Untuk menggunakan hubungan daya pada benda hidup, cari daya dahulu, kemudian bahagikan dengan luas tempat daya itu bertindak. Dua persamaannya ialah W = m × g dan p = F ÷ A.
Pelajaran ini sebahagian daripada penaakulan fizik dalam tugasan campuran kerana biologi menyediakan objek (seorang manusia, seekor rusa, sehelai daun) dan fizik menyediakan kaedah. Semua ukuran di bawah dicipta untuk pengajaran, dengan g = 10 N/kg.
Mengapakah luas penting bagi benda hidup?
Banyak organisma dibentuk oleh tekanan. Kaki unta yang lebar dan tapak kaki arnab salji yang besar menyebarkan berat ke luas lebih besar, jadi mereka kurang tenggelam. Duri atau cakar melakukan sebaliknya dan menumpukan daya ke luas yang sangat kecil.
Untuk membandingkan kes-kes ini, anda menukar ukuran badan, biasanya jisim dan luas tapak kaki, kepada tekanan.
Bagaimana mengira langkah demi langkah?
- Tukar jisim kepada berat menggunakan W = m × g. Berat ialah daya.
- Tukar luas kepada m² (1 m² = 10 000 cm²).
- Kira tekanan menggunakan p = F ÷ A.
- Tulis unit (Pa) dan tafsirkan keputusan dari segi biologi.
Contoh berlangkah
Seorang pelajar berjisim 50 kg berdiri di atas tanah lembut. Luas kedua-dua tapak kasut yang bersentuhan dengan tanah ialah 400 cm². Cari tekanan pada tanah.
Langkah 1, berat: W = m × g = 50 × 10 = 500 N.
Langkah 2, luas: 400 cm² ÷ 10 000 = 0.040 m².
Langkah 3, tekanan: p = F ÷ A = 500 ÷ 0.040 = 12 500 Pa.
Semak dengan anggaran: 0.040 m² ialah kira-kira satu per dua puluh lima meter persegi, jadi tekanan sepatutnya kira-kira 25 kali daya. 25 × 500 = 12 500. Ia sepadan.
Langkah 4, tafsiran: jika pelajar yang sama berbaring supaya 0.40 m² menyentuh tanah, p = 500 ÷ 0.40 = 1250 Pa, sepuluh kali lebih kecil. Itulah sebabnya berbaring mendatar menyebarkan beban pada ais nipis atau lumpur lembut.
Apakah kesilapan yang perlu dielakkan?
Kesilapan lazim ialah menggunakan jisim sebagai ganti daya.
Jalan kerja yang salah: p = 50 ÷ 0.040 = 1250 Pa
Nilai 50 ialah jisim dalam kg, bukan daya dalam newton. Pengiraan itu memberi nombor yang salah walaupun nampak kemas.
Pembetulannya ialah mengira berat dahulu, kemudian membahagi. Tukar juga luas kepada meter persegi: membahagi dengan 400 dan bukan 0.040 akan memberi jawapan 10 000 kali terlalu kecil.
Semak sendiri
Ambil g = 10 N/kg dan selesaikan soalan ini.
1. Daya 600 N bertindak pada luas 0.015 m². Cari tekanan.
Tunjuk jawapan
p = F ÷ A = 600 ÷ 0.015 = 40 000 Pa.
2. Seekor kura-kura berjisim 4.0 kg dan kakinya menyentuh tanah pada jumlah luas 0.0020 m². Cari tekanan yang dikenakannya.
Tunjuk jawapan
W = 4.0 × 10 = 40 N. p = 40 ÷ 0.0020 = 20 000 Pa.
3. Seekor haiwan berberat 450 N berdiri pada jumlah luas kaki 150 cm². Cari tekanan dalam Pa.
Tunjuk jawapan
Luas = 150 ÷ 10 000 = 0.0150 m². p = 450 ÷ 0.0150 = 30 000 Pa.
Ke mana selepas ini?
Sebelum anda berdepan soalan seperti ini dalam kertas, tentukan sama ada ia termasuk dalam peringkat sukatan anda dalam menyemak sama ada hubungan berangka termasuk dalam peringkat pelajar. Jika anda mahu menguji cara sesuatu ukuran dibuat, cuba pengkritik penyiasatan saintifik.
Pelajar sering tahu kedua-dua persamaan secara berasingan tetapi terhenti apabila tapak kaki muncul dalam soalan biologi. Itulah tabiat merentas subjek yang kami bina dalam tuisyen Sains Gabungan dalam talian satu dengan satu.