TOPIK 3 TENAGA DAN KUASA

TOPIK 3.0
TENAGA DAN KUASA

SBS 10012 SAINS

HASIL PEMBELAJARAN

3.1 Menerangkan konsep tenaga
3.2 Menerangkan konsep kuasa
3.3 Mengenal pasti tenaga yang boleh diperbaharui

SUBTOPIK 3.1

Menerangkan Konsep
Tenaga

PENGENALAN KONSEP TENAGA

 Tenaga ditakrifkan sebagai keupayaan atau kebolehan
untuk melakukan kerja

 Unit SI bagi tenaga ialah Joule (J)
 Terdapat pelbagai jenis tenaga dalam kehidupan,

contohnya : tenaga cahaya, tenaga elektrik, tenaga
mekanik, tenaga nukleur, dan tenaga haba.

Tenaga TIDAK BOLEH DICIPTA ATAU
DIMUSNAHKAN.
Tenaga hanya boleh DIUBAH DARI SATU
BENTUK KE SATU BENTUK YANG LAIN

TENAGA ~ DEFINISI

Bentuk – bentuk Tenaga

TENAGA KEUPAYAAN GRAVITI

 Tenaga yang tersimpan dalam suatu objek kerana kedudukannya
pada altitude/ketinggian yang tertentu.

 Contohnya:

TENAGA KEUPAYAAN GRAVITI

 Formula bagi menghitung tenaga keupayaan graviti ialah:

E = mgh

dimana :
E =Tenaga Keupayaan Graviti dalam unit Joule (J)
m = Jisim objek dalam unit kilogram (kg)
g = pecutan graviti dalam unit kgms-2
h = ketinggian/kedudukan objek dalam unit meter (m)

Tenaga Keupayaan Graviti adalah bergantung kepada nilai
jisim objek

dan kedudukan/ketinggian objek

Soalan Pengukuhan 1

Sebatang konkrit berjisim
1600kg dinaikkan secara
mencangcang menggunakan
sebuah kren. Berapakah
tenaga keupayaan konkrit
tersebut setelah dinaikkan
setinggi 20m?

Penyelesaian
Soalan Pengukuhan 1

Kedudukan ketinggian Konkrit, h = 20 m
Jisim Konkrit, m = 1600 kg
Nilai pecutan graviti, g = 10 ms-2

E = mgh
= 1600kg X 10ms-2 X 20m
= 320,000 Joule

Soalan Pengukuhan 2

Seorang pekerja berjisim 50 kg menaiki lif ke tingkat 10 suatu bangunan.
Jika ketinggian tingkat 10 dari aras bawah ialah 40 m. Kirakan
pertambahan dalam tenaga keupayaan gravitinya

Penyelesaian
Soalan Pengukuhan 2

Kedudukan ketinggian pekerja, h = 40 m
Jisim pekerja, m = 50 kg
Nilai pecutan graviti, g = 10 ms-2

E = mgh
= 50kg X 10ms-2 X 40m
= 20,000 Joule

TENAGA KEUPAYAAN KENYAL

 Tenaga yang tersimpan dalam suatu jasad/ objek yang boleh
diregang atau dimampatkan.

 Contoh objek yang memiliki tenaga keupayaan kenyal ialah:

TENAGA KEUPAYAAN KENYAL

TENAGA KEUPAYAAN KENYAL

 Formula bagi menghitung tenaga keupayaan kenyal ialah:

E = ½ Fx

dimana :
E =Tenaga Keupayaan Kenyal dalam unit Joule (J)
F = Daya yang dikenakan pada objek dalam unit

newton (N)
x = sesaran objek dalam unit meter (m)

Soalan Pengukuhan 3

Satu daya 5N meregangkan
sebuah spring sebanyak
2cm. Hitungkan tenaga
keupayaan yang tersimpan
di dalam spring tersebut.

Penyelesaian
Soalan Pengukuhan 3

Diberi,
Daya regangan ke atas spring, F = 5N
Sesaran spring, x =2 cm = 0.02m

1
= 2 F

= 1 X 5 X 0.02m

2

= 0.05 Joule

Soalan Pengukuhan 4

Rajah menunjukkan satu spring
yang panjang asalnya ialah
14 cm. Apabila dikenakan daya
sebanyak 15N, panjang spring
menyusut menjadi 10cm.
Berapakah nilai tenaga
keupayaan yang tersimpan
dalam spring?.

Penyelesaian
Soalan Pengukuhan 4

Diberi,
Daya mampatan ke atas spring, F = 15N
Sesaran spring, x = 14 cm – 10 cm = 4 cm

= 0.04m

1
= 2 F
= 1 X 15 X 0.04m

2

= 0.3 Joule

TENAGA KINETIK LINEAR

 Tenaga yang dimiliki oleh suatu objek yang sedang bergerak secara
linear (lurus).

 Contoh jasad/ objek yang memiliki tenaga kinetik linear:

Atlit yang
sedang berlari

TENAGA KINETIK LINEAR

 Formula bagi menghitung tenaga kinetik linear ialah:

E = ½ mv2

dimana :
E =Tenaga Kinetik Linear dalam unit Joule (J)
m = jisim objek dalam unit kilogram (kg)
v = halaju objek dalam unit meter per saat (m/s)

Soalan Pengukuhan 5

Sebiji bola berjisim 1500g bergerak dengan halaju
4ms-1. Berapakah tenaga yang dimiliki oleh bola itu?

Penyelesaian
Soalan Pengukuhan 5

Diberi,
Jisim bola, m = 1500g = 1.5kg
Halaju bola, = 4m/s

E = 1 2

2

= 1 X 1.5kg X(4m/s)2
2

= 12 Joule

Soalan Pengukuhan 6

Seorang atlit pecut berjisim 65kg telah memenangi acara larian 100m
dengan catatan halaju sebanyak 10.2ms-1. Berapakah tenaga yang
dimiliki oleh atlit pecut tersebut?

Penyelesaian
Soalan Pengukuhan 6

Diberi,
Jisim atlit, m = 65kg
Halaju atlit, = 10.2m/s

E = 1 2
2

= 1 X 65kg X(10.2m/s)2

2

= 3381.3 Joule

TENAGA KEUPAYAAN GRAVITI
VS

TENAGA KINETIK

TENAGA KINETIK PUTARAN

MOMEN INERSIA

Apabila suatu objek berputar
pada suatu paksi tetap,
wujud momen inersia pada
objek itu.

Contohnya, gasing yang
sedang berputar.

Momen Inersia, I biasanya disebut sebagai jisim putaran dan unitnya ialah
kilogram meterpersegi (kgm2)

Momen Inersia

 Formula bagi menghitung
momen inersia ialah:

I = m X r2

dimana :
I = Momen Inersia dalam unit
kilogram meterpersegi (kgm2)
m = jisim objek dalam unit
kilogram (kg)
r = Jarak dari paksi putaran
dalam unit meter (m)

TENAGA KINETIK PUTARAN

 Setiap jasad yang bergerak menghasilkan tenaga kinetik.

 Pengukuran tenaga
kinetik putaran berbeza
dengan linear kerana
perlu mengambil kira
nilai momen inersia
dan sudut (radian)
putaran jasad itu.

TENAGA KINETIK PUTARAN

 Formula bagi menghitung tenaga kinetik putaran ialah:

E = ½ Iω2

dimana :
E =Tenaga Kinetik Putaran dalam unit Joule (J)
I = momen inersia dalam unit kilogram meterpersegi (kgm2)
ω = halaju sudut dalam unit radian per saat (rad/s)

Soalan Pengukuhan 7

Sebuah kipas sedang berputar dengan kelajuan sudut 2 rad per
saat. Ia mempunyai momen inersia 30 kgm2 . Kirakan tenaga
kinetik putarannya.

Penyelesaian
Soalan Pengukuhan 7

Diberi,

halaju sudut, ω = 2 rad/saat

Momen inersia, = 30 kgm2

E = 1 ω2
2

= 1 X 30kgm2 X(2rad/s)2

2

= 60 Joule

3.2 MENERANGKAN KONSEP
KUASA (POWER)

KUASA (POWER)

Kuasa Kuda

 1 kuasa kuda = 746 Watt

Kuasa kuda juga di takrifkan oleh James Watt untuk menbandingkan Kuasa
tarikan Kuda dengan kuasa yang dijana oleh enjin steam pada lewat 1800n

Soalan 1: Sebatang konkrit berjisim 1200kg dinaikkan secara mencangcang
35m menggunakan sebuah kren dalam 11.5s, kira kuasa yang telah
dikeluarkan oleh kren tersebut?

Penyelesaiaan guna persamaan: P= = =


=(1200 )(9.81 ൗ 2)(35 )

11.5

=36,000W

3.3 MENGENAL PASTI JENIS TENAGA
YANG BOLEH DIPERBAHARUI



Jenis-jenis tenaga yang boleh
diperbaharui…

3.3.1 MENAKRIFKAN TENAGA YANG BOLEH DIPERBAHARUI
DAN TENAGA YANG TIDAK BOLEH DIPERBAHARUI

Tenaga datang daripada sumber Tenaga datang daripada sumber yang akan
yang senang dapat dan boleh di habis mengikut masa yang lama sebab
ganti/diperbaharui/ tidak akan tenaga dijana dengan cara pembakaran
bahan petroleum, batu arang, gas
tamat@habis. Juga dikenali semulajadi dan sistem nuklear. Juga
sebagai tenaga HIJAU sebab
penjanaan jenis tenaga yang dikenali sebagai bahan pembakaran kotor
(DIRTY FUELs)sebab penjanaan jenis
kurang pencemaran tenaga yang akan mencemarkan bumi.

Perbandingan

TENAGA BOLEH DIPERBAHARUI TENAGA TIDAK BOLEH DIPERBAHARUI

CAHAYA MATAHARI (SOLAR) PETROLIUM (FOSSIL FUELS)
ANGIN(WIND) GAS SEMULAJADI (NATRAL GAS)
AIR (HYDRO) ARANG BATU (CAOL)
GELOMBANG ( OCEAN TIDE) NUKLER (Uranium) bahan logam yang
radioaktif secara semulajadi
TENAGA TERMA DARIPADA GUNUNG API ?
(GEOTHERMAL)
TANAMAN / BINATANG (BIOMASS)
?

3.3.2 MENYENARAIKAN TENAGA YANG BOLEH
DIPERBAHARUI BESERTA KELEBIHAN DAN KELEMAHAN

TENAGA BOLEH DIPERBAHARUI
CAHAYA MATAHARI (SOLAR)
ANGIN(WIND)
AIR (HYDRO)
GELOMBANG ( OCEAN TIDE)
TENAGA TERMA DARIPADA GUNUNG
API (GEOTHERMAL)
TANAMAN / BINATANG (BIOMASS)

Betulkah BIOMASS satu penyelesaian
Tenaga Bolehdiperbaharui?

Jenis tenaga yang boleh diperbaharui dan tidak boleh
diperbaharui

KELEBIHAN & KEKURANGAN
SUMBER TENAGA

KELEBIHAN sumber tenaga KEKURANGAN sumber tidak
boleh diperbaharui boleh diperbaharui

 i. Sumber percuma/ tidak akan  i. Kawasan geografi yang menjadi
habis/ boleh dijana baik. sesuatu jenis tenaga boleh
diperbaharui tidak sesuai di tempat
 ii. Tiada berlaku pembakaran maka lain.
tidak berlaku kesan greenhouse,
yang mejejas lapisan Ozone.  ii. Kos permulaan (pembinaan)
sistem tinggi
 iii. Penjanaan tenaga yang kurang
pencemaran.  iii.Ada yang akan menjejas sistem
ECO(contoh Empangan air akan
 iv. Murah dari janka masa panjang merosakan tanah/tanaman/nyawa
binatang liar).
 v. Penjanaan tenaga yang dapat
kitar semula (BIOMASS), gas  iv. Kos penyenggaraan yang inggi
buangan sisa manusia. dan output yang rendah

Sumber Rujukan Topik 3:

 https://youtu.be/8Q26QWkRLvE
 https://youtu.be/ZRpMyXEY9_I
 https://youtu.be/Giek094C_l4
 https://youtu.be/w16-Uems2Qo
 https://youtu.be/CIYA6Jwwp4s