Fizik questionssoalan, bab 3

NameNamaClassKelasDateTarikh

Kegravitian

43 marksmarkah. Gunakan mod Latihan untuk menyemak setiap jawapan, atau mod Peperiksaan untuk menjawab semuanya dahulu dalam masa yang ditetapkan. G = 6.67 × 10⁻¹¹ N m² kg⁻², jisim Bumi = 5.97 × 10²⁴ kg, jejari Bumi = 6.37 × 10⁶ m.

Bahagian A: soalan objektif

11 marksmarkah

Pilih jawapan yang terbaik bagi setiap soalan.

QuestionSoalan 1

Antara yang berikut, yang manakah menyatakan Hukum Kegravitian Semesta Newton?

Daya graviti berkadar terus dengan jarak di antara dua jasad
Daya graviti berkadar terus dengan hasil darab jisim dua jasad dan berkadar songsang dengan kuasa dua jarak di antara pusat kedua-dua jasad
Daya graviti berkadar songsang dengan hasil darab jisim dua jasad
Daya graviti berkadar terus dengan kuasa dua jarak di antara dua jasad

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

F = Gm₁m₂/r²: F ∝ m₁m₂ dan F ∝ 1/r² (buku teks m.s. 80).

For the teacherUntuk guru: RememberingMengingat, lowrendah difficultyaras lowrendah, standard 3.1.1

TextbookBuku teks p.ms. 80

QuestionSoalan 2

Jarak di antara dua jasad digandakan manakala jisim kedua-duanya tidak berubah. Daya graviti antara kedua-dua jasad menjadi

dua kali ganda
separuh
empat kali ganda
satu perempat

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

F ∝ 1/r². Apabila r digandakan, F dibahagi 2² = 4.

For the teacherUntuk guru: ApplyingMengaplikasi, lowrendah difficultyaras lowrendah, standard 3.1.2

TextbookBuku teks p.ms. 82

QuestionSoalan 3

Pecutan graviti, g, pada suatu titik berhampiran sebuah planet TIDAK bergantung pada

jisim planet
jarak dari pusat planet
jisim objek yang jatuh
jejari planet

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

g = GM/r². Jisim objek, m, dibatalkan apabila F = mg disamakan dengan F = GMm/r².

For the teacherUntuk guru: UnderstandingMemahami, lowrendah difficultyaras lowrendah, standard 3.1.3

TextbookBuku teks p.ms. 83

QuestionSoalan 4

Sebuah puing angkasa berjisim 24 kg berada pada jarak 7.00 × 10⁶ m dari pusat Bumi. Berapakah daya graviti antara puing angkasa itu dengan Bumi?

195 N
235 N
1.4 × 10³ N
8.5 × 10⁻⁶ N

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

F = (6.67 × 10⁻¹¹)(5.97 × 10²⁴)(24) ÷ (7.00 × 10⁶)² = 195 N.

For the teacherUntuk guru: ApplyingMengaplikasi, lowrendah difficultyaras lowrendah, standard 3.1.2

TextbookBuku teks p.ms. 95

QuestionSoalan 5

Sebuah satelit berada pada jarak 4.20 × 10⁷ m dari pusat Bumi. Berapakah pecutan graviti di kedudukan ini?

9.81 m s⁻²
0.226 m s⁻²
2.45 m s⁻²
sifar

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

g = GM/r² = (6.67 × 10⁻¹¹)(5.97 × 10²⁴) ÷ (4.20 × 10⁷)² = 0.226 m s⁻² (buku: 0.23 m s⁻²). Nilainya kecil tetapi tidak sifar.

For the teacherUntuk guru: ApplyingMengaplikasi, lowrendah difficultyaras lowrendah, standard 3.1.3

TextbookBuku teks p.ms. 113

QuestionSoalan 6

Berapakah tempoh orbit sebuah satelit geopegun?

1.5 jam
12 jam
27.3 hari
24 jam

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

Satelit geopegun mempunyai tempoh orbit 24 jam, sama dengan tempoh putaran Bumi pada paksinya.

For the teacherUntuk guru: RememberingMengingat, lowrendah difficultyaras lowrendah, standard 3.3.2

TextbookBuku teks p.ms. 105

QuestionSoalan 7

Daya manakah yang bertindak sebagai daya memusat bagi sebuah satelit yang mengorbit Bumi?

Daya graviti Bumi
Daya tujahan enjin roket
Geseran dengan atmosfera
Tegangan dalam benang

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

Daya graviti bertindak ke arah pusat Bumi sebagai daya memusat. Satelit tidak dipacu oleh enjin roket dalam orbit.

For the teacherUntuk guru: UnderstandingMemahami, lowrendah difficultyaras lowrendah, standard 3.1.5

TextbookBuku teks p.ms. 91

QuestionSoalan 8

Sebuah satelit berjisim 400 kg mengorbit Bumi dengan jejari 8.2 × 10⁶ m dan laju linear 6.96 × 10³ m s⁻¹. Berapakah daya memusat yang bertindak ke atas satelit itu?

1.2 × 10³ N
3.4 × 10⁵ N
2.4 × 10³ N
1.9 × 10¹⁰ N

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

F = mv²/r = 400 × (6.96 × 10³)² ÷ (8.2 × 10⁶) = 2.36 × 10³ N ≈ 2.4 × 10³ N.

For the teacherUntuk guru: ApplyingMengaplikasi, mediumsederhana difficultyaras mediumsederhana, standard 3.1.5

TextbookBuku teks p.ms. 95

QuestionSoalan 9

Bumi mengorbit Matahari dengan jejari 1.50 × 10¹¹ m dan tempoh 1 tahun. Jejari orbit Zuhal ialah 1.43 × 10¹² m. Berapakah tempoh orbit Zuhal?

9.5 tahun
29 tahun
91 tahun
910 tahun

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

T₂ = 1 × (1.43 × 10¹² ÷ 1.50 × 10¹¹)^(3/2) = 9.53^1.5 = 29.4 tahun (buku: 29.44 tahun).

For the teacherUntuk guru: ApplyingMengaplikasi, mediumsederhana difficultyaras mediumsederhana, standard 3.2.3

TextbookBuku teks p.ms. 114

QuestionSoalan 10

Jejari orbit sebuah satelit dinaikkan kepada empat kali ganda. Laju linear satelit itu menjadi

separuh
satu perempat
dua kali ganda
empat kali ganda

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

v = √(GM/r), maka v ∝ 1/√r. Apabila r × 4, v × 1/√4 = 1/2.

For the teacherUntuk guru: AnalysingMenganalisis, mediumsederhana difficultyaras mediumsederhana, standard 3.3.1

TextbookBuku teks p.ms. 104

QuestionSoalan 11

Antara yang berikut, yang manakah menentukan halaju lepas dari sebuah planet?

Jisim kapal angkasa
Bentuk kapal angkasa
Jumlah bahan api yang dibawa
Jisim dan jejari planet

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

v = √(2GM/R). Halaju lepas bergantung pada jisim dan jejari planet, tidak pada jisim objek.

For the teacherUntuk guru: UnderstandingMemahami, mediumsederhana difficultyaras mediumsederhana, standard 3.3.3

TextbookBuku teks p.ms. 107

Bahagian B: soalan berstruktur

32 marksmarkah

Jawab semua soalan. Tunjukkan langkah pengiraan.

QuestionSoalan 12

Sebiji durian yang masak jatuh dari pokok ke arah Bumi.

[2 marksmarkah] (a)Nyatakan Hukum Kegravitian Semesta Newton.

You mark this one: open Show answerAnda tanda sendiri: buka Tunjuk jawapan

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

Daya graviti antara dua jasad berkadar terus dengan hasil darab jisim kedua-dua jasad1
dan berkadar songsang dengan kuasa dua jarak di antara pusat kedua-dua jasad1

Tick each point you got.Tandakan setiap isi yang betul.

[2 marksmarkah] (b)Mengapakah hanya durian yang kelihatan bergerak, sedangkan Bumi juga ditarik oleh durian itu?

You mark this one: open Show answerAnda tanda sendiri: buka Tunjuk jawapan

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

Durian dan Bumi mengalami daya graviti yang sama magnitud1
Jisim Bumi jauh lebih besar, maka daya itu tidak memberi kesan yang ketara ke atas pergerakan Bumi1

Tick each point you got.Tandakan setiap isi yang betul.

For the teacherUntuk guru: UnderstandingMemahami, lowrendah difficultyaras lowrendah, standard 3.1.1

TextbookBuku teks p.ms. 80

QuestionSoalan 13

Sebuah satelit kaji cuaca berjisim 1 200 kg mengorbit Bumi pada ketinggian 560 km.

[2 marksmarkah] (a)Hitungkan pecutan graviti di kedudukan satelit itu.

You mark this one: open Show answerAnda tanda sendiri: buka Tunjuk jawapan

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

g = GM/(R + h)² = (6.67 × 10⁻¹¹)(5.97 × 10²⁴) ÷ (6.37 × 10⁶ + 5.6 × 10⁵)²1
= 8.29 m s⁻²1

Tick each point you got.Tandakan setiap isi yang betul.

[2 marksmarkah] (b)Satelit Proba-1 mengorbit pada ketinggian 700 km. Hitungkan laju linearnya.

You mark this one: open Show answerAnda tanda sendiri: buka Tunjuk jawapan

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

v = √(GM/r), r = 6.37 × 10⁶ + 7.0 × 10⁵ = 7.07 × 10⁶ m1
v = 7.50 × 10³ m s⁻¹1

Tick each point you got.Tandakan setiap isi yang betul.

[1 markmarkah] (c)Mengapakah laju linear satelit tidak bergantung pada jisim satelit?

You mark this one: open Show answerAnda tanda sendiri: buka Tunjuk jawapan

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

Jisim satelit wujud pada kedua-dua daya (daya graviti dan daya memusat) lalu terbatal1

Tick each point you got.Tandakan setiap isi yang betul.

For the teacherUntuk guru: ApplyingMengaplikasi, mediumsederhana difficultyaras mediumsederhana, standard 3.3.1

TextbookBuku teks p.ms. 110

QuestionSoalan 14

Rajah 1 menunjukkan orbit sebuah planet mengelilingi Matahari. X, Y dan Z ialah tiga kedudukan planet itu.

Orbit elips dengan Matahari di satu fokus dan kedudukan planet X, Y dan Z — Rajah 1

[1 markmarkah] (a)Nyatakan Hukum Kepler Kedua.

You mark this one: open Show answerAnda tanda sendiri: buka Tunjuk jawapan

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

Garis yang menyambungkan planet dengan Matahari mencakupi luas yang sama dalam selang masa yang sama1

Tick each point you got.Tandakan setiap isi yang betul.

[1 markmarkah] (b)Bandingkan laju linear planet di X, Y dan Z.

You mark this one: open Show answerAnda tanda sendiri: buka Tunjuk jawapan

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

Laju di X paling tinggi, kemudian Y, dan Z paling rendah (X > Y > Z)1

Tick each point you got.Tandakan setiap isi yang betul.

[1 markmarkah] (c)Terangkan jawapan anda di (b).

You mark this one: open Show answerAnda tanda sendiri: buka Tunjuk jawapan

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

Bagi masa yang sama luas yang dicakup adalah sama, maka planet perlu bergerak lebih jauh (lebih laju) apabila lebih dekat dengan Matahari1

Tick each point you got.Tandakan setiap isi yang betul.

For the teacherUntuk guru: UnderstandingMemahami, mediumsederhana difficultyaras mediumsederhana, standard 3.2.1

TextbookBuku teks p.ms. 97

QuestionSoalan 15

Planet Marikh mengorbit Matahari secara membulat dengan jejari orbit r dan tempoh peredaran T. Jisim Marikh ialah m, jisim Matahari ialah M dan laju linear Marikh ialah v.

[3 marksmarkah] (a)Tuliskan rumus bagi (i) daya graviti dalam sebutan m, M dan r, (ii) daya memusat dalam sebutan m, v dan r, serta (iii) laju linear dalam sebutan r dan T.

Auto-checked: type a short answerSemakan automatik: taip jawapan pendek

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

F = GMm/r²1
F = mv²/r1
v = 2πr/T1

Tick each point you got.Tandakan setiap isi yang betul.

[2 marksmarkah] (b)Jejari orbit Marikh ialah 2.28 × 10¹¹ m dan tempoh peredarannya 687 hari. Hitungkan jisim Matahari menggunakan M = 4π²r³/GT².

You mark this one: open Show answerAnda tanda sendiri: buka Tunjuk jawapan

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

T = 687 × 86 400 = 5.94 × 10⁷ s; M = 4π²(2.28 × 10¹¹)³ ÷ [(6.67 × 10⁻¹¹)(5.94 × 10⁷)²]1
M = 1.99 × 10³⁰ kg1

Tick each point you got.Tandakan setiap isi yang betul.

For the teacherUntuk guru: AnalysingMenganalisis, mediumsederhana difficultyaras mediumsederhana, standard 3.1.6

TextbookBuku teks p.ms. 112

QuestionSoalan 16

Bulan mengorbit Bumi dengan jejari orbit 3.83 × 10⁸ m dan tempoh 27.3 hari.

[1 markmarkah] (a)Nyatakan Hukum Kepler Ketiga.

You mark this one: open Show answerAnda tanda sendiri: buka Tunjuk jawapan

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

Kuasa dua tempoh orbit planet berkadar terus dengan kuasa tiga jejari orbitnya (T² ∝ r³)1

Tick each point you got.Tandakan setiap isi yang betul.

[2 marksmarkah] (b)Hitungkan jejari orbit sebuah satelit geopegun (T = 1 hari).

Auto-checked: type a short answerSemakan automatik: taip jawapan pendek

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

r³ = (3.83 × 10⁸)³ × (1 ÷ 27.3)²1
r = 4.22 × 10⁷ m1

Tick each point you got.Tandakan setiap isi yang betul.

[1 markmarkah] (c)Berapakah ketinggian satelit itu dari permukaan Bumi?

Auto-checked: type a short answerSemakan automatik: taip jawapan pendek

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

h = 4.22 × 10⁷ − 6.37 × 10⁶ = 3.59 × 10⁷ m1

Tick each point you got.Tandakan setiap isi yang betul.

For the teacherUntuk guru: ApplyingMengaplikasi, hightinggi difficultyaras hightinggi, standard 3.2.3

TextbookBuku teks p.ms. 102

QuestionSoalan 17

Planet Zuhal mempunyai gelang-gelang yang terdiri daripada zarah-zarah kecil. Jisim Zuhal ialah 5.68 × 10²⁶ kg dan jejarinya 6.03 × 10⁷ m.

[1 markmarkah] (a)Apakah yang dimaksudkan dengan halaju lepas?

You mark this one: open Show answerAnda tanda sendiri: buka Tunjuk jawapan

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

Halaju minimum yang diperlukan oleh objek di permukaan untuk mengatasi daya graviti dan terlepas ke angkasa lepas1

Tick each point you got.Tandakan setiap isi yang betul.

[2 marksmarkah] (b)Hitungkan halaju lepas dari Zuhal.

You mark this one: open Show answerAnda tanda sendiri: buka Tunjuk jawapan

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

v = √[2 × (6.67 × 10⁻¹¹)(5.68 × 10²⁶) ÷ (6.03 × 10⁷)]1
= 3.54 × 10⁴ m s⁻¹1

Tick each point you got.Tandakan setiap isi yang betul.

[1 markmarkah] (c)Mengapakah zarah-zarah dalam gelang Zuhal tidak terlepas ke angkasa lepas?

You mark this one: open Show answerAnda tanda sendiri: buka Tunjuk jawapan

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

Halaju lepas dari Zuhal sangat tinggi dan laju zarah lebih rendah daripadanya, maka graviti mengekalkan zarah dalam orbit1

Tick each point you got.Tandakan setiap isi yang betul.

For the teacherUntuk guru: ApplyingMengaplikasi, mediumsederhana difficultyaras mediumsederhana, standard 3.3.4

TextbookBuku teks p.ms. 114

QuestionSoalan 18

Jadual 1 menunjukkan tiga orbit X, Y dan Z bagi satelit yang mengorbit Bumi. Satelit P ialah satelit pengimejan Bumi dan satelit Q ialah satelit komunikasi televisyen.

Jadual orbit: X elips 6.70 × 10³ m 1.41 jam; Y bulat 3.59 × 10⁷ m 24.04 jam; Z bulat 5.43 × 10⁷ m 41.33 jam — Jadual 1

[2 marksmarkah] (a)Orbit manakah sesuai untuk satelit Q? Jelaskan.

You mark this one: open Show answerAnda tanda sendiri: buka Tunjuk jawapan

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

Orbit Y1
Tempoh orbit lebih kurang 24 jam, maka satelit geopegun sentiasa di atas kedudukan yang sama untuk komunikasi1

Tick each point you got.Tandakan setiap isi yang betul.

[2 marksmarkah] (b)Orbit manakah sesuai untuk satelit P? Jelaskan.

You mark this one: open Show answerAnda tanda sendiri: buka Tunjuk jawapan

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

Orbit X1
Orbit rendah dengan tempoh pendek, maka satelit melalui banyak kedudukan berbeza di permukaan Bumi dan cukup dekat untuk gambar yang jelas1

Tick each point you got.Tandakan setiap isi yang betul.

For the teacherUntuk guru: EvaluatingMenilai, hightinggi difficultyaras hightinggi, standard 3.3.2

TextbookBuku teks p.ms. 115

QuestionSoalan 19

Sebuah agensi angkasa merancang satelit komunikasi yang kekal di atas satu titik di Marikh. Jisim Marikh 6.42 × 10²³ kg, jejarinya 3.40 × 10⁶ m dan satu putaran Marikh mengambil masa 24.6 jam.

[1 markmarkah] (a)Nyatakan tempoh orbit yang perlu bagi satelit itu dan arah gerakannya.

You mark this one: open Show answerAnda tanda sendiri: buka Tunjuk jawapan

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

24.6 jam (sama dengan tempoh putaran Marikh), dalam arah yang sama dengan putaran Marikh1

Tick each point you got.Tandakan setiap isi yang betul.

[2 marksmarkah] (b)Hitungkan jejari orbit yang diperlukan. Gunakan r³ = GMT²/4π².

You mark this one: open Show answerAnda tanda sendiri: buka Tunjuk jawapan

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

T = 24.6 × 3 600 = 8.86 × 10⁴ s; r³ = (6.67 × 10⁻¹¹)(6.42 × 10²³)(8.86 × 10⁴)² ÷ 4π²1
r = 2.04 × 10⁷ m (ketinggian ≈ 1.70 × 10⁷ m dari permukaan)1

Tick each point you got.Tandakan setiap isi yang betul.

For the teacherUntuk guru: CreatingMencipta, hightinggi difficultyaras hightinggi, standard 3.3.2

TextbookBuku teks p.ms. 116

Back to notesKembali ke nota Bab 4 questionssoalan Model papersKertas model