11.4 - Jisim dan Inersia

Jisim

• Jisim ialah kuantiti jirim yang terkandung di dalam suatu objek.
• Unit S.I.: kilogram (kg).
• Jisim kekal jika kuantiti jirim tidak berubah.

Inersia

• Inersia ialah sifat semula jadi sesuatu objek yang cenderung menentang sebarang perubahan keadaan asal objek, sama ada pegun atau sedang bergerak.
• Inersia bukan kuantiti fizik; inersia tidak boleh diukur serta tidak mempunyai nilai dan unit.
• Objek pegun cenderung kekal pegun; objek bergerak cenderung terus bergerak dengan halaju seragam dalam garis lurus.
• Hukum Gerakan Newton Pertama: sesuatu objek akan kekal dalam keadaan pegun atau terus bergerak dengan halaju seragam jika tiada daya luar bertindak terhadapnya.
• Apabila kereta api yang bergerak berhenti secara tiba-tiba, penumpang terus bergerak ke hadapan kerana badan cenderung mengekalkan keadaan bergerak.

Hubungan antara Jisim dengan Inersia

• Troli kosong lebih mudah digerakkan atau dihentikan berbanding troli yang penuh dengan barang.
• Jisim lebih besar mempunyai inersia lebih besar dan lebih sukar diubah daripada keadaan asal.
• Jisim lebih kecil mempunyai inersia lebih kecil dan lebih mudah digerakkan atau dihentikan.
• Neraca inersia, yang dicipta oleh NASA, boleh menentukan jisim objek di stesen angkasa lepas.

Eksperimen 11.3: Jisim dan Inersia

Tujuan: Mengkaji hubungan antara jisim dengan inersia.

Pernyataan masalah: Adakah jisim objek mempengaruhi inersia objek tersebut?

Hipotesis: Semakin besar jisim sesuatu objek, semakin besar inersia objek itu.

Pemboleh ubah:

• Dimanipulasikan: jisim plastisin.
• Bergerak balas: tempoh ayunan.
• Dimalarkan: panjang bilah gergaji yang berayun dan bentuk plastisin.

Bahan dan radas: plastisin, bilah gergaji, pengapit-G, jam randik dan penimbang elektronik.

1. Apit satu hujung bilah gergaji secara mengufuk pada meja.
2. Lekatkan plastisin berjisim $30\text{g}$ pada hujung bebas.
3. Sesarkan bilah pada jarak yang sama dan lepaskannya supaya berayun secara mengufuk.
4. Ukur masa, $t$, untuk 10 ayunan lengkap dan hitung $T=\frac{t}{10}$.
5. Ulang menggunakan plastisin berjisim $40\text{g}$, $50\text{g}$, $60\text{g}$ dan $70\text{g}$.
6. Plot graf tempoh, $T$, melawan jisim plastisin.

Pemerhatian dan inferens: tempoh bertambah apabila jisim bertambah; tempoh lebih panjang menunjukkan inersia lebih besar.

Kesimpulan: semakin besar jisim, semakin besar inersia; hipotesis diterima.

Kesan Inersia dalam Kehidupan Harian

Situasi	Kesan dan aplikasi
Kepala tukul longgar	Hentakan pemegang pada permukaan keras menghentikan pemegang, tetapi kepala terus bergerak ke bawah lalu menjadi ketat disebabkan inersia.
Payung basah	Apabila payung yang diputarkan laju berhenti, titisan air terus bergerak lalu meninggalkan payung.
Perlanggaran kenderaan	Tali pinggang keselamatan, beg udara dan penyandar kepala mengurangkan kecederaan akibat inersia penumpang.
Kapal terbang mendarat	Kapal terbang berjisim besar mempunyai inersia besar dan memerlukan landasan sangat panjang untuk berhenti dengan selamat.

• Inersia boleh memberikan kesan positif yang berguna.
• Inersia juga boleh memberikan kesan negatif; ciri keselamatan dan jarak berhenti yang sesuai mengurangkan kesannya.