Terus ke kandungan
IGCSE·Tuition
Fizik · Pelajaran

Mencari pusat jisim secara konsep

Ungkapan "berat bertindak pada pusat jisim" mudah diulang tetapi lebih sukar dibayangkan pada objek yang bentuknya pelik.

Dalam halaman ini
  1. Di mana pusat jisim bagi objek mudah?
  2. Bagaimana mencarinya untuk kepingan tidak sekata?
  3. Contoh berlangkah: dua berat pada rod ringan
  4. Kesilapan yang perlu diawasi
  5. Semak sendiri
  6. Ke mana selepas ini

Pusat jisim (centre of mass) ialah titik di mana keseluruhan berat objek seolah-olah bertindak. Objek yang disokong pada titik itu akan seimbang. Idea ini membolehkan anda menganggap objek rumit sebagai satu berat pada satu kedudukan apabila menggunakan momen.

Ini ialah pelajaran ketiga dalam momen dan kestabilan dan menghubungkan kerja momen dengan idea kestabilan yang menyusul.

Di mana pusat jisim bagi objek mudah?

Bagi objek seragam dengan bentuk sekata, ia terletak di pusat geometri. Pembaris meter seragam mempunyainya pada tanda 50 cm. Kepingan segi empat tepat seragam mempunyainya di tempat pepenjuru bersilang. Sfera seragam mempunyainya di pusatnya.

Apabila objek tidak seragam, pusat jisim beralih ke arah bahagian yang lebih berat.

Tukul seimbang lebih dekat dengan kepala daripada tengah hulunya.

Bagaimana mencarinya untuk kepingan tidak sekata?

Ini idea amali yang anda patut boleh terangkan dengan perkataan, walaupun anda tidak melakukannya dalam peperiksaan.

  1. Buat tiga lubang kecil berhampiran tepi kepingan kadbod.
  2. Gantung kepingan bebas pada pin melalui satu lubang supaya ia boleh berayun.
  3. Gantung unting-unting (pemberat pada tali) dari pin yang sama. Apabila semuanya tenang, tandakan tempat tali melintasi kepingan dan lukis garis itu.
  4. Ulang dari lubang kedua dan lukis garis kedua.
  5. Pusat jisim ialah tempat garis-garis itu bersilang. Garis ketiga, dari lubang ketiga, ialah semakan: ia patut melalui titik yang sama.

Sebabnya, objek yang tergantung berhenti dengan beratnya tepat di bawah pin. Pusat jisim oleh itu terletak di suatu tempat pada garis menegak di bawah pin. Dua garis berbeza menentukan satu titik.

Contoh berlangkah: dua berat pada rod ringan

Sebatang rod ringan panjangnya 1.0 m. Berat 8 N dipasang pada satu hujung dan berat 2 N pada hujung satu lagi. Di mana titik imbangan, diukur dari hujung 8 N?

Katakan titik imbangan ialah x meter dari hujung 8 N. Ambil momen pada titik itu.

Langkah 1, jarak: berat 8 N berada x m jauhnya. Berat 2 N berada (1.0 − x) m jauhnya.

Langkah 2, imbangan: 8 × x = 2 × (1.0 − x).

Langkah 3, selesaikan: 8x = 2 − 2x, jadi 10x = 2, dan x = 0.20 m.

Jawapan: 0.20 m dari hujung 8 N.

Semakan: 8 × 0.20 = 1.6 N m, dan 2 × 0.80 = 1.6 N m. Titik imbangan lebih dekat dengan berat yang lebih besar, seperti dijangka.

Kesilapan yang perlu diawasi

Kesilapan lazim ialah menyangka pusat jisim sentiasa di tengah-tengah objek.

Jawapan yang salah: “Titik imbangan ialah 0.50 m kerana rod itu 1.0 m.”

Itu betul hanya jika berat sama, atau jika rod seragam tanpa berat tambahan.

Pembetulannya ialah bertanya bagaimana berat itu tersebar. Pusat jisim bergerak ke arah berat yang lebih besar.

Semak sendiri

1. Di mana pusat jisim kepingan segi empat tepat seragam 0.40 m kali 0.20 m?

Lihat jawapan

Di tengah segi empat tepat: 0.20 m dari setiap sisi pendek dan 0.10 m dari setiap sisi panjang. Ia di tempat pepenjuru bersilang.

2. Rod ringan sepanjang 0.60 m mempunyai berat 12 N pada satu hujung dan 4 N pada hujung lain. Berapa jauh titik imbangan dari hujung 12 N?

Lihat jawapan

12 × x = 4 × (0.60 − x), jadi 12x = 2.4 − 4x, jadi 16x = 2.4 dan x = 0.15 m. Semakan: 12 × 0.15 = 1.8 N m dan 4 × 0.45 = 1.8 N m.

3. Mengapa unting-unting mesti tergantung dari pin yang sama dengan kepingan?

Lihat jawapan

Pusat jisim terletak menegak di bawah pin apabila kepingan diam. Unting-unting menandakan garis menegak itu. Jika ia tergantung dari titik lain, garisnya tidak akan menunjukkan garis menegak melalui pin.

Ke mana selepas ini

Sekarang gunakan pusat jisim untuk menerangkan keterbalikan dalam menerangkan kestabilan dengan tapak dan pusat jisim. Set latihan momen dan kestabilan juga mengandungi soalan titik imbangan.

Menerangkan kaedah dengan jelas menggunakan perkataan ialah kemahiran tersendiri, dan guru dalam tuisyen Fizik dalam talian satu dengan satu boleh menyemaknya bersama anda melalui jawapan bertulis anda.

Soalan lazim

Apakah pusat jisim?

Ia ialah titik di mana keseluruhan berat objek boleh dianggap bertindak. Jika anda menyokong objek tepat pada pusat jisimnya, objek itu seimbang tanpa berputar. Bagi objek sekata yang seragam, ia berada di pusat geometri.

Bolehkah pusat jisim berada di luar objek?

Boleh. Gelang berongga mempunyai pusat jisim di tengah lubang, di mana tiada bahan. Idea ini tentang di mana berat bertindak secara berkesan, bukan di mana bahan wujud.

Mengapa kaedah garis unting-unting berfungsi?

Apabila kepingan tergantung bebas pada pin, ia berhenti apabila berat dan daya sokongan pin berada dalam satu garis. Kedua-duanya menegak, jadi pusat jisim terletak tepat di bawah pin, di suatu tempat pada garis unting-unting. Dua titik gantungan memberi dua garis yang bersilang di pusat jisim.

Dikemas kini:

Langkah seterusnya

Jika idea satu titik untuk berat masih terasa abstrak, guru satu dengan satu boleh menggunakan objek di meja anda sendiri untuk menjadikannya konkrit.

Kelas percubaan berbayar satu jam pada kadar guru yang disahkan, bermula RM80. Yuran lain, jadual dan susunan seterusnya disahkan terus bersama guru selepas kelas percubaan.

Tuisyen diatur bersama ibu bapa atau penjaga. Hantar halaman ini kepada mereka melalui WhatsApp supaya mereka boleh bertanya bagi pihak anda.

Ibu bapa atau penjaga? Tanya di sini

9,000+ pelajar telah dibantu melalui perkhidmatan kami