaran maksimum. Jadual 1 menunjukkan pelbagai susunan kanta. Jadual 1 Aspek Susunan Jarak objek, uo dari kanta objek Perbandingan antara fo dan fe Jarak antara kanta objek dan kanta mata, d Jarak antara imej yang terbentuk oleh kanta objek dan kanta mata, ui W uo , fo f o , f e d . (f o + f e ) ui , f e X uo . 2f o f o . f e d = (f o + f e ) ui . f e Y f o , uo , 2 fo f o , f e d . (f o + f e ) ui , f e Z uo = f o f o . f e d = (f o + f e ) ui = f e (i) Pilih susunan yang terbaik dan berikan penerangan kepada pilihan anda. KBAT Menilai [10 markah] (ii) Selain dari aspek yang diberi dalam Jadual 1, cadangkan satu lagi faktor untuk meningkatkan kualiti mikroskop majmuk. Berikan satu sebab. KBAT Mencipta [2 markah] Soalan 5: (c) Semua sinaran selari menumpu pada titik fokus cermin parabola. Titik fokus adalah tajam. Soalan 6: (b) Indeks biasan kanta objek dan kanta mata boleh mempengaruhi reka bentuk sebuah mikroskop. Julat panjang gelombang sumber cahaya juga boleh mempengaruhi kualiti imej yang terbentuk. B06_1202 BS Fizik Tg4.indd 102 27/04/2022 11:10 AM
104 TIP SOS Bahagian C Jawab semua soalan. 8. Apabila cahaya mengenai permukaan melengkung antara dua medium, imej boleh terbentuk sama ada melalui pantulan atau pembiasan disebabkan oleh permukaan tersebut. Kita boleh mereka bentuk cermin dan kanta untuk membentuk imej dengan ciri-ciri yang dikehendaki. (a) Terangkan bagaimana permukaan melengkung mengubah arah cahaya? KBAT Mengaplikasi [2 markah] (b) Rajah 8.1 menunjukkan reka bentuk suatu ketuhar yang dibina oleh seorang murid untuk memanaskan sup dengan menggunakan tenaga solar. Rajah 8.1 Anda dikehendaki untuk mencadangkan reka bentuk baru suatu ketuhar supaya sup dalam periuk mendidih dalam masa yang lebih singkat. Dalam penerangan anda, tegaskan aspek-aspek berikut: (i) Saiz ketuhar (ii) Bentuk ketuhar (iii) Kedudukan periuk (iv) Jenis permukaan ketuhar (v) Perubahan orientasi ketuhar dengan masa KBAT Mencipta [10 markah] (c) Dalam Rajah 8.2, satu objek diletakkan di hadapan sebuah kanta penumpu pada jarak sama dengan dua kali panjang fokus f 1 kanta. Di sisi lain kanta ialah sebuah cermin cekung dengan panjang fokus f 2 dipisahkan dari kanta dengan jarak 2(f 1 + f 2 ). Cahaya dari objek melalui kanta, dipantul ke kiri oleh cermin seterusnya melalui kanta dan membentuk imej akhir. f 1 O 2f 1 2(f 1 + f 2 ) f 2 Rajah 8.2 Apakah (i) jarak di antara kanta dan imej akhir, (ii) pembesaran sisi keseluruhan M dan (iii) ciri-ciri imej akhir? KBAT Menilai [8 markah] Soalan 8: (c) Pertama, kanta cembung membentuk imej sebenar objek, I 1 pada jarak 2f 1 di sebelah kanan kanta. Ini ialah 2(f 1 + f 2 ) – 2f 1 = 2f 2 di hadapan cermin cekung. Imej seterusnya yang dibentuk oleh cermin cekung, I 2 terletak pada jarak 2f 2 ke kiri cermin. Ini ialah 2(f 1 + f 2 ) – 2f 2 = 2f 1 di sebelah kanan kanta cembung. Imej akhir, I 3 terbentuk pada jarak 2f 1 ke kiri kanta. [Anda boleh membina gambar rajah sinar untuk mengesahkan ini] B06_1202 BS Fizik Tg4.indd 104 27/04/2022 11:10 AM
105TIP SOSSoalan 1: (b) Pastikan kuantiti terbitan uv dan D mempunyai bilangan tempat perpuluhan yang konsisten. (e) Pastikan objek, pusat optik kanta dan pusat skrin berada di paksi utama kanta. Kedudukan mata mesti tegak di atas skala pembaris meter semasa mengambil bacaan untuk mengelakkan ralat paralaks. Pengukuhan dan Pengujian Kemahiran Proses Sains untuk Kertas 3 (Ujian Amali) 1. Dalam eksperimen ini, anda akan menentukan panjang fokus, f suatu kanta. Ikut arahan di bawah dengan merujuk kepada Rajah 1. Skrin dengan wayar X Mentol Kanta D u v i Skrin Rajah 1 (a) Letakkan pusat kanta pada jarak, u = 15.0 cm dari wayar X yang terang. Letakkan skrin dekat dengan kanta dan gerakkannya menjauhi kanta sehingga suatu imej fokus tajam terbentuk padanya. • Ukur jarak, v dari pusat kanta ke skrin. Rekodkan v dalam Jadual 1. • Hitungkan uv dan rekodkan keputusan dalam jadual. • Ukur dan rekodkan dalam jadual jarak D dari wayar X yang terang ke skrin. (b) Ulangi langkah (a) dengan kanta pada jarak u = 20.0 cm, 25.0 cm, 30.0 cm dan 35.0 cm dari wayar X yang terang. Rekodkan semua bacaan dalam jadual. [6 markah] Jadual 1 u / cm v / cm uv / cm2 D / cm 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 (c) Berdasarkan maklumat dan pemerhatian: (i) kenal pasti pemboleh ubah dimanipulasikan, (ii) kenal pasti pemboleh ubah bergerak balas. [2 markah] (d) Plotkan satu graf uv (paksi-y) melawan D (paksi-x). Mulakan paksi anda dari asalan (0, 0). Lukiskan garisan terbaik. [3 markah] (e) (i) Berdasarkan graf yang dilukis di (d), tentukan nilai panjang fokus kanta. [2 markah] (ii) Nyatakan dua langkah berjaga-jaga yang anda ambil dalam eksperimen ini untuk memperoleh bacaan yang boleh dipercayai. [2 markah] B06_1202 BS Fizik Tg4.indd 105 27/04/2022 11:10 AM
106 TIP SOS Sekiranya anda tidak dapat menjalankan eksperimen yang diperihalkan, anda boleh menjawab soalan ini dengan menggunakan data yang diperoleh daripada Jadual 2. Jadual 2 u/cm v/cm u/cm v/cm 15.0 26 27 28 29 30 31 Skrin 30.0 11 12 13 14 15 16 Skrin 20.0 16 17 18 19 20 21 Skrin 35.0 10 11 12 13 14 15 Skrin 25.0 13 14 15 16 17 Skrin • Eksperimen mesti dijalankan di dalam bilik yang gelap. • Kanta, skrin dan objek mestilah pada garis lurus yang sama. • Apabila objek bergerak lebih jauh daripada kanta, saiz dan kedudukan imej kedua-duanya berubah dan anda perlu mengalihkan skrin lebih dekat untuk mendapatkan imej yang jelas dan tajam semula. B06_1202 BS Fizik Tg4.indd 106 27/04/2022 11:10 AM
107 Jawapan Bab 1 BAB 1 Kertas 1 1. A Fizik merupakan kajian mengenai jirim dan tenaga serta fenomena yang berlaku di sekeliling kita. 2. D candela (cd) ialah unit asas untuk keamatan berluminositi. 3. D Suhu termodinamik ialah kuantiti asas. 4. B S.I. ialah piawaian unit ukuran antarabangsa yang telah memudahkan kerja dalam bidang sains, sukan, perdagangan, perubatan dan bidang-bidang lain. 5. C Kedua-dua kuantiti asas dan terbitan mungkin skalar atau vektor. Vektor mempunyai magnitud dan arah. 6. D 1 N kg–1 = 1 m s–2, oleh itu 10 000 N kg–1 = 10 000 m s–2 . 7. A Semua ketiga-tiga: kelajuan, momentum dan daya impuls mempunyai magnitud dan arah. 8. A Keempat-empat kuantiti tidak mempunyai arah. 9. D ampere, pascal, watt dan ohm ialah unit metrik. 10. A r = mL–3, maka m = rL3 . 11. C Semua benar 12. C Persamaan yang betul ialah p = a b q + c. 13. C Lengkungan dengan kecerunan positif dan melalui asalan. Jawapan D menunjukkan hubungan berkadar songsang. 14. A Kecerunan garis R adalah lebih dari S. 15. A Kecerunan garis X adalah lebih dari Y tetapi pada p = 0, garis Y adalah di atas X. 16. A Perkadaran songsang: x1 y1 = x2 y2 , 2.4 × 25 = 10 × y2 y2 = 6 17. C Kuasa duakan kedua-dua belah, r2 = ( π ß ) 2 s, jika r2 diplotkan melawan s, kecerunan ialah ( π ß ) 2 . 18. B Suatu graf mewakili nilai purata bacaan eksperimen dan membekalkan hubungan visual antara pemboleh ubah yang dikaji. 19. B Garisan yang terbaik ialah satu garis lurus yang dilukis melalui paling banyak titik dan mengimbangkan bilangan titik di atas dan di bawah garisan. 20. A Membuat inferens bermaksud mentafsir atau menjelaskan faktor hasil dari pemerhatian suatu fenomena. Matlamat akhir pernyataan masalah adalah untuk mengubahkan masalah umum kepada masalah yang disasarkan dan jelas; suatu yang boleh diselesaikan melalui penyelidikan saintifik. 21. A Dengan menggunakan y = sx + c, gantikan x dengan V, y dengan U, s = m n , dan c ialah pintasan-U = m dan kemudian susun semula untuk menjadikan V sebagai subjek persamaan. 22. D Apabila kita membahagikan masa yang diukur dengan 20, ketidaktepatan yang berkaitan dengan tempoh T disebabkan oleh tindak balas manusia akan menjadi hanya 1 20 daripada masa tindak balas manusia iaitu 0.015 hingga 0.025 s. 23. C Bumi bukan sfera yang sempurna – ia adalah sedikit rata di kutub dan membonjol berhampiran khatulistiwa, jadi titik berhampiran khatulistiwa adalah lebih jauh dari pusat jisim. Jarak di antara pusat jisim dua objek mempengaruhi daya graviti antara mereka, jadi daya graviti pada suatu objek adalah lebih kecil di khatulistiwa berbanding di kutub. 24. C Semua benar kecuali T adalah berkadar terus dengan l. Hubungan yang betul ialah T2 berkadar terus dengan l. 25. C Semua benar kecuali m adalah berkadar terus dengan T. Hubungan yang betul ialah T2 berkadar terus dengan m. 26. D Garis lurus yang dilukis melalui bilangan maksimum titik eksperimen mungkin bukan garis yang paling sesuai. Kertas 2 Bahagian A 1. (a) Kuantiti asas ialah kuantiti fizikal yang tidak boleh diterbitkan daripada kuantiti fizik lain. (b) (i) Kuantiti asas Kuantiti terbitan Masa Suhu Kuasa (ii) Unit metrik Unit imperial watt °F 2. (a) (i) Jarak (ii) Daya, cas (mana-mana satu) (iii) Daya (b) Unit untuk k = Fr2 Qq = kg m s–2 × m2 (A s × A s) = kg m3 s–4 A–2 3. (a) (i) Masa purata, t = t 2 + t 1 2 = 22.22 + 22.13 2 = 22.18 s (ii) Untuk mengurangkan ketidaktepatan yang disebabkan oleh masa tindak balas manusia. (iii) • Setkan ayunan bandul ringkas dengan amplitud kecil • Pastikan ayunan adalah dalam satah menegak sahaja. (b) (i) T = 22.18 20 = 1.109 s (ii) l = ( g 4π2 )T2 = ( 981 4π2 ) × (1.109)2 = 30.56 cm (iii) Masa yang diambil untuk 20 ayunan akan lebih panjang (lebih kurang 2.5 kali ganda) kerana nilai g pada permukaan Bulan adalah 6 kali lebih kecil dari di Bumi. Jwpn_1202 BS Fizik Tg4.indd 107 27/04/2022 11:16 AM
108 Bab 1 – Bab 2 4. (a) m = rV, l = 3 !V (b) • Tiada alat untuk mengukur ketumpatan dan isi padu dengan tepat. • Tiada objek yang sesuai untuk ketumpatan piawai dan isi padu piawai. • Unit untuk kuantiti terbitan menjadi sangat kompleks. • Menghalang komunikasi berkesan di kalangan ahli fizik. 5. (a) Lukiskan graf V melawan x. Ekstrapolasikan graf untuk menentukan V0 apabila x = 0. V0 ialah 46 L. (b) Dengan menggunakan kaedah intrapolasi V ialah 41 L apabila x = 50 km, oleh itu penggunaan petrol ialah V – V0 = 46 – 41 = 5 L (c) Jarak, x / km 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Isi padu petrol, V / L 42.60 40.05 37.93 35.80 33.25 31.55 30.28 27.30 25.60 (d) Graf baki isi padu petrol, V melawan jarak, x 10 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 20 30 40 50 Baki isi padu, V / L x / km Kertas 3 1. (a) Ukur l 1 dan l 2 kemudian kirakan nilai purata. l 1 l 2 l 2 l 1 l l 2 Pengapit = + Pusat ladung (b) l / cm t / s T / s T2 / s2 20.0 17.65 0.883 0.780 30.0 22.15 1.108 1.228 40.0 25.00 1.250 1.563 50.0 27.95 1.398 1.954 60.0 30.80 1.540 2.372 (c) (i) Pemboleh ubah dimanipulasikan: panjang bandul, l (ii) Pemboleh ubah bergerak balas: tempoh ayunan, T (d) Graf T2 melawan l 10 0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8 20 30 40 50 60 70 80 I / cm T2 / s2 (e) Kecerunan, s = 2.38 – 0 60 – 0 = 0.0397 s2 cm–1 (f) g = 4π2 s = 994 cm s–2 BAB 2 Kertas 1 1. D Jarak ialah jumlah panjang yang dilalui oleh anggota keselamatan = 5 + 7 + 5 + 10 + 10 + 10 + 10 = 57 m. Sesaran ialah jarak yang dilalui dalam satu arah tertentu PQ = 7 + 10 +10 = 27 m. 2. A Tidak cukup informasi untuk menyemak sama ada objek bergerak dengan halaju seragam atau tidak (titik-titik tidak memaparkan corak jarak sama yang konsisten). 3. A u = 0.2 cm 0.02 s = 10 cm s–1 v = 1.4 cm 0.04 s = 35 cm s–1 ∆ t = 4.5 × 0.02 = 0.09 s (dari titik tengah pertama hingga titik tengah terakhir) Pecutan = 35 – 10 0.09 s = 278 cm s–2 4. A 10 detik = 0.2 s u = 4 cm 0.2 s = 20 cm s–1 v = 24 cm 0.2 s = 120 cm s–1 ∆ t = (6 – 1) × 0.2 s = 1 s Pecutan = (120 – 20) cm s–1 1 s = 100 cm s–2 Jwpn_1202 BS Fizik Tg4.indd 108 27/04/2022 11:16 AM
109 5. C Apabila suatu objek diputarkan dengan laju seragam, walaupun lajunya seragam, arah pergerakan objek berubah-ubah. Maka, pecutan berlaku kepada objek. 6. B s = 1 2 (u + v)t 1.5 = 1 2 (0 + 20)t t = 0.15 s 7. B v2 = u2 + 2as 352 = 0 + 2(4)s s = 153.1 m Jadi, panjang minimum landasan ialah 154 m 8. B v = 600 m 5 × 5 s = 24 m s–1 (6 titik minyak = 5 sela masa sahaja) 9. A Halaju purata = Jumlah sesaran Jumlah masa yang diambil = 10 20 = 0.5 m s–1 10. D Sesaran mengukur jarak terpendek yang dilalui antara titik permulaan dan titik akhir. 11. C Kecerunan PQ bertambah dengan masa, jadi pecutan objek semakin bertambah. Kecerunan pada ST ialah sifar, jadi ia bergerak dengan halaju seragam. 12. B Luas trapezium = 1 2 (20 + 8)v = 56 v = 112 28 = 4.0 m s–1 13. B Pecutan penunggang basikal adalah positif di permulaan dan kemudian menjadi sifar dan menjadi negatif pada akhirnya. 14. B Kelajuan yang stabil bermaksud kelajuan kereta mainan kekal sama sepanjang pergerakan. 15. B Kecerunan graf dari Q ke S bertambah dan kemudian berkurangan. (Anda boleh mengesahkan ini dengan melukis garis tangen di sepanjang lengkung Q ke S) 16. B s = ut + 1 2 gt2 = 0 + 1 2 (9.81)(2.12)2 = 22.05 m 17. D Tiada udara di permukaan Bulan. Objek dengan jisim berbeza jatuh dengan pecutan yang sama jika tiada rintangan udara. Oleh itu, mereka sampai ke lantai pada masa yang sama. 18. C Pecutan graviti adalah malar berhampiran permukaan Bumi. 19. C s = ut + 1 2 gt2 0 + 1 2 (9.81)t 2 = 125 m t = 5.05 s 20. A Dengan menggunakan v2 = u2 – 2gs Pada ketinggian maksimum, v = 0 Jadi, s = u2 2g s = 252 2 × 9.81 s = 31.9 m 21. D Kedua-dua objek R dan S adalah berat dan mereka bergerak dengan variasi halaju melawan masa yang sama. 22. D Ini bukan pergerakan jatuh bebas kerana wujudnya kesan rintangan udara dan tindakan payung terjun ke atas penerjun payung. Jadi, halaju, pecutan dan momentum adalah tidak malar. 23. D Objek dengan jisim berbeza jatuh dengan pecutan yang sama jika rintangan udara tidak wujud (silinder vakum). Jadi, mereka akan sampai ke lantai pada masa yang sama. 24. D Buah epal dengan jisim berbeza jatuh dengan pecutan yang sama di bawah keadaan jatuh bebas (vakum bermaksud tiada rintangan udara). Jawapan C tidak betul kerana tiada ukuran dibuat. 25. A Semakin besar jisim suatu objek, semakin besar inersia objek tersebut. 26. A Inersia ialah kecenderungan suatu objek untuk kekal pegun atau, jika sedang bergerak, terus bergerak dalam garis lurus pada halaju seragam. Konsep inersia dijelaskan dalam Hukum Gerakan Newton Pertama. 27. A Kapal tangki besar yang penuh termuat adalah sangat besar dan mempunyai inersia yang besar. Oleh itu, sangat sukar untuk menukar keadaan gerakannya. 28. D Inersia ialah rintangan suatu objek untuk menukar keadaan gerakannya. Inersia bukan suatu kuantiti fizik. Jisim ialah suatu ukuran inersia. 29. C Mungkin ada daya luar yang bertindak ke atas objek tetapi mereka adalah seimbang. Oleh kerana F = ma, a = 0 (halaju seragam) apabila ∑F = 0. 30. C Hukum Gerakan Newton Ketiga menyatakan bahawa untuk setiap daya tindakan, terdapat suatu daya tindak balas yang bermagnitud sama tetapi arah bertentangan. 31. B Objek dengan momentum yang lebih besar adalah lebih sukar untuk berhenti. 32. D Apabila dua atau lebih objek bertindak antara satu sama lain, jumlah momentum mereka kekal malar, dengan syarat tiada daya luar yang bertindak pada sistem tersebut. 33. C m1 v1 + m2 v2 = m1 u1 + m2 u2 10 1 000 v + 0.1 × (–0.05) = 0 v = 0.5 m s–1 34. C Jika jasad A mengenakan daya FAB ke atas jasad B, maka jasad B akan mengenakan daya FBA yang sama tetapi bertentangan arah ke atas jasad A. 35. D Semua pernyataan berkenaan daya tindakan dan tindak balas adalah benar. 36. C Momentum, p = mv, v boleh dinaikkan dengan menambahkan p. 37. A m1 v1 + m2 v2 = m1 u1 + m2 u2 (1 000 × 5.0) + (800 × 2.0) = (1 000 × 3.4) + 800v v = 4 m s–1 38. C Kebanyakan berat sebuah roket ialah berat propelannya. Untuk meringankan berat sebuah kenderaan supaya mencapai pecutan yang lebih tinggi, kebanyakan pelancar membuang sebahagian daripada kenderaan dalam proses yang dinamakan “staging”. 39. D Ingat semula definisi pecutan. Ia adalah kadar perubahan halaju. 40. C Daya tidak akan mengubah inersia suatu objek 41. C a = v – u t = 30 5 = 6 m s–2 F = ma = 1 200 × 6 = 7 200 N Bab 2 Jwpn_1202 BS Fizik Tg4.indd 109 27/04/2022 11:16 AM