3C20m - Prinsip Pascal pada jack kereta, memilih bendalir brek yang sesuai

11.

(a) Diagram 1 shows a hydraulic jack which is used to lift up a car. The working principle of the hydraulic jack is based on the Pascal’s principle. Rajah 1 menunjukkan jek hidraulik yang digunakan untuk mengangkat sebuah kereta. Prinsip kerja jek hidraulik adalah berdasarkan prinsip Pascal. Diagram 1 Rajah 1 (i) State the Pascal’s principle. Nyatakan prinsip Pascal. [1 mark] [1 markah] (ii) Explain how the hydraulic jack can be used to lift a car when force F1 is applied on the small piston with cross-section area A1. In your explanation, state the reason why force F2 is greater than force F1. [4 marks] Terangkan bagaimana jek hidraulik boleh digunakan untuk mengangkat sebuah kereta apabila daya F1 dikenakan pada omboh kecil dengan luas keratan rentas A1. Dalam penerangan anda, nyatakan sebab mengapa daya F2 lebih besar daripada daya F1. [4 markah] (b) Diagram 2 shows a hydraulic brake system in a car. Rajah 2 menunjukkan suatu sistem brek hidraulik dalam sebuah kereta. Diagram 2 Rajah 2   You are required to investigate the characteristics of a hydraulic brake system as shown in Table. Anda dikehendaki menyiasat ciri-ciri sistem brek hidraulik seperti ditunjukkan dalam Jadual.   Table Jadual   Explain the suitability of each characteristic of the hydraulic brake system. Determine the most effective hydraulic brake to be used in a car brake system. Give reasons for your choice. [10 marks] Terangkan kesesuaian setiap ciri sistem brek hidraulik. Tentukan brek paling berkesan untuk digunakan dalam sistem brek sebuah kereta. Berikan sebab-sebab untuk pilihan anda. [10 markah] (c) In a hydraulic brake system, the cross-section area of the pistons in the master cylinder and the front wheel are 2 cm2 and 6 cm2 respectively. A force of 50 N is applied to the piston in the master cylinder. Dalam suatu sistem brek hidraulik, luas keratan rentas omboh dalam silinder induk dan di tayar depan masing-masing adalah 2 cm2 dan 6 cm2. Daya 50 N dikenakan ke atas omboh dalam silinder induk. Calculate Hitung (i) the pressure transmitted throughout the brake fluid. tekanan yang dipindahkan ke seluruh bendalir brek. [2 marks] [2 markah] (ii) the force exerted on the piston of the front wheel. daya yang dikenakan ke atas omboh tayar depan. [3 marks] [3 markah]

JAWAPAN :

11.

(a) (i) Pressure applied to a fluid is transmitted equally in all directions throughout the fluid Tekanan yang dikenakan ke atas bendalir dipindahkan dengan sama rata dalam semua arah dalam keseluruhan bendalir (ii) – The force applied to the small piston produces pressure    Daya dikenakan pada omboh kecil menghasilkan tekanan – Pressure transmitted equally throughout the liquid    Tekanan dipindahkan secara seragam melalui cecair – F2 is produced when pressure acts on A2    F2 = PA2    F2 dihasilkan apabila tekanan bertindak ke atas A2    F2 = PA2 – A2 > A1/Ratio A2 : A1 is greater than 1 and F2 > F1    A2 > A1 /Nisbah A2 : A1 lebih besar daripada 1 dan F2 > F1 (b) – Incompressable brake fluid Bendalir brek tidak boleh dimampat – Pressure can be transferred through the brake fluid equally to all direction Tekanan boleh dipindahkan melalui bendalir brek ke semua arah dengan seragam – High boiling point Takat didih yang tinggi – Not easy to evaporate Tidak mudah sejat – High spring constant Pemalar spring tinggi – Can withstand huge force Boleh menahan daya yang besar – Low ratio Nisbah rendah – Larger force exerted on the piston Daya yang lebih besar dikenakan ke atas omboh – Choose L Pilih L – Incompressable brake fluid, high boiling point, high spring constant and the ratio of cross sectional area of piston in the master cylinder to the brake drum is low. Bendalir yang tidak dapat dimampat, takat didih yang tinggi, pemalar spring yang tinggi dan nisbah luas keratan rentas omboh-omboh dalam silinder induk dan dalam brek gelendang adalah rendah. (c) (i) Correct substitution Penggantian yang betul     = 25 N cm –2 (ii) State the correct formula Formula yang betul Force = Pressure × Area Daya = Tekanan × Luas           = 25 × 6           = 150 N