Nota: Tenaga Elektrik dan Kuasa

Tenaga Elektrik

1. Tenaga elektrik ialah tenaga yang dibebaskan apabila cas elektrik mengalir melalui mana-mana dua titik dalam suatu litar elektrik.
2. Tenaga elektrik diukur dalam joule (j). Satu joule tenaga elektrik dibebaskan apabila satu coulumb cas elektrik mengalir melalui beza keupayaan 1 volt. Maka apabila Q coulumb cas mengalir melalui beza keupayaa V volt , tenaga elektrik yang dibebaskan E, boleh ditulis sebagai: E=VQ.
3. Oleh kerana Q=It, dimana I ialah arus dalam ampere dan t ialah masa dalam saat, tenaga elektrik yang dibebaskan, E boleh ditulis sebagai E=VIt
4. Daripada Hukum Ohm V= Ir. Gantikan V=Ir ke dalam persamaan E=VIt, maka tenaga elektrik yang dibebaskan E boleh juga ditulis sebagai $$E=I^{2}Rt$$
5. Gantikan \(I=\frac{V}{R}\) ke dalam persamaan \(E=VIt\) maka tenaga elektrik yang dibebaskan boleh juga ditulis sebagai: $$E=\frac{V^{2}t}{R} $$
6. Keempat-empat rumus untuk tenaga yang dibebaskan, E adalah setara , iaitu : $$E=VQ=VLt=I^{2}Rt =\frac{V^{2}t}{R}$$
7. Pemilihan rumus yang patut digunakan untuk menghitung tenaga elektrik adalah bergantung kepada maklumat yang diberi.

Contoh:

Sebuah cerek elektrik disambungkan merentasi suatu bekalan kuasa 240 V. Jika rintangan elemen pemanas ialah 40 \(\Omega\) , hitung:

1. arus yang mengalir melalui elemen itu.
2. kuantiti haba yang dihasilkan selama 10 minit.

Penyelesaian:

1. Katakan \(I\) = arus yang mengalir melalui elemen.  $$ I=\frac{V}{R}\\ =\frac{240}{40}\\ =6\ A$$
2. Katakan E = kuantiti haba yang dihasilkan: $$ E=I^{2}Rt\\ =(6\times 6)\times 40 \times (10\times60)\\ =864000\ J\\ =864\ kJ$$

Prinsip Bernoulli Dan Spoiler Kereta.

Prinsip Bernoulli menyatakan bahawa tekanan bendalir (cecair atau gas) berkurang di kawasan di mana halaju meningkat. Ini bermakna semakin laju pergerakan bendalir tersebut, tekanan di kawasan itu akan berkurang.

Prinsip ini turut diaplikasikan pada reka bentuk badan sesebuah kereta. Jurutera banyak memberi perhatian dalam mengoptimunkan pengaliran angin ke seluruh bahagian badan untuk prestasi dan keseimbangan semasa pemanduan.

Kali ini saya mahu fokuskan kepada Prinsip Bernoulli pada bahagian spoiler kereta. Jika kita perhatikan, hampir semua kereta lumba dan kereta berkuasa tinggi dilengkapi  dengan spoiler. Atau sekurang-kurangnya spoiler kecil di bahagian belakang bonnet yang dipanggil 'boot lid'. Secara asasnya ia adalah untuk mengurangkan daya angkat.

Boot lid pada bahagian bonnet

Apabila kereta bergerak, halaju angin di bahagian bawah spoiler adalah lebih tinggi berbanding halaju angin pada bahagian bawah. Mengikut Prinsip Bernoulli, kawasan bendalir yang berhalaju tinggi akan mempunyai tekanan dalam bendalir yang rendah, dan sebaliknya. Maka wujud perbezaan tekanan udara di kedua-dua kawasan itu.

Perbezaan tekanan di antara kawasan atas dan bawah spoiler akan menghasilkan daya paduan ke bawah yang dipanggil daya turun (downforce).

Spoiler pada Jaguar Bertone B99 GT

Daya turun ini bertindak seperti suatu beban pada bahagian kereta bagi mengelakkan kereta daripada terangkat dan menambahkan cengkaman pada tayar apabila kereta dipandu laju.

Misalnya kereta Bugatti Veyron, pada kelajuan yang tinggi spoiler akan dilaraskan secara automatik yang mana dapat menghasilkan daya turun sebanyak 3,425 newton  ke atas badan kereta.

Manakala spoiler hadapan sebuah kereta F1 pula dapat menghasilkan daya turun sebanyak 50 kg hingga 100 kg.

Tanpa spoiler cengkaman tayar hanya dapat ditingkatkan dengan menambah berat pada badan kereta. Ini sudah pasti menyebabkan inersia kereta bertambah dan menyukarkan pengambilan selekoh.

Jadi dengan adanya spoiler pada bahagian hadapan dan belakang , kereta formula 1 dapat bergerak dengan laju serta seimbang tanpa terangkat ke atas walaupun kereta itu ringan.

Spoiler hadapan kereta Formula 1

Ciri-ciri spoiler

• Berbentuk aerofoil atau bersudut sesuai, supaya wujud perbezaan halaju angin pada bahagian atas dan bawah.
• Aerodinamik, untuk mengurangkan kewujudan daya seretan (drag force) yang boleh menyebabkan kereta menjadi perlahan.
• Ringan, bagi mengelakkan pertambahan berat berlebihan pada badan kereta.
• Kuat, supaya dapat menahan daya turun yang tinggi. Pernah berlaku dalam satu perlumbaan NASCAR di mana sebuah kereta melayang akibat daya angkat yang tinggi apabila spoilernya rosak.

Nota: Memahami Gelombang

Gerakan Gelombang

1.  Gelombang ialah suatu fenomena dimana tenaga dipindahkan melalui getarannya.
2. Tenaga boleh dipindahkan dari satu tempat ke tempat yang lain dengan gelombang progresif atau gelombang bergerak.
3. Gelombang yang kelihatan tidak bergerak dinamakan gelombang pegun.
4. Terdapat dua kumpulan utama gelombang:
1. Gelombang  mekanikal - gelombang yang dipindahkan melalui suatu medium melalui getaran zarah (contoh: Gelombang bunyi).
2. Gelombang elektromagnet - Gelombang yang tidak memerlukan medium untuk bergerak tetapi bergerak melalui ayunan medan magnet dan elektrik yang berserenjang antara satu sama lain dalam satu spektrum elektromagnet.

Muka Gelombang. 

1. Muka gelombang ialah suatu garis atau permukaan yang menyambungkan semua puncak atau titik-titik yang bergetar dengan fasa yang sama  dan berjarak sama dari sumber gelombang.
2. Arah perambatan gelombang sentiasa berserenjang kepada muka-muka gelombang.
3. Panjang gelombang ialah jarak antara dua puncak atau dua muka gelombang yang berturutan.
4. Gelombang dari punca gelombang yang jauh biasanya merambat sebagai muka gelombang satah. Oleh itu, sinar cahaya selari dari matahari yang sangat jauh terdiri daripada muka gelombang satah ketika sampai ke bumi.