Fizik Ting. 4 Bab 3 : DAYA & TEKANAN (3.4)

3.4       DAYA TUJAH  KE ATAS DAN PRINSIP ARCHIMEDES

Tujah ke atas

Apabila suatu jasad yang direndam separa atau sepenuhnya dalam suatu bendalir didapati berat jasad berkurangan.Ini disebabkan terdapat daya yang bertindak ke arah atas melawan berat ke bawah . 

Daya pada ke arah atas ini dinamakan tujah ke atas @ daya apungan @ daya julangan.

Prinsip Archimedes

Tujah  ke atas yang dialami oleh suatu jasad yang direndam sepenuhnya atau separa adalah sama dengan berat cecair yang tersesar.

Daya tujah ke atas, F = berat cecair tersesar

                                 = jisim cecair tersesar  x pecutan graviti

                                 = ketumpatan cecair x isipadu cecair tersesar x pecutan graviti

                                 = ketumpatan cecair x isipadu jasad tenggelam x pecutan graviti.

F =  rV g                   

dimana 

r = ketumpatan cecair

V = Isipadu bahagian jasad tenggelam

g  = pecutan graviti

Bagaimana jasad terapung dalam bendalir

Hukum Keapungan

Jika tujah = berat, jasad terapung dan pegun

Jika tujah > berat, jasad bergerak ke atas

Jika tujah < berat, jasad tenggelam dan bergerak ke bawah

Aplikasi  Prinsip Archimedes

(1)        Kapal laut

Sebuah kapal yang diperbuat daripada logam boleh terapung kerana tujah ke atas = berat kapal .

Kapal mempunyai ruang yang besar menyebabkan isipadu air disesarkan lebih besar.Dengan itu tujah ke atas kapal adalah besar kerana (F = rVg)

Setiap kapal mempunyai garis Plimsoll sebagai garis keselamatan bagi  menandakan kedalaman selamat dan menandakan had muatan kapal dalam keadaan tertentu,kerana  ketumpatan air laut juga berubah mengikut tempat dan musim.

(2)        Kapal selam

Kapal selam dapat terapung atau tenggelam dengan mengubah ketumpatannya. Untuk mengubah ketumpatannya ialah dengan mengisi atau mengeluarkan air dalam tangki balastnya.

Jika air diisi dalam tangki balastnya, maka berat kapal selam > tujah ke atas, maka kapal selam akan bergerak di bawah permukaan laut.

Sebaliknya jika air dikeluarkan daripada tangki balastnya, maka berat kapal selam = tujah ke atas, maka kapal selam akan terapung.

(3)      Belon diisi dengan gas hidrogen (helium)

Ketumpatan udara > ketumpatan hidrogen

Tujah ke atas adalah besar kerana ketumpatan udara yang disesar adalah besar (F = rVg)

Tujah ke atas > berat belon + berat hidrogen

Maka, belon akan naik ke atas

(4)        Hidrometer

Kegunaanya untuk menentukan ketumpatan suatu cecair.

Bebuli yang besar supaya isipadu cecair yang tersesar adalah besar dan dengan itu tujah ke atas adalah besar(F =rVg)

Butir-butir plumbum diguna untuk mengekalkan hidrometer dalam keadaan tegak semasa terapung dalam cecair

Hidrometer terapung kerana tujah ke atas = berat hidrometer.

Jika ketumpatan cecair bertambah, maka kedalaman hidrometer tenggelam berkurang dan dengan itu skala memberi bacaan yang lebih tinggi.