Matlamat
1. Memahami konsep asas tekanan bendalir serta cara aplikasinya dalam situasi praktikal.
2. Mengira tekanan yang dikenakan pada pelbagai titik dalam bendalir dan daya apung pada objek yang terendam.
3. Mengasah kemahiran praktikal untuk menyelesaikan masalah hidrostatik melalui eksperimen dan simulasi.
Penjajaran
Hidrostatik merupakan satu cabang fizik yang mengkaji tingkah laku bendalir dalam keadaan tidak bergerak. Ambil contoh empangan air: memahami bagaimana tekanan air diagihkan adalah kunci untuk memastikan struktur tersebut dapat menahan beban yang dikenakan. Pengetahuan ini amat penting bukan sahaja untuk jurutera awam, tetapi juga untuk pelbagai bidang lain seperti perubatan (contohnya, dalam mengukur tekanan darah) dan meteorologi (dalam meramalkan hujan dan ribut).
Kepentingan Subjek
Untuk Diingat!
Tekanan Bendalir
Tekanan bendalir adalah ukuran daya yang dikenakan oleh bendalir ke atas permukaan. Ia dikira dengan membahagikan daya dengan kawasan di mana daya itu dikenakan. Dalam bendalir yang tidak bergerak, tekanan adalah sama ke semua arah dan meningkat dengan kedalaman disebabkan oleh berat bendalir di atasnya.
-
Tekanan diukur dalam Pascal (Pa).
-
Tekanan pada satu titik dalam bendalir yang tidak bergerak adalah sama ke segala arah.
-
Tekanan meningkat seiring dengan kedalaman disebabkan berat bendalir di atas (p = ρgh).
Prinsip Pascal
Prinsip Pascal menyatakan bahawa perubahan tekanan pada mana-mana titik dalam bendalir yang tidak mampat dalam keadaan rehat disalurkan secara sama rata ke seluruh bahagian bendalir. Prinsip ini adalah asas bagi sistem hidraulik, termasuk brek kereta dan pemampat hidraulik.
-
Perubahan tekanan pada satu titik dalam bendalir disalurkan secara sama rata.
-
Digunakan dalam sistem hidraulik untuk meningkatkan daya.
-
Aplikasi termasuk brek kereta dan pemampat hidraulik.
Prinsip Archimedes dan Daya Apung
Prinsip Archimedes menyatakan bahawa mana-mana objek yang terendam dalam bendalir akan mengalami daya apung ke atas yang sama dengan berat bendalir yang digantikan oleh objek tersebut. Daya apung ini membolehkan objek sama ada terapung atau tenggelam bergantung kepada kepadatan objek berbanding dengan bendalir.
-
Daya apung adalah sama dengan berat bendalir yang digantikan.
-
Objek akan terapung jika kepadatannya kurang daripada bendalir.
-
Aplikasi termasuk reka bentuk kapal dan kapal selam.
Tekanan Hidrostatik
Tekanan hidrostatik adalah tekanan yang dikenakan oleh bendalir dalam keadaan rehat disebabkan oleh daya graviti. Pada mana-mana titik dalam bendalir, tekanan hidrostatik adalah berkadar dengan kepadatan bendalir, kedalaman titik tersebut, dan pecutan akibat graviti.
-
Tekanan hidrostatik meningkat dengan kedalaman.
-
Dikira menggunakan formula p = ρgh.
-
Penting untuk reka bentuk empangan dan kolam.
Aplikasi Praktikal
-
Jurutera awam menggunakan hidrostatik dalam reka bentuk dan pembinaan empangan bagi memastikan ia mampu menahan tekanan air.
-
Doktor memanfaatkan prinsip tekanan bendalir untuk mengukur tekanan darah dan mendiagnosis keadaan kesihatan.
-
Jurutera marin menggunakan Prinsip Archimedes untuk mereka bentuk kapal dan kapal selam yang terapung dan stabil di dalam air.
Istilah Utama
-
Tekanan: Daya yang dikenakan per unit kawasan.
-
Prinsip Pascal: Perubahan tekanan dalam bendalir disalurkan secara sama rata ke semua arah.
-
Prinsip Archimedes: Daya apung adalah sama dengan berat bendalir yang digantikan oleh objek.
-
Tekanan Hidrostatik: Tekanan yang dikenakan oleh bendalir dalam keadaan rehat disebabkan oleh graviti.
-
Kepadatan: Jisim per unit isipadu sesuatu bahan.
Soalan untuk Renungan
-
Bagaimana tekanan hidrostatik mempengaruhi pembinaan empangan dan kolam?
-
Dalam cara apa Prinsip Archimedes digunakan dalam kehidupan seharian, selain daripada reka bentuk kapal?
-
Bagaimana Prinsip Pascal dapat digunakan untuk membangunkan teknologi baru dalam pelbagai industri?
Cabaran Praktikal: Mengukur Tekanan Kolum Air
Cabaran mini ini direka untuk mengukuhkan pemahaman tentang tekanan hidrostatik dengan mengira tekanan yang dikenakan oleh kolum air dengan ketinggian yang berbeza.
Arahan
-
Ambil silinder bertanda ukuran dan isikan dengan air kepada ketinggian yang berbeza (contohnya, 5 cm, 10 cm, 15 cm).
-
Gunakan pembaris untuk mengukur ketinggian kolum air dalam setiap kes.
-
Kira tekanan yang dikenakan oleh kolum air menggunakan formula: p = ρgh, di mana ρ adalah kepadatan air (1000 kg/m³), g adalah pecutan akibat graviti (9.8 m/s²), dan h adalah ketinggian kolum air dalam meter.
-
Rekod nilai yang dikira dan bandingkan bagaimana tekanan meningkat dengan kedalaman kolum air.
-
Bincangkan dengan rakan sekelas bagaimana konsep-konsep ini boleh diaplikasikan dalam projek sebenar, seperti dalam pembinaan empangan dan kolam.
