ASAS BIOMEKANIK T5

DAYA DAN PERGERAKAN 

DAYA DAYA

:

d diertikan iertikan ssebagai ebagai tolakan tolakan atau tarikan .

Kesan daya :  Jasad pegun menjadi bergerak  Jasad bergerak menjadi pegun  Jasad berubah arah pergerakan 

Definisi Daya : Hasil darab jisim dengan pecutan @ F = ma [ F = daya daya m = jjijisi issim im a = pecutan pecu pe cutan tan ]

Daya dicirikan dalam bentuk : ± Magnitud ± Arah ± Titik aplikasi ± Garis tindakan

  

KOMPONEN DAYA

Daya mendatar Daya menegak





* Nilai daya ( F ) adalah daya paduan Semasa lonjakan , daya mendatar ( R) mengurangkan velositi mendatar dan komponen menegak membantu mngekalkan velositi menegak .

VELOSITI

Didefinisikan sebagai perubahan kadar sesaran dalam satu jangka masa Unit ialah ms¯ ¹ Merupakan kuantiti vektor [ ada magnitud dan arah Velositi linear boleh dikira melalui rumus:

v

=

Perubahan Sesaran ________________ Perubahan Masa

=

d ___ (

(

t 

Contoh : Kita dapat mengira purata velositi seorang perenang yang menyeberangi tasik 1 km lebar dalam masa 30 minit menggunakan formula berikut :

v

=

1000 meter __________ 30 x 60 saat 

=

3.33 ms¯ ¹

Velositi

Angular 

Velositi bersudut didefinisikan sebagai kadar perubahan sesaran bagi jangka masa tertentu Velositi bersudut dalam raket semasa servis yang dilakukan oleh seorang pemain profesional lelaki dicatatkan dalam lingkungan 190° 190° hingga 220 220°° darjah / saat [ 33.2  38.4 rad / saat ] Velositi bersudut dikira menggunakan formula Velositi Velos iti bersudut  bersudut bers udut =

Perubahan sesaran posisi bersudut  Perubahan masa

[

= =

(



(

t 

darjah / saat 

Pecutan Linear 

Kadar perubahan velositi .  Dinyatakan dalam unit ms¯²  Merupakan kuantiti vektor kerana ada magnitud dan arah .  Dikira dengan gunakan formula : a = Perubahan velositi Perubahan masa = VU t  - t @ V (t  V = velositi akhir U = velositi awal 

Contoh :

Pecutan seorang pelari yang berlepas

dari blok permulaan dan mencapai velositi 4 ms¯¹ dalam dalam masa 5 saat ialah = ? V=

4 m s ¯¹ a

U = 0 m s ¯¹ =

v±u t

=

4 m s ¯¹ - 0 m s ¯¹ 5 saat

=

0.8 ms¯²

t = 5 saat

Pecutan Bersudut



Kadar perubahan velositi bersudut . Dinyatakan dalam unit darjah / saat  saat ² atau radian / saat saat ² Formula Pecutan bersudut : = P Perubahan erub ubaaha han n velositi velos osiiti bersudut  bersudut  Perubahan masa = =

-  t - t  

t  t 

Contoh :

Berapakah pecutan bersudut bagi seorang pemain golf yang mengambil masa 0.8 saat  dengan memukul bola pada velositi bersudut  1.2 rad / s . =

-  t - t 

=

11.2 .2 rrad ad / s  0 0.8 saat 

= 1.5 rad / s²

Momentum



Kuantiti pergerakan yang wujud pada sesuatu jasad yang bergerak Formula mengira momentum : M= m x v m = jisim jisim v = vvelositi elositi [ms¯¹ [ms¯¹ ] Objek pegun tiada momentum kerana velositi awalnya sifar .Perubahan momentum dalam kebanyakan keadaan disebabkan oleh perubahan velositi .

Momentum juga adalah kuantiti vektor 

seperti velositi . Contoh : Kira momentum bagi pelari pecut berjisim 70 kg yang berjaya mencapai halaju maksimum 11 ms¯¹ . M

= = =

m x v 70 70 X 11 11 770 770 kkgms¯¹ gms¯¹

Impuls

Masa tindakan daya

Perubahan momentum berlaku apabila daya ekstrinsik bertindak ke atas jasad Perubahan momentum berlaku disebabkan oleh daya yang bertindak dan jumlah tindakan daya yang dikenakan . Nilai magnitud perubahan momentum adalah sama dengan magnitud impuls .



Formula di bawah membuktikan persamaan impuls dan

F

= = = = =

Ft=impuls Ft  =impuls

perubahan momentum daya :

ma m(vu) t  mv  mu t  m(vu) t  m m v v t   m m =pe =perub =perubahan rubahan ahan momentum moment mom entum um

Daya reaksi Tindakan daya yang bersudut tepat ke atas dua

permukaan yang bersentuhan . Contoh : Daya yang dihasilkan tangan semasa melakukan tekan tubi menghasilkan daya reaksi yang sama sa ma dalam arah yang bertentangan

Daya

r an an

Daya yang dik nakan k atas p rmukaan yang sentuhan dalam ar ah yang bertentangan . ber sen

Daya Geseran

Rajah menunjukkan cara daya geseran mempengaruhi mempengaruhi pergerakan

 Lebih mudah menolak objek seperti meja daripada menariknya kerana semasa menarik , magnitud F dan R dikurangkan  Semasa menolak , magnitud F dan R ditingkatkan

DAYA SENTRIPETAL DAN SENTRIFUGAL

Digunakan serentak apabila objek mencapai velositi di sepanjang lorong selekoh . Sentrifugal

:

Sentripetal Sentripetal

:

d daya aya yyang ang bertindak bertindak ke ke luar luar dari aksi putaran . d daya aya yyang ang bertindak bertindak ke ke arah arah aksi putaran

Diterima bagi aktiviti melibatkan aktiviti penggunaan raket , kayu golf dan kayu pemukul. Magnitud daya bergantung kepada jisim , laju dan

radius jasad berputar .

Cara daya sentrifugal dan sentripetal

bertindak bagi acara baling tukul besi

DAYA RINTANGAN UDARA   



Akan menentukan cara projektil bergerak di udara Dikenali  Daya Heretan Aerodinamik  . Bergantung kepada sifat fizikal objek seperti saiz , bentuk dan jenis permukaan serta velositi udara melalui objek . Kebanyakan acara sukan berlaku seperti berikut:  Objek dilepaskan atau dipukul  Atlit memprojekkan diri ke udara

Daya rintangan udara

DAYA JULANGAN AERODINAMIK 



  





Perbezaan kelajuan kelajuan udara di bahagian baha gian atas dan bawah terhasil apabila aliran udara melalui bentuk yang aerofoil . Perbezaan kelajuan akan menghasilkan perbezaan tekanan. Kawasan velositi tinggi bertekanan rendah . Kawasan velositi rendah bertekanan tinggi . Daya julangan dihasilkan secara bersudut tepat  dengan permukaan dari kawasan tekanan tinggi ke kawasan tekanan rendah . Daya julangan ini perlu dihasilkan oleh ahli sukan suka n supaya objek dapat bergerak lebih laju dengan mencondongkan objek secara relatif dengan arah angin . [ contoh : ketika melempar cakera ]

JENIS ±J ±JENIS DAYA 



Daya Intrinsik dan Ekstrinsik mempengaruhi kualiti pergerakan . Contoh :

Pusat graviti bola golf tidak berubah sehingga daya ekstrinsik dikenakan ke atas bola .  Daya intrinsik wujud di dalam bola apabila berlaku kontak antara kayu pemukul dengan bola golf . 

 



 



(a) Daya Intrinsik ( dalaman ) Dihasilkan secara konsentrik apabila otot  menguncup semasa esentrik dan bertindak ke atas tulang bagi menghasilkan menghas ilkan pergerakan pergerakan . Daya tarikan dihasilkan apabila otot menguncup sepanjang dimensinya . (b) Daya Ekstrinsik Bertindak ke atas jasad bagi memulakan pergerakan , menghentikan pergerakan dan mengubah bentuk serta arah pergerakan . Dalam permainan ragbi , pemain menggunakan daya luaran semasa membuat takel bagi menyekat pergerakan lawan .

TI NDAKAN NDAKAN DAYA KE AT AS AS S I  I S  ST  T   EM  E   M 

MEKAN I  I KAL KAL JASAD

(a) MAGNITUD DAYA  Beberapa banyak daya dikenakan . Berkadar terus .  Magnitud daya otot berkadar terus dengan : (i) Saiz dan bilangan bilangan fiber fiber otot yang mengenakan mengenaka meng enakan n tekanan tekanan (ii) Kelajuan fiber fiber otot otot menguncup menguncup mengunc up  Ketegangan maksimum berlaku apabila otot yang aktif  diregang dengan cepat . 

Contoh :

Semasa melakukan aksi lompat tinggi , fleksi lutut lutu t dilakukan dengan cepat bagi meregang otot kuadrisep sebelum melonjak . Otot akan menghasilkan ketegangan maksimum apabila fiber otot diregang melebihi panjang fiber otot semasa rehat .

(b) A (b) ARAH RAH D DAYA AYA  Arah aplikasi daya  Contoh : arah depan , arah belakang , arah atas , arah bawah dan bersudut tepat  dengan permukaan . (c) 

TITIK APLIKASI Lokasi aplikasi daya pada pusat graviti jasad.

(d) G (d) GARIS ARIS TINDAKAN  Dikenali garis daya . dipanj angkan melalui titik  Garis lurus yang dipanjangkan aplikasi serta arah tindakan daya .

Hukum Newton : Untuk











menjelaskan sifat pergerakan .

i) HU HUK HUKU KUM NEWTON PERTAMA [ HUKUM INERSIA ] (i) Inersia bermakna rintangan terhadap sebarang perubahan . Menurut hukum ini : Jasad akan terus pegun atau bergerak dalam satu garis lurus kecuali sesuatu daya bertindak ke atas jasad tersebut . Bola akan kekal pegun jika tiada aplikasi a plikasi daya ekstrinsik bertindak ke atasnya . Bola yang sedang bergerak akan terus bergerak jika tiada rintangan udara atau geseran permukaan badan atau sesiapa yang cuba menghentikannya .

(ii) (ii) 







H HUKU UKUM NEWTON KEDUA [ HUKUM PECUTAN ] Menurut hukum ini : Daya ialah kadar perubahan momentum F = mv  mu t  = m(vu) t  F = ma Contoh : Sekiranya Sekiranya bola 1kg disep disepak ak dengan dengan daya 10N 10N , maka pecutan yang dihasilkan ialah 10ms¯² . Jika daya yang sama dikenakan ke atas bola berjisim 2kg , maka pecutannya ialah 5ms¯² . Jika atlit ingin memaksimumkan penghasilan daya , beliau perlu melakukan dengan pantas : [ nilai t (masa) paling minimum serta memaksimumkan nilai akhir velositi . ]

(iii)



 

HUKUM NEWTON KETIGA [ HUKUM AKSI REAKSI ] Menurut hukum ini : Setiap aksi akan wujud reaksi yang sama dan bertentangan arah . Co ontoh ntoh : Apabila atlit meninggalkan blok permulaan , daya yang membantu atlit  bergerak ke hadapan adalah sama dengan daya yang menolak blok permulaan .

PRINSIP DAN APLIKASI 1. STABILITI 





Objek akan kekal pegun atau stabil apabila paduan daya yang bertindak ke atas objek adalah sifar . Stabiliti dicapai bila bila daya yang dikenakan dalam sebarang arah dapat diseimbangkan oleh daya yang sama bertindak dalam arah bertentangan . Prinsip kestabilan  Lebih dekat garisan graviti berada di pusat  tapak sokongan maka lebih stabil.



Tapak sokongan lebih besar meningkatkan kestabilan .



Lebih rendah pusat graviti berbanding tapak

sokongan akan meningkatkan kestabilan .

Kestabilan berkurangan berkurangan jika satu segmen badan bergerak  jauh dari garisan graviti

FAKTOR

YANG MEMPENGARUHI KESTABILAN

(a) a) 

Garisan Garisan Graviti Graviti Kestabilan berkurang jika pusat graviti beralih dari kawasan tapak sokongan .

(b) (b) P Pegun egun  Objek pegun lebih stabil dari yang bergerak . (c) (c) Inersia Inersia  Objek yang mempunyai inersia tinggi lebih stabil daripada objek yang mempunyai inersia rendah . (d) Luas Tapak  Objek dengan tapak yang luas adalah lebih stabil Contoh : Berdiri mengangkang lebih stabil daripada merapatkan kaki .

(e) Jisim  Objek lebih stabil apabila beratnya tertumpu pada tapak sokongan .

(f) (f) P Pusat usat Graviti Graviti  Objek lebih stabil jika pusat graviti lebih rendah

PENGHASILAN DAYA MAKSIMUM

Boleh dihasilkan melalui : 

Menggunakan atau memaksimum memaksimumkan kan

penggunaan semua sendi yang ada pada anggota badan .  Menggunakan sendi mengikut urutan  Menggunakan otot besar dan kemudiannya otot kecil semua daya ke satu arah  Memindahkan semua

Pergerakan atlit dimulakan dengan pinggang , tulang belakang , bahu , sendi bahu dan tangan tan gan