Topik-topik Penting SPM Fizik 2015

TINGKATAN 4

1. Pengenalan kepada Fizik.

• Pengukuran
• Ammeter / Jisim.
• Kejituan / Kepersisan / Pengiraan ralat.

2. Daya dan Gerakan.

• Graf gerakan.
• Momentum (Prinsip dan Roket).
• Graviti - Jatuh bebas, lif dan takal.
• Keseimbangan daya.
• Kekenyalan (penting).

3. Daya dan Tekanan

• Tekanan.
• Tekanan gas dan tekanan atmosfera.
• Prinsip Pascal.
• Prinsip Bernoulli.

5. Cahaya

• Pantulan Cahaya.
• Pantulan dalam penuh (Gentian optik & Gambarajah sinar).
• Kanta
• Gambarajah sinar bagi kanta.
• Teleskop / Kanta Pembesar.

TINGKATAN 5

6. Gelombang.

• Gelombang - jenis dan ciri-ciri gelombang
• Pantulan gelombang.
• Interferens gelombang (Eksperimen dwicelah Young).
• Gelombang Elektromagnet.
• Gelombang dalam telekomunikasi.

7. Elektrik

• Medan elektrik.
• Litar sesiri dan selari.
• Daya gerak elektrik dan rintangan dalam.

8. Keelektromagnetan.

• Kesan magnet pada konduktor pembawa arus. (Aplikasi : Pemutus litar, penggera kebakaran)
• Aruhan Elektromagnet. /Hukum Lenz dan Hukum Faraday - Penjana Arus Ulang-alik.
• Transformer (penting, termasuk Kertas 3) Bilangan lilitan vs. voltan output.
• Penjanaan dan Penghantaran Elektrik.

9. Elektronik 

• Sinar Katod. /Osiloskop sinar katod.
• Diod Semikonduktor.
• Transistor./ Litar Perintanga Peka Cahaya.
• Get Logik

10. Keradioaktifan.

• Reputan Radioaktif. (Ciri-ciri alfa, beta dan gama)
• Tindakbalas Nuklear & Pengiraan tenaga. E=mc2 
• Aplikasi radioaktif - Perubatan / Ketebalan kertas.

Ketumpatan

Ketumpatan sesuatu bahan ditakrifkan sebagai jisim per unit isipadu bahan itu.

\begin{align} Ketumpatan, \rho &= \frac {Jisim}{Isipadu} \end{align}
Unit S.I bagi ketumpatan ialah kg m^-3. Biasanya unit g cm^-3 juga digunakan. \begin{align} 1\ g\ cm^{-3} &= 1000\ kg\ m^{-3} \\ &= 10^{3}\ kg\ m^{-3} \end{align}

Alat untuk mengukur ketumpatan cecair ialah hidrometer.

 Ketumpatan juga merupakan suatu sukatan kepadatan zarah dalam jirim. Ketumpatan suatu bahan adalah malar pada keadaan-keadaan tertentu dan pada suhu malar.

Ketumpatan suatu bahan bergantung kepada :

1. Jisim molekulnya: Jisim molekul bahan lebih tinggi, ketumpatannya lebih tinggi.
2. Kepadatan susunan molekul: Gabus mempunyai molekul yang kurang padat daripada kayu,  maka ketumpatan gabus kurang daripada kayu.
3. Keadaan bahan: Ketumpatan gas adalah lebih kecil daripada ketumpatan cecair dan pepejal suatu bahan.

Suatu pepejal yang mempunyai ketumpatan yang lebih kecil daripada ketumpatan suatu cecair akan terapung di atas permukaan cecair itu.
Manakala pepejal yang mempunyai ketumpatan lebih besar daripada ketumpatan suatu cecair akan tenggelam ke dalam cecair itu.

Sifat Cahaya

Cahaya membolehkan kita melihat. Jasad berkilau seperti matahari, lampu, bintang, lilin dan televisyen memancarkan cahayanya ke dalam mata kita untuk dilihat secara langsung.

Objek yang tidak memancarkan cahaya sendiri pula dipanggil jasad tidak berkilau. Ia tiada cahayanya sendiri untuk dilihat secara langsung. Jasad seperti buku, gambar dan meja hanya dapat dilihat apabila ia memantulkan cahaya daripada sumber cahaya.

Sifat cahaya:

• Cahaya merambat (bergerak)  dalam garis lurus. ( menyebabkan pembentukan bayang dan gerhana)
• Laju cahaya ialah 300, 000 km s^-1
• Dipantulkan oleh permukaan kasar atau licin.
• Boleh merambat melalui objek lutsinar.
• diserap oleh objek legap.
• Cahaya adalah gelombang elektromagnet dengan panjang gelombang 0.5 μm.

Sinar cahaya ialah arah atau lintasan yang dilalui oleh tenaga cahaya. Apabila melukis gambar rajah, sinar cahaya diwakili oleh garis lurus dengan anak panah.

Sekumpulan sinar-sinar cahaya dipanggil alur. Alur cahaya mungkin selari, menumpu atau mencapah.

Nota: Inersia

Inersia boleh ditakrifkan sebagai kecenderungan suatu objek untuk mengekalkan keadaan pegun atau gerakan seragam dalam garis lurus.

 Konsep inersia dirumuskan dalam Hukum Newton Pertama yang menyatakan bahawa sesuatu objek akan terus berada dalam keadaan pegun atau terus bergerak dengan halaju tetap pada satu garis lurus kecuali ditindakkan oleh suatu daya luar.

Inersia sesuatu objek hanya dipengaruhi oleh jisimnya sahaja. Semakin besar jisim suatu objek, semakin sukar untuk menggerakannya atau menghentikannya jika ia dalam keadaan bergerak. Contohnya sebuah basikal adalah lebih mudah ditolak dari keadaan rehatnya berbanding dengan sebuah kereta kerana jisim basikal itu lebih kecil dan oleh itu inersianya adalah sangat kecil dari jisim atau inersia kereta itu.

Contoh situasi melibatkan inersia:

 1. Dua tin yang serupa digantung dengan tali yang panjang. Tin A adalah kosong manakala tin B pula diisi dengan pasir. Tin B didapati adalah lebih sukar untuk digerakkan berbanding tin A apabila kedua-duanya ditolak. Tin B juga didapati berayun lebih lama sebelum berhenti dibandingkan dengan tin A. Ini menunjukkan bahawa semakin besar jisim suatu objek, semakin besar inersianya atau keupayaannya menentang perubahan.

Nota : Jangka masa detik

Gerakan Pita Detik.

Jangka masa detik terdiri daripada logam yang bergetar 50 kali persaat (50 Hz) dengan bekalan arus ulang-alik. Ia menghasilkan 50 titik persaat apabila pita detik ditarik melaluinya.

Satu detik ditakrifkan sebagai selang masa antara dua titik yang berturutan. Satu detik adalah sama dengan \(\frac{1}{50}\)saat atau 0.02 saat.
Rajah di atas mempunyai 4 detik, maka masa yang diambil untuk membuat gerakan itu ialah 4 detik \(\times\) 0.02 saat = 0.08 saat. 

Jarak antara dua titik berturutan bergantung pada kelajuan pita detik.
Pita detik yang bergerak laju menghasilkan titik-titik berturutan yang lebih jauh. Manakala pita detik yang bergerak perlahan menghasilkan titik-titik yang lebih rapat. Masa bagi satu detik adalah tetap (0.02 saat) tidak kira berapa jauh jarak antara titik berturutan.

Jenis gerakan dapat ditafsirkan melalui perubahan jarak antara titik pada pita detik.
Mari ingat semula, halaju adalah kadar perubahan sesaran terhadap masa. Halaju antara dua titik berturutan dapat diukur dengan membahagi sesaran antara dua titik tersebut dengan 0.02 saat. Oleh kerana masa yang diambil untuk menghasilkan 1 detik adalah tetap (0.02 saat bagi setiap detik) maka semakin jauh sesaran antara dua titik, semakin tinggi halaju gerakannya.


 Jarak yang seragam antara titik-titik pita detik menunjukkan halaju seragam. Pecutannya adalah sifar, kenapa?  Pecutan adalah kadar perubahan halaju terhadap masa, jika tiada perubahan halaju maka tiada pecutan.

Halaju seragam, pecutan sifar.

Perubahan sesaran secara seragam antara titik-titik menandakan perubahan halaju secara seragam. Rujuk rajah di bawah. Perlu saya tekankan, ada perbezaan antara 'halaju seragam' dan 'perubahan halaju secara seragam'. Perubahan pada halaju akan menyebabkan berlaku pecutan atau nyahpecutan.
Pertambahan halaju secara seragam menghasilkan pecutan seragam.

Halaju bertambah secara seragam. Pecutan malar.

Apabila jarak antara titik berkurang secara seragam, halaju berkurang secara seragam. Gerakan tersebut mengalami nyahpecutan seragam.

Halaju berkurang secara seragam. Nyahpecutan malar.

Untuk mengira halaju awal, titik pertama dikira dengan memerhatikan arah gerakan pita detik seperti rajah di bawah.

Mengira Halaju dan Pecutan Pita Detik

Halaju
Untuk mengira halaju satu detik, sesaran pada detik tersebut dibahagikan dengan masa bagi satu satu detik iaitu 0.02 saat.  Contohnya sesaran bagi detik pertama ialah 4 cm dan masa ialah 0.02 saat. Maka halajunya ialah 4/0.02 saat = 200 cm persaat.

Halaju purata bagi gerakan di atas:
$$\begin{align} \smash  Jumlah\ sesaran&= 4\ cm + 5\ cm + 6\ cm \\  &=15\ cm
\\ \\ Jumlah\ masa  &= 3\ detik \times 0.02\ saat \\ &= 0.06\ s \\ \\
Halaju\ purata,\ v&=\frac{s}{t}
\\&=\frac {15\ cm}{0.06\ s}
\\&=250\ cm\ s^{-1}
\end{align}$$

Pecutan Pita Detik
Bagi pengiraan pecutan pita detik di atas adalah seperti berikut:

$$\begin{align} Pecutan &= \frac {halaju\ akhir - halaju\ awal}{masa}
\\ \\pecutan,\ a&=\frac{\frac{6\ cm}{0.02\ s}-\frac{4\ cm}{0.02\ s}}{(3\ detik - 1) \times 0.02\ s)}
\\\\&=\frac {300\ cm\ s^{-1}-200\ cm\ s^{-1}}{(2\ detik  \times 0.02\ s)}
\\ \\&=\frac {100\ cm\ s^{-1}}{0.04\ s}
\\\\ &=  2500\ cm\ s^{-2}
\end{align}$$
Satu detik ditolak  daripada bilangan asal semasa mengira masa bagi pecutan.
Semasa mengira masa bagi pecutan, detik bagi halaju awal dan halaju akhir dikira dari pertengahan detik. Maka, hasil tambah detik adalah (0.5 detik + 1 detik + 0.5 detik) = 2 detik.

Nota: Laju, Halaju dan Pecutan

Laju
Laju ditakrifkan sebagai kadar perubahan jarak terhadap masa.
 $$laju=\frac{jarak}{masa}$$
Unit S.I bagi halaju ialah meter persaat ( \(m \ s^{-1}\) )
Laju ialah kuantiti skalar maka ia hanya melibatkan magnitud dan tidak ditulis dengan tanda negatif.

Halaju
Halaju ditakrifkan sebagai kadar perubahan sesaran terhadap masa.
 $$\begin{align} halaju&=\frac{sesaran}{masa}\\ \\ v &=\frac{s}{t} \end{align}$$
Unit S.I bagi halaju ialah meter persaat ( \(m \ s^{-1}\) )
Halaju melibatkan arah dan magnitud, oleh itu halaju adalah kuantiti vektor. Walau bagaimanapun bagi objek yang bergerak dalam garis lurus, arahnya boleh diabaikan.

Jika halaju sesuatu objek pada arah asal pergerakannya adalah positif, maka halaju dalam arah yang bertentangan perlu ditulis dengan tanda positif.
Apabila sesuatu objek berada dalam keadaan pegun, maka halajunya adalah sifar.

Pecutan
Pecutan ditakrifkan sebagai kadar perubahan halaju terhadap masa.

$$\begin{align} pecutan&=\frac{halaju \ akhir-halaju \ awal}{masa}\\ \\ a &=\frac{v-u}{t} \end{align}$$
Unit S.I bagi pecutan ialah ( \(m \ s^{-2}\) ).
Pecutan ialah kuantiti vektor.
Suatu objek mengalami pecutan sifar jika halajunya sifar atau tiada perubahan halaju (malar) dalam gerakannya.
Pecutan malar / seragam jika perubahan halaju adalah seragam.
Pecutan bernilai positif : halaju objek bertambah
Pecutan bernilai negatif: halaju objek berkurang.

Tanda negatif pada nilai pecutan menunjukkan bahawa objek bergerak dengan nyahpecutan. Tanda negatif tidak perlu ditulis jika nyahpecutan disebut. Contoh: pecutan = -5 \(m \ s^{-2}\), maka nyahpecutan=5 \(m \ s^{-2}\)

 Komen:

Berdasarkan takfrifan laju, kita boleh faham bahawa laju adalah berapa jauh jarak yang dilalui dalam tempoh masa tertentu. Unit untuk laju dan halaju adalah sama.
Tiada bacaan negatif untuk laju kerana ia adalah kuantiti skalar, sama seperti jika kita menimbang jisim sesuatu objek, ia tidak boleh dibaca sebagai negatif kilogram. 

Berbeza dengan laju, tanda positif dan negatif pada nilai halaju mewakili arah gerakan objek. Jika halaju objek ditulis dengan nilai positif, maka halaju objek itu pada arah yang berlawanan perlu disertakan dengan tanda negatif.

Dalam subtopik Pantulan Gelombang, Bab 1 Tingkatan 5 ramai yang kurang teliti mengenai halaju gelombang yang dipantulkan. Laju gelombang tidak berubah (arah tidak diambil kira), tetapi halaju gelombang berubah kerana arah gelombang yang dipantulkan telah berubah. Lebih tepat lagi, magnitud halaju tidak berubah tetapi arah halaju berubah.

Kebiasaanya student cepat tangkap konsep laju dan halaju cuma cuai semasa pengiraan . Ada juga tertukar jarak dan sesaran untuk pengiraan.

Nota: Jarak dan Sesaran

Jarak
Jarak ialah jumlah panjang lintasan yang dilalui oleh sesuatu objek.
Ia merujuk kepada berapa banyak kawasan yang dilalui oleh sesuatu objek samasa sepanjang pergerakannya.
Jarak merupakan kuantiti skalar (mempunyai magnitud sahaja).
Unit S.I bagi jarak ialah meter.
Jarak tidak boleh dinyatakan dalam bentuk nombor negatif.
Jarak boleh dikira dengan hanya menambah panjang laluan.

Sesaran.
Sesaran ialah jarak antara titik akhir dari titik mula pada satu garis lurus.
Sesaran merupakan kuantiti vektor (mempunyai magnitud dan arah).
Unit S.I bagi sesaran ialah meter.
Sesaran boleh dinyatakan dalam bentuk nombor negatif.


Sesaran ialah jarak terdekat antara titik mula dan titik akhir.
Pertimbangkan gerakan di bawah:
Seorang pelajar berjalan 4 m ke timur , 2 m ke selatan, 4 m ke barat dan akhirnya 2 m ke utara,

Walaupun pelajar itu telah berjalan sebanyak 12 m, tetapi sesarannya ialah 0 m. Ini kerana dia telah balik semula ke tempat asalnya dan tidak bergerak dari tempat permulaannya walaupun jarak yang dilaluinya ialah 12 m.

Jarak : 12 m.
Sesaran: 0 m.

Sesaran boleh dinyatakan dalam nombor negatif.
 Jika Ali berjalan 5 m ke hadapan dan kemudiannya berundur 6 m ke belakang, sesaran Ali ialah -1 m. Sesaran Ali = 5 m + (-6 m) = -1m
Tanda negatif menunjukkan arah sesaran berlawanan dengan arah asal dari titik mula.