Daya paduan pada sesuatu objek sama dengan jisimnya didarab pecutannya: F = ma. Daya dalam persamaan ini sentiasa daya paduan (daya bersih), dan pecutan menuju arah yang sama dengan daya itu.
Ini ialah pengiraan utama daya dan momentum. Ia dibina di atas mengira daya paduan, dan pecutan boleh disemak dengan idea kecerunan dalam mencari pecutan daripada kecerunan.
Mengapakah daya paduan penting?
Objek memecut hanya apabila daya padanya tidak seimbang. Kereta dengan daya enjin 3000 N tidak memecut mengikut 3000 N apabila geseran dan rintangan udara mengambil sebahagiannya semula. Hanya bakinya, daya paduan, yang menyebabkan kereta bertambah laju.
Jisim yang lebih besar memerlukan daya paduan yang lebih besar untuk pecutan yang sama. Itulah sebabnya troli kosong memecut lebih cepat daripada troli bermuatan di bawah tolakan yang sama.
Bagaimana menggunakan F = ma?
- Cari daya paduan sepanjang arah gerakan: tambah dan tolak seperti dalam pelajaran sebelumnya.
- Tukar jisim kepada kilogram jika diberi dalam gram.
- Susun semula persamaan kepada kuantiti yang diperlukan: a = F/m, F = ma atau m = F/a.
- Gantikan dan kira, kemudian nyatakan unit.
- Semak kewajaran: daya paduan lebih besar sepatutnya memberi pecutan lebih besar.
Contoh berlangkah
Situasi rekaan: sebuah kereta berjisim 1200 kg mempunyai daya tujahan enjin 3000 N. Jumlah geseran dan rintangan udara ialah 900 N. Cari pecutan, dan laju selepas 4.0 s daripada pegun.
Langkah 1, daya paduan: ke hadapan ialah positif. 3000 − 900 = 2100 N ke hadapan.
Langkah 2, jisim: sudah 1200 kg.
Langkah 3, susun semula: a = F/m.
Langkah 4, gantikan: a = 2100 ÷ 1200 = 1.75 m/s², ke arah hadapan.
Langkah 5, laju selepas 4.0 s: v = u + at, dengan u = 0, jadi v = 1.75 × 4.0 = 7.0 m/s.
Semakan: F = ma → 1200 × 1.75 = 2100 N. Ini sepadan dengan daya paduan pada langkah 1.
Kesilapan yang perlu diawasi
Kesilapan biasa ialah meletakkan daya tujahan terus ke dalam persamaan.
Penyelesaian yang salah: a = 3000 ÷ 1200 = 2.5 m/s².
Pelajar menggunakan daya enjin dan bukan daya paduan. Rintangan 900 N diabaikan, jadi pecutan terlalu besar.
Pembetulannya ialah menulis “daya paduan = …” sebagai baris tersendiri sebelum menggunakan F = ma. Pembetulan ini hanya mengambil sepuluh saat dan menghapuskan kesilapan paling lazim. Semak jawapan dari arah bertentangan juga: 2.5 m/s² memerlukan daya paduan 3000 N, yang tidak diberikan dalam soalan.
Semak diri anda
Cuba, kemudian buka setiap jawapan.
1. Sebuah troli berjisim 4.0 kg mempunyai daya paduan 10 N. Cari pecutannya.
Lihat jawapan
a = F/m = 10 ÷ 4.0 = 2.5 m/s². Semakan: 4.0 × 2.5 = 10 N.
2. Daya paduan 35 N memberi pecutan 0.50 m/s² kepada sesuatu objek. Cari jisimnya.
Lihat jawapan
m = F/a = 35 ÷ 0.50 = 70 kg. Semakan: 70 × 0.50 = 35 N.
3. Sebiji bola berjisim 600 g ditendang dan memecut pada 15 m/s². Cari daya paduan.
Lihat jawapan
Tukar: 600 g = 0.60 kg. F = ma = 0.60 × 15 = 9.0 N. Semakan: 9.0 ÷ 0.60 = 15 m/s².
Langkah seterusnya
Apabila F = ma sudah mantap, terokai apa yang berlaku apabila dua objek berinteraksi: keabadian momentum dalam model tertutup yang mudah. Jika anda tidak pasti bila daya saling membatalkan, ulang kaji daya seimbang berbanding ketiadaan daya.
Pelajar yang menggantikan daya yang salah biasanya faham persamaan itu tetapi tiada rutin untuk membentuk daya paduan dahulu. Guru dalam tuisyen Fizik dalam talian secara satu dengan satu boleh membantu membina rutin itu berdasarkan soalan anda sendiri.