Soalan 12:
Seorang juruteknik ditugaskan untuk mengkaji kegunaan tiga jenis spring, iaitu X, Y dan Z dengan pemalar spring seperti yang diberikan dalam Jadual 1.
(a) Jadual 2 menunjukkan empat cara susunan spring yang dipertimbang oleh juruteknik itu.
Bagi setiap susunan spring, tentukan pemanjangan sistem spring yang dihasilkan dan lengkapkan Jadual 2.
(b) Apakah andaian yang perlu dibuat dalam perhitungan anda di 12(a)?
Jawapan:
(a) Pemanjangan bagi satu spring dihitungkan dengan cara berikut:
$$ \begin{aligned} & F=k x \\ & \text { Pemanjangan, } x=\frac{F}{k} \end{aligned} $$
(b) Setiap spring mematuhi hukum Hooke.
Seorang juruteknik ditugaskan untuk mengkaji kegunaan tiga jenis spring, iaitu X, Y dan Z dengan pemalar spring seperti yang diberikan dalam Jadual 1.
(a) Jadual 2 menunjukkan empat cara susunan spring yang dipertimbang oleh juruteknik itu.
Bagi setiap susunan spring, tentukan pemanjangan sistem spring yang dihasilkan dan lengkapkan Jadual 2.
(b) Apakah andaian yang perlu dibuat dalam perhitungan anda di 12(a)?
Jawapan:
(a) Pemanjangan bagi satu spring dihitungkan dengan cara berikut:
$$ \begin{aligned} & F=k x \\ & \text { Pemanjangan, } x=\frac{F}{k} \end{aligned} $$
(b) Setiap spring mematuhi hukum Hooke.
Soalan 13:
Rajah 8 menunjukkan sekeping plat besi di atas lantai sebuah gudang.
Plat besi itu disokong oleh suatu sistem spring di bawahnya. Sistem spring itu mampu menampung beban maksimum 3 600 kg dengan pemampatan 5.0 cm.
Rajah 9 pula menunjukkan dua jenis spring yang boleh digunakan.
Anda ditugaskan untuk mencadangkan reka bentuk sistem spring yang sesuai untuk menyokong plat besi itu.
Cadangan anda hendaklah mempertimbangkan aspek yang berikut:
(a) jenis spring yang digunakan
(b) bilangan spring yang digunakan
(c) kedudukan setiap spring
Justifikasikan cadangan reka bentuk anda.
[Pecutan graviti, g = 9.81 m s–2]
Jawapan:
Berat beban maksimum
= 3 600 × 9.81
= 35 316 N
Katakan bilangan spring yang disusun secara selari di bawah plat besi = n
$$ \text { Daya mampatan ke atas setiap spring, } F=\frac{35316}{n} $$
$$ \begin{aligned} & \text { Daripada } F=k x, k=\text { pemalar spring } \\ & x=\text { pemampatan spring } \end{aligned} $$
$$ \begin{aligned} \frac{35316}{n} & =k x \\ n & =\frac{35316}{k x} \end{aligned} $$
$$ \begin{aligned} &\text { Jika spring } X \text { digunakan, } k=800 \mathrm{~N} \mathrm{~cm}^{-1}, x=5.0 \mathrm{~cm}\\ &\begin{aligned} n & =\frac{35316}{800 \times 5} \\ & =8.829 \\ & \approx 9 \end{aligned} \end{aligned} $$
$$ \begin{aligned} &\text { Jika spring } Y \text { digunakan, } k=1800 \mathrm{~N} \mathrm{~cm}^{-1}, x=5.0 \mathrm{~cm}\\ &\begin{aligned} n & =\frac{35316}{1800 \times 5} \\ & =3.924 \\ & \approx 4 \end{aligned} \end{aligned} $$
Beban maksimum akan menghasilkan pemampatan sebanyak 5.0 cm apabila 9 spring X disusun secara selari atau 4 spring Y disusun secara selari.
Cadangan reka bentuk sistem spring:
(a) Spring X digunakan.
– Spring X mempunyai pemalar spring yang lebih kecil. Lebih banyak spring X diperlukan.
(b) 9 spring X disusun secara selari di bawah plat besi.
– Beban maksimum akan dibahagikan kepada sembilan komponen yang lebih kecil, iaitu 4 000 N ke atas
(c) 9 spring X diletakkan di kedudukan bernombor 1 hingga 9.
– Taburan spring secara seragam memastikan plat besi itu disokong secara seimbang dan stabil.
Rajah 8 menunjukkan sekeping plat besi di atas lantai sebuah gudang.
Plat besi itu disokong oleh suatu sistem spring di bawahnya. Sistem spring itu mampu menampung beban maksimum 3 600 kg dengan pemampatan 5.0 cm.
Rajah 9 pula menunjukkan dua jenis spring yang boleh digunakan.
Anda ditugaskan untuk mencadangkan reka bentuk sistem spring yang sesuai untuk menyokong plat besi itu.
Cadangan anda hendaklah mempertimbangkan aspek yang berikut:
(a) jenis spring yang digunakan
(b) bilangan spring yang digunakan
(c) kedudukan setiap spring
Justifikasikan cadangan reka bentuk anda.
[Pecutan graviti, g = 9.81 m s–2]
Jawapan:
Berat beban maksimum
= 3 600 × 9.81
= 35 316 N
Katakan bilangan spring yang disusun secara selari di bawah plat besi = n
$$ \text { Daya mampatan ke atas setiap spring, } F=\frac{35316}{n} $$
$$ \begin{aligned} & \text { Daripada } F=k x, k=\text { pemalar spring } \\ & x=\text { pemampatan spring } \end{aligned} $$
$$ \begin{aligned} \frac{35316}{n} & =k x \\ n & =\frac{35316}{k x} \end{aligned} $$
$$ \begin{aligned} &\text { Jika spring } X \text { digunakan, } k=800 \mathrm{~N} \mathrm{~cm}^{-1}, x=5.0 \mathrm{~cm}\\ &\begin{aligned} n & =\frac{35316}{800 \times 5} \\ & =8.829 \\ & \approx 9 \end{aligned} \end{aligned} $$
$$ \begin{aligned} &\text { Jika spring } Y \text { digunakan, } k=1800 \mathrm{~N} \mathrm{~cm}^{-1}, x=5.0 \mathrm{~cm}\\ &\begin{aligned} n & =\frac{35316}{1800 \times 5} \\ & =3.924 \\ & \approx 4 \end{aligned} \end{aligned} $$
Beban maksimum akan menghasilkan pemampatan sebanyak 5.0 cm apabila 9 spring X disusun secara selari atau 4 spring Y disusun secara selari.
Cadangan reka bentuk sistem spring:
(a) Spring X digunakan.
– Spring X mempunyai pemalar spring yang lebih kecil. Lebih banyak spring X diperlukan.
(b) 9 spring X disusun secara selari di bawah plat besi.
– Beban maksimum akan dibahagikan kepada sembilan komponen yang lebih kecil, iaitu 4 000 N ke atas
(c) 9 spring X diletakkan di kedudukan bernombor 1 hingga 9.
– Taburan spring secara seragam memastikan plat besi itu disokong secara seimbang dan stabil.
