Sains notesnota, unit 12

Kestabilan dan kekuatan

TextbookBuku teks Sains Tahun 6 SK, Buku Teks (KSSR Semakan 2017), pageshalaman 193-210

What this chapter coversMatlamat bab ini

Saya boleh menerangkan maksud kestabilan objek dan binaan (12.1.1)
Saya boleh menerangkan maksud kekuatan objek dan binaan (12.1.2)
Saya boleh menyatakan bagaimana ketinggian dan luas tapak mempengaruhi kestabilan, dan mengujinya dalam eksperimen yang adil (12.1.3)
Saya boleh menyatakan bagaimana jenis bahan dan bentuk struktur mempengaruhi kekuatan, dan mengujinya (12.1.4)
Saya boleh menerangkan kepentingan binaan yang kuat dan stabil bagi menjamin kehidupan yang lestari (12.1.5)
Saya boleh mendefinisikan kestabilan dan kekuatan secara operasi dengan membina dan menguji suatu binaan (12.1.6)
Saya boleh mereka cipta model binaan yang kuat dan stabil menggunakan bahan kitar semula (12.1.7)

Mengapakah serigala dapat meruntuhkan rumah Si Sulung dengan sekali tolak sahaja, tetapi tidak dapat meruntuhkan rumah Si Bongsu? Buku teks bermula dengan kisah tiga ekor anak kambing (ms. 193) dan bertanya: mengapakah binaan yang stabil dan kuat penting? Dalam unit ini kamu akan belajar apakah yang menjadikan sesuatu binaan stabil dan apakah yang menjadikannya kuat.

12.1Kestabilan dan kekuatan objek dan binaan

Kestabilan objek dan binaan

Adam sedang bermain blok binaan. Apabila Raju memasang kipas, binaan Adam tumbang. Binaan yang dibina mestilah stabil supaya tidak mudah tumbang (ms. 194).

Kestabilan objek dan binaan ialah keupayaan objek dan binaan untuk kekal atau kembali ke kedudukan asal objek dan binaan tersebut.

Struktur yang stabil tidak mudah tumbang apabila suatu gerakan atau daya dikenakan (ms. 195).

Info Sains (ms. 194): Pusat graviti ialah titik tengah pada ketinggian suatu objek. Semakin rendah pusat graviti, semakin stabil suatu objek.

Faktor-faktor yang mempengaruhi kestabilan

Dua faktor mempengaruhi kestabilan objek dan binaan: ketinggian dan luas tapak (ms. 195 dan 209).

Faktor	Perubahan	Kesan pada kestabilan
Ketinggian	Bertambah (lebih tinggi)	Kestabilan berkurang
Ketinggian	Berkurang (lebih rendah)	Kestabilan bertambah
Luas tapak	Bertambah (lebih besar)	Kestabilan bertambah
Luas tapak	Berkurang (lebih kecil)	Kestabilan berkurang

Dua binaan blok. Binaan Adam rendah dan lebar: tinggi 20 cm, panjang 28 cm, lebar 28 cm. Binaan Raju tinggi dan sempit: tinggi 32 cm, panjang 16 cm, lebar 2 cm. — Binaan Adam dan binaan Raju.

Luas tapak binaan Adam ialah 784 cm persegi dan luas tapak binaan Raju ialah 32 cm persegi — Luas tapak binaan Adam dan binaan Raju.

Buku teks Sains Tahun 6 SK, ms. 195.

Contoh: mengira luas tapak

Luas tapak segi empat tepat = panjang × lebar (rumus ini tambahan, tiada dalam buku; buku hanya menunjukkan luas tapak pada gambar).
Binaan Adam: 28 cm × 28 cm = 784 cm². Binaan Raju: 16 cm × 2 cm = 32 cm².
Binaan Raju lebih tinggi (32 cm berbanding 20 cm) dan luas tapaknya lebih kecil. Jadi binaan Adam lebih stabil.

Info Sains (ms. 198): Zirafah mengangkangkan kedua-dua kaki hadapannya supaya stabil semasa meminum air. Tindakan ini untuk meluaskan tapak dan merendahkan ketinggiannya.

Awas! Luas tapak ialah luas bahagian yang menyentuh permukaan di bawah, bukan bahagian yang paling luas pada objek. Kotak yang berdiri pada hujungnya yang kecil mempunyai luas tapak yang lebih kecil daripada kotak yang sama apabila dibaringkan (penerangan tambahan, tiada dalam buku).

Menguji ketinggian dan luas tapak

Dalam ujian yang adil, hanya satu pemboleh ubah diubah. Pemboleh ubah yang lain dimalarkan. Buku teks (ms. 196-198) menyediakan format eksperimen dengan tujuan, penyataan masalah, hipotesis, pemboleh ubah, alat dan bahan, langkah-langkah, data, mentafsirkan data dan kesimpulan. Hanya penyataan masalah, alat dan bahan serta sebahagian langkah diberikan; murid mengisi bahagian lain. Jadual di bawah ialah contoh jawapan (tiada dalam buku, kecuali yang dinyatakan).

	Ketinggian binaan (ms. 196-197)	Luas tapak binaan (ms. 197-198)
Penyataan masalah (buku)	Adakah sesuatu binaan akan lebih stabil atau kurang stabil sekiranya ketinggian binaan tersebut bertambah?	Adakah kestabilan sesuatu binaan akan meningkat atau menurun jika luas tapak binaan tersebut berkurang?
Alat dan bahan (buku)	12 biji cawan kertas, kadbod, jam randik	15 biji tin minuman yang sama saiz, kadbod, jam randik, pita pelekat
Pemboleh ubah dimanipulasikan	Ketinggian susunan cawan kertas	Luas tapak susunan tin minuman
Pemboleh ubah bergerak balas	Masa yang diambil apabila cawan mula jatuh (buku, langkah 6(d))	Masa yang diambil apabila tin mula jatuh
Pemboleh ubah dimalarkan	Saiz cawan, kadbod, cara kadbod digerakkan	Saiz tin, kadbod, cara kadbod digerakkan
Kaedah (buku)	Gerakkan kadbod ke hadapan dan ke belakang berulang kali. Catat masa apabila cawan mula jatuh. Ulang dengan menambah ketinggian susunan cawan kertas.	Langkah tidak diberikan dalam buku; kaedah yang sama boleh digunakan dengan susunan tin yang luas tapaknya berbeza.
Kesimpulan (buku, ms. 209)	Semakin berkurang ketinggian, semakin bertambah kestabilan.	Semakin bertambah luas tapak, semakin bertambah kestabilan.

Binaan P setinggi 10 cm dengan tapak 8 cm × 8 cm. Binaan Q setinggi 25 cm dengan tapak 4 cm × 4 cm. Binaan yang manakah lebih stabil? Berikan dua sebab.

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Binaan P. Binaan P lebih rendah (10 cm berbanding 25 cm) dan luas tapaknya lebih besar (64 cm² berbanding 16 cm²).

Kekuatan objek dan binaan

Chua dan ayahnya menggunakan batang besi untuk membuat tiang sangkar arnab supaya struktur sangkar lebih kuat dan tahan lama (ms. 199).

Kekuatan objek dan binaan ialah keupayaan objek dan binaan untuk menampung daya yang akan merosakkan atau menukarkan bentuk struktur objek dan binaan tersebut.

Dua faktor mempengaruhi kekuatan objek dan binaan: jenis bahan dan bentuk struktur (ms. 201 dan 209).

Jenis bahan

Bangunan dibina daripada pelbagai jenis bahan seperti konkrit, besi, plastik dan kayu. Bahan yang berbeza mempunyai kekuatan yang berbeza (ms. 199).

Bahan	Sifat (menurut buku)
Konkrit	Sangat kuat, tidak terbakar, tidak berkarat dan tidak mereput
Besi	Logam yang kuat dan tahan lasak
Plastik	Ringan dan mudah dibentuk
Kayu	Teguh, keras dan mudah dipotong mengikut saiz

Dalam eksperimen jenis bahan (ms. 201-202), tiga jenis penyedut minuman (kertas, plastik dan besi) diletakkan pada tungku kaki tiga dan ditambah pemberat 10 g (10 unit disediakan). Hipotesis, pemboleh ubah dan data diisi oleh murid; buku tidak memberi jawapan. Jawapan yang munasabah (tambahan, tiada dalam buku): penyedut yang menampung paling banyak pemberat sebelum berubah bentuk ialah yang paling kuat.

Bentuk struktur

Kekuda: rangkaian tiang yang membentuk segi tiga dan mampu menampung beban yang banyak. Gabungan beberapa kekuda menjadikan jambatan dan bumbung rumah lebih kukuh.
Lengkungan: struktur yang melengkung dan digunakan untuk menyokong beban, contohnya pada jambatan.
Kubah: struktur berbentuk hemisfera yang kuat dan tidak memerlukan tiang sokongan. Kerap digunakan dalam pembinaan bumbung stadium.
Silinder: bentuk struktur yang teguh, mantap dan tidak mudah rosak. Rumah api berbentuk silinder dapat mengurangkan rintangan angin (Info Sains, ms. 204).

Sebuah jambatan dan rangka bumbung rumah yang dibina daripada tiang berbentuk segi tiga; satu segi tiga diwarnakan merah pada setiap gambar — Kekuda pada jambatan dan pada rangka bumbung rumah.

Sebuah jambatan yang disokong oleh lengkungan dan sebuah khemah berbentuk kubah — Lengkungan pada jambatan dan bentuk kubah.

Buku teks Sains Tahun 6 SK, ms. 200.

Menguji bentuk struktur

Empat alang (alang A, B, C dan D) dibuat daripada kad manila yang sama saiz (24 cm × 12 cm) tetapi dengan bentuk yang berbeza (ms. 202-204). Alang A dilipat daripada empat jalur 3 cm. Alang B dilipat membentuk alang segi tiga (tiga jalur 4 cm). Alang C digulung membentuk alang silinder. Alang D dilipat membentuk alang kuboid (empat jalur 3 cm). Setiap alang diletakkan secara melintang di antara dua buah meja, kemudian pemberat ditambah pada cangkuk sehingga berlaku perubahan pada alang.

Empat alang kad manila bentuk A, B, C dan D, setiap satu berukuran 24 cm dan 12 cm — Alang A, B, C dan D.

Buku teks Sains Tahun 6 SK, ms. 203.

Pemboleh ubah	Contoh jawapan (buku tidak memberi jawapan)
Dimanipulasikan	Bentuk alang
Bergerak balas	Jisim pemberat yang ditampung oleh alang sebelum berlaku perubahan
Dimalarkan	Saiz kad manila, jarak antara dua buah meja

Awas! Kestabilan dan kekuatan tidak sama. Kestabilan ialah keupayaan kekal atau kembali ke kedudukan asal; faktornya ketinggian dan luas tapak. Kekuatan ialah keupayaan menampung daya yang akan merosakkan atau menukarkan bentuk struktur; faktornya jenis bahan dan bentuk struktur.

Seorang murid berkata, "Menara yang lebih tinggi lebih kuat kerana lebih besar." Betulkah kenyataannya?

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Tidak betul. Ketinggian mempengaruhi kestabilan, bukan kekuatan. Menara yang lebih tinggi kurang stabil. Kekuatan bergantung pada jenis bahan dan bentuk struktur.

Definisi secara operasi

Dalam aktiviti "Yang Stabil, Yang Kuat" (ms. 205), murid membina struktur daripada penyedut minuman dan pita pelekat di atas kadbod A3, kemudian menguji kestabilan dan kekuatannya. Buku bertanya definisi secara operasi bagi kestabilan dan kekuatan tetapi tidak memberi jawapan. Definisi secara operasi menyatakan apa yang kamu lakukan dan apa yang kamu perhatikan. Contoh jawapan (bukan daripada buku):

Binaan penyedut minuman

Kestabilan: binaan lebih stabil jika binaan itu kekal berdiri lebih lama apabila meja digoncang.
Kekuatan: binaan lebih kuat jika binaan itu dapat menampung lebih banyak pemberat sebelum bengkok atau runtuh.

Kepentingan binaan yang kuat dan stabil

Bangunan seperti Bangunan Parlimen, Bangunan Sultan Abdul Samad dan Tugu Negara masih kekal teguh sehingga sekarang. Buku membandingkan dua jambatan (ms. 206): jambatan kayu yang dibina pada 25 Februari 2010 sudah tidak boleh digunakan pada 25 Februari 2021, tetapi jambatan besi dari tahun yang sama kekal elok sehingga kini.

Situasi 1: jambatan kayu pada tahun 2010 dan sudah rosak pada tahun 2021. Situasi 2: jambatan besi pada tahun 2010 dan masih elok pada tahun 2021. — Jambatan kayu rosak selepas 11 tahun, tetapi jambatan besi masih elok.

Buku teks Sains Tahun 6 SK, ms. 206.

Binaan yang kuat dan stabil bagi menjamin kehidupan yang lestari (ms. 206 dan 209):

tidak mudah rosak
menjimatkan kos baik pulih
selamat untuk digunakan
dapat digunakan dalam tempoh yang lama

Mencipta model binaan

Bangku botol (ms. 207): bangku dibuat daripada 18 biji botol plastik berpenutup yang sama saiz, yang dicantumkan dengan pita pelekat bersaiz lebar, dialas dengan tuala terpakai dan dihias dengan kain dan reben. Botol plastik yang dikitar semula digunakan semula. Buku meminta murid mencipta model binaan yang kuat dan stabil daripada bahan kitar semula yang sesuai dan menghuraikan alasan memilih bahan itu. Bakul kotak (Santai Sains, ms. 208) ialah satu lagi projek daripada kotak terpakai. Untuk menjadikan model stabil, buat model yang rendah dengan tapak yang luas (kesimpulan daripada ms. 209).

Namakan dua cara untuk menjadikan rak buku yang tinggi lebih stabil.

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Luaskan tapaknya (luas tapak bertambah). Rendahkan ketinggiannya. Selain itu, pusat graviti yang lebih rendah menjadikan objek lebih stabil (ms. 194); meletakkan barang yang berat di rak bawah ialah cadangan tambahan, tiada dalam buku.