SPM Physics cheat sheet

Ketidakpastian mutlak alat: pembaris 0.1 cm, angkup vernier 0.01 cm, skru mikrometer 0.01 mm; ketidakpastian relatif = (bacaan terkecil ÷ bacaan) × 100%.

Ralat sistematik mengalihkan semua bacaan ke satu arah (contoh: ralat sifar), manakala ralat rawak bertaburan dua arah dan dikurangkan dengan purata bacaan berulang.

Angkup vernier: bacaan = skala utama + (nombor garis vernier sejajar × 0.01 cm); skru mikrometer: bacaan = skala lengan + (skala dram × 0.01 mm).

Kepekaan = perubahan output ÷ perubahan input; alat lebih halus memberi kepekaan lebih tinggi dan julat ukur lebih kecil.

Ketepatan (accuracy) = hampir dengan nilai sebenar; kejituan (precision) = bacaan berulang yang konsisten antara satu sama lain.

Angka bererti: hasil darab/bahagi ikut bilangan angka bererti paling sedikit; hasil tambah/tolak ikut tempat perpuluhan paling sedikit.

Unit SI asas: kg, m, s, A, K, mol, cd; kuantiti terbitan seperti newton = kg m s⁻², joule = N m, watt = J s⁻¹.

Vektor: jumlah daya serenjang dikira dengan teorem Pythagoras, arah dengan tan θ = F_y ÷ F_x; daya seimbang apabila paduan = 0.

v = u + at, s = ut + ½at², v² = u² + 2as; hanya sah untuk pecutan seragam pada garis lurus.

Kecerunan graf s-t = halaju; kecerunan graf v-t = pecutan; luas di bawah graf v-t = sesaran.

Hukum Newton II: F_bersih = ma; Hukum III: setiap tindakan ada tindak balas sama besar dan bertentangan arah pada jasad berbeza.

Momentum p = mv kekal dalam perlanggaran tanpa daya luar; impuls Ft = mv − mu = perubahan momentum.

Berat W = mg dengan g ≈ 9.8 N kg⁻¹ (atau 10 N kg⁻¹); jisim tetap, berat bergantung pada g.

Keseimbangan jasad tegar: jumlah daya = 0 dan jumlah momen = 0; momen = daya × jarak serenjang dari pangsi.

Tekanan bendalir P = hρg; daya apungan = berat bendalir tersesar (Prinsip Archimedes); jasad terapung bila ketumpatan kurang daripada bendalir.

Kecekapan = (tenaga berguna ÷ tenaga input) × 100%; kerja = daya × sesaran dalam arah daya, kuasa = kerja ÷ masa.

Muatan haba Q = mcΔθ; haba pendam Q = mL digunakan pada suhu tetap semasa perubahan fasa.

Muatan haba tentu c ialah tenaga untuk menaikkan suhu 1 kg bahan sebanyak 1 °C (J kg⁻¹ °C⁻¹).

Prinsip keseimbangan terma: haba dilepas = haba diserap, Q_lepas = Q_serap, dalam sistem berpenebat.

Pemuaian linear: ΔL = L₀αΔθ; pemuaian isi padu gas pada tekanan tetap: V₁/T₁ = V₂/T₂ (T dalam kelvin).

Hukum gas: PV/T = malar; P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂ dengan suhu mutlak T = θ + 273.

Tekanan gas dikaitkan dengan perlanggaran molekul pada dinding bekas; suhu ialah ukuran tenaga kinetik purata molekul.

Pemindahan haba: konduksi melalui pepejal tanpa aliran jirim, perolakan melalui aliran bendalir, sinaran tanpa medium (inframerah).

Kadar konduksi haba berkadar dengan kecerunan suhu dan luas keratan, dan songsang dengan panjang konduktor.

Pantulan: sudut tuju = sudut pantulan, diukur dari garis normal; imej cermin satah maya, tegak, songsang kiri-kanan, sama saiz.

Pembiasan: n = sin i ÷ sin r; n = c ÷ v; cahaya membengkok ke arah normal apabila masuk medium lebih tumpat.

Indeks biasan relatif n = (ketumpatan optik medium 2 berbanding 1); sudut genting sin c = 1/n.

Pantulan dalam penuh berlaku apabila cahaya bergerak dari medium tumpat ke kurang tumpat dan sudut tuju > sudut genting.

Kanta cembung: 1/f = 1/u + 1/v; pembesaran m = v/u = tinggi imej ÷ tinggi objek.

Kanta cekung sentiasa membentuk imej maya, tegak, diperkecil; kanta cembung membentuk imej nyata songsang bila u > f.

Kuasa kanta P = 1/f dalam dioptre (D) apabila f dalam meter; P positif untuk kanta cembung.

Alat optik: mata rabun jauh dibetulkan dengan kanta cekung, rabun dekat dengan kanta cembung; teleskop dan mikroskop menggunakan dua kanta cembung.

v = fλ; bagi gelombang pada tali, v = √(T/μ) dengan T tegangan dan μ jisim per unit panjang.

Gelombang melintang: zarah bergetar serenjang dengan arah perambatan (cahaya, gelombang tali); membujur: selari (bunyi).

Pembiasan gelombang air: λ berubah, f tetap; v berkurang di kawasan cetek.

Pantulan dan superposisi menghasilkan corak interferens; interferens membina bila beza laluan = nλ, memusnah bila = (n + ½)λ.

Bunyi memerlukan medium; kelajuan bunyi di udara ≈ 340 m s⁻¹ pada suhu bilik, lebih tinggi dalam pepejal.

Frekuensi bunyi menentukan kelangsingan (pitch), amplitud menentukan kenyaringan (loudness); ambang pendengaran manusia 20 Hz–20 kHz.

Resonans tiub tertutup: f_n = (2n − 1)v ÷ 4L; tiub terbuka: f_n = nv ÷ 2L.

Efek Doppler: frekuensi ketara lebih tinggi apabila sumber menghampiri pemerhati dan lebih rendah apabila menjauhi.

V = IR; kuasa P = VI = I²R = V²/R; tenaga elektrik E = Pt (joule) atau kWj.

Litar sesiri: arus sama, V terbahagi; litar selari: voltan sama, arus terbahagi; R_selari: 1/R = 1/R₁ + 1/R₂.

Hukum Ohm sah untuk konduktor logam pada suhu tetap; rintangan wayar berkadar dengan panjang dan songsang dengan luas keratan.

Daya elektromagnet F = BIL sin θ; arah ditentukan oleh petua tangan kiri Fleming.

Aruhan elektromagnet: d.g.e. teraruh berkadar dengan kadar perubahan fluks magnet (Hukum Faraday); arah menentang perubahan (Hukum Lenz).

Pengubah: V_s/V_p = N_s/N_p = I_p/I_s untuk pengubah unggul; pengubah menaik voltan menurunkan arus.

Arus ulang-alik di Malaysia: 240 V, 50 Hz; arus terus daripada sel kimia mempunyai kutub tetap.

Kos tenaga = kuasa (kW) × masa (jam) × tarif; fius dan pemutus litar melindungi daripada arus berlebihan.

Model atom: proton dan neutron dalam nukleus, elektron mengorbit; nombor proton menentukan unsur.

Keradioaktifan: reputan alfa (⁴₂He), beta (elektron/positron), gama (foton); separuh hayat T½ ialah masa untuk separuh nukleus mereput.

Selepas n separuh hayat, pecahan yang tinggal = (½)ⁿ; aktiviti berkurang dengan faktor sama.

E = mc²; cacat jisim dalam nukleus ditukar kepada tenaga pengikat.

Kesan fotoelektrik: cahaya berfrekuensi melebihi frekuensi ambang memancarkan elektron serta-merta; tenaga foton E = hf.

Semikonduktor jenis-n didop dengan unsur pentavalen (lebihan elektron), jenis-p dengan trivalen (lubang); diod membenarkan arus satu arah sahaja.

Transistor sebagai suis: arus tapak kecil mengawal arus pengumpul besar; digunakan dalam litar penguat dan logik.

Pereputan radioaktif bersifat rawak; sinaran mengion berbahaya kepada sel hidup dan dikendalikan dengan perisai plumbum.

Ralat sifar ialah contoh ralat sistematik yang boleh dibetulkan dengan menolak bacaan sifar daripada setiap bacaan.

Membaca meniskus mestilah pada aras mata untuk mengelakkan ralat paralaks.

Kuantiti asas: panjang, jisim, masa, arus elektrik, suhu, kuantiti bahan, keamatan bercahaya.

Sesaran ialah kuantiti vektor (mempunyai magnitud dan arah); jarak ialah kuantiti skalar.

Menentukan ketumpatan: ρ = m/V; gunakan silinder penyukat untuk isi padu dan neraca untuk jisim.

Pecutan graviti g boleh diukur dengan eksperimen bandul ringkas: T = 2π√(l/g).

Menulis jawapan akhir dengan unit dan angka bererti yang betul; unit salah menjadikan jawapan salah walaupun nilai betul.

Geseran bertindak melawan arah gerakan; F_geseran = μN pada permukaan mengufuk.

Jasad jatuh bebas: u = 0, a = g; masa jatuh bergantung pada ketinggian, bukan jisim (abaikan rintangan udara).

Daya paduan sifar bermaksud jasad pegun atau bergerak dengan halaju seragam.

Kerja dilakukan hanya apabila ada komponen daya dalam arah sesaran; daya serenjang dengan gerakan tidak melakukan kerja.

Tenaga kinetik E_k = ½mv²; tenaga keupayaan graviti E_p = mgh; jumlah tenaga mekanik kekal tanpa geseran.

Prinsip keapungan: jasad terapung apabila berat = daya apungan, iaitu ketumpatan jasad kurang daripada bendalir.

Momentum ialah vektor; jumlah momentum sebelum dan selepas perlanggaran kenyal atau tak kenyal adalah sama.

Suhu mengukur darjah kepanasan; haba ialah tenaga yang berpindah akibat perbezaan suhu.

Keseimbangan terma tercapai apabila kadar pemindahan haba antara dua jasad sama dan suhu menjadi sama.

Logam mempunyai muatan haba tentu rendah, jadi cepat panas dan cepat sejuk berbanding air.

Air digunakan sebagai penyejuk kerana muatan haba tentu tinggi (4200 J kg⁻¹ °C⁻¹).

Pengecutan dan pemuaian mesti diberi ruang, contohnya sambungan landasan kereta api dan wayar elektrik.

Hukum Charles: V berkadar dengan T pada tekanan tetap; Hukum Boyle: P berkadar songsang dengan V pada suhu tetap.

Sifar mutlak (0 K = −273 °C) ialah suhu apabila tenaga kinetik molekul gas menjadi minimum.

Cermin cekung: f positif; objek di luar pusat kelengkungan membentuk imej nyata, songsang, diperkecil.

Cermin cembung sentiasa membentuk imej maya, tegak, diperkecil dan mempunyai medan pandangan luas.

Prinsip Huygens: setiap titik pada muka gelombang bertindak sebagai sumber gelombang sekunder.

Fenomena optik harian: pelangi (serakan dan pembiasan titisan air), fatamorgana (pembiasan dalam lapisan udara berbeza suhu).

Serakan cahaya putih oleh prisma berlaku kerana indeks biasan berbeza untuk panjang gelombang berbeza.

Jarak imej positif bagi imej nyata dan negatif bagi imej maya dalam rumus kanta.

Mata normal melihat objek paling dekat pada 25 cm (titik dekat) dan jauh pada infiniti (titik jauh).

Tempoh T = 1/f; amplitud ialah sesaran maksimum dari kedudukan keseimbangan.

Gelombang stesen terbentuk apabila gelombang pantulan berinterferens dengan gelombang datang; nod mempunyai amplitud sifar.

Jarak antara dua nod berturutan dalam gelombang stesen = λ/2.

Intensiti bunyi berkurang dengan kuasa dua jarak dari sumber (hukum kuasa dua songsang).

Gema ialah pantulan bunyi; sonar menggunakan denyut bunyi untuk mengukur jarak di bawah air.

Kualiti bunyi (timbre) bergantung pada bilangan dan keamatan harmonik yang hadir.

Gelombang elektromagnet merambat tanpa medium pada kelajuan c = 3 × 10⁸ m s⁻¹ dalam vakum.

Arus elektrik I = Q/t; satu ampere ialah satu coulomb sesaat.

Daya gerak elektrik (d.g.e.) ialah tenaga per unit cas yang dibekalkan sumber; voltan terminal kurang daripada d.g.e. akibat rintangan dalam.

Rintangan berkesan dua perintang sesiri = R₁ + R₂; dua selari = (R₁R₂)/(R₁ + R₂).

Medan magnet di sekeliling wayar lurus membentuk bulatan; arah dengan petua tangan kanan.

Elektromagnet: teras besi lembut menguatkan medan; kekutuban bergantung pada arah arus.

Motor elektrik menukar tenaga elektrik kepada tenaga kinetik melalui daya pada gegelung dalam medan magnet.

Penjana menukar tenaga kinetik kepada tenaga elektrik melalui aruhan elektromagnet.

Nombor nukleon A = bilangan proton Z + bilangan neutron; isotop mempunyai Z sama tetapi A berbeza.

Persamaan reputan mesti seimbang dari segi nombor proton dan nombor nukleon.

Sinaran alfa paling mengion tetapi paling kurang menembusi (dihalang kertas); gama paling menembusi.

Tenaga pengikat nukleus = cacat jisim × c²; nukleus stabil mempunyai tenaga pengikat per nukleon tinggi.

Fungsi kerja logam ialah tenaga minimum untuk melepaskan elektron; tenaga kinetik maksimum = hf − fungsi kerja.

Diod pincang hadapan mengalirkan arus apabila anod positif; pincang songsang menghalang arus.

Litar bersepadu dan transistor membentuk asas elektronik moden dalam komputer dan peranti komunikasi.

Mengukur panjang dengan angkup vernier: tutup rahang dahulu dan pastikan bacaan sifar adalah sifar untuk mengesan ralat sifar.

Skru mikrometer mempunyai dram 50 bahagian; satu putaran penuh dram = 0.50 mm.

Ketidakpastian gabungan dalam hasil darab/bahagi: tambah peratus ketidakpastian setiap kuantiti.

Menukar unit: 1 km = 1000 m, 1 cm² = 10⁻⁴ m², 1 g cm⁻³ = 1000 kg m⁻³, 1 kWj = 3.6 × 10⁶ J.

Grafik terbaik dilukis melalui titik yang paling banyak dan bilangan titik di atas dan di bawah garis hampir sama.

Kecerunan graf menentukan kuantiti fizik, contohnya kecerunan graf V melawan I ialah rintangan.

Nilai eksperimen dibandingkan dengan nilai piawai untuk mengira peratus ralat: |nilai eksperimen − nilai piawai| ÷ nilai piawai × 100%.

Halaju seragam bermaksud sesaran sama dalam selang masa sama; pecutan sifar.

Pecutan negatif (nyahpecutan) berlaku apabila halaju dan pecutan bertentangan arah.

Jisim ialah ukuran kuantiti jirim dan rintangan terhadap perubahan gerakan (inersia).

Hukum Newton I: jasad kekal pegun atau bergerak seragam melainkan ada daya bersih.

Daya impuls yang besar dalam masa singkat menghasilkan perubahan momentum besar, seperti dalam perlanggaran.

Dalam lif memecut ke atas, bacaan neraca spring lebih besar daripada berat sebenar (W_apparent = m(g + a)).

Mesin ringkas: takal dan tuas mengubah arah atau magnitud daya tetapi kerja output tidak melebihi kerja input.

Graf suhu melawan masa semasa pemanasan menunjukkan bahagian mendatar semasa lebur atau mendidih.

Panjang bahagian mendatar pada graf pemanasan mewakili haba pendam yang diserap.

Kadar kehilangan haba berkurang apabila perbezaan suhu antara jasad dan persekitaran berkurang.

Bahan berkilat dan berwarna cerah menyerap serta memancar haba dengan kadar lebih rendah.

Rumah hijau memerangkap haba kerana sinaran inframerah tidak dapat menembusi kaca dengan mudah.

Termometer klinik menggunakan cecair dengan muatan haba tentu rendah supaya cepat bertindak balas.

Tekanan gas bertambah apabila suhu naik pada isi padu tetap kerana molekul berlanggar lebih kerap dan lebih kuat.

Indeks biasan udara kira-kira 1.00, air 1.33, kaca 1.50; nilai lebih besar bermaksud lebih tumpat secara optik.

Apabila cahaya bergerak dari tumpat ke kurang tumpat, ia membengkok menjauhi normal dan boleh mengalami pantulan dalam penuh.

Gentian optik menggunakan pantulan dalam penuh untuk menghantar isyarat cahaya sepanjang gentian.

Cermin satah membentuk imej pada jarak yang sama di belakang cermin seperti objek di hadapan.

Jarak fokus kanta cembung boleh dianggarkan dengan memfokuskan cahaya matahari ke satu titik tajam.

Bagi objek pada 2f kanta cembung, imej terbentuk pada 2f, sama saiz, nyata dan songsang.

Mata miopia tidak dapat memfokus objek jauh kerana imej terbentuk di hadapan retina.

Gelombang mekanikal memerlukan medium; gelombang elektromagnet tidak memerlukan medium.

Pemantulan gelombang air oleh penghalang rata mengekalkan kelajuan, frekuensi dan panjang gelombang.

Apabila gelombang air melalui celah sempit, ia membelau (difraksi); celah lebih sempit memberi pembelauan lebih ketara.

Difraksi bunyi membolehkan bunyi didengar di selekoh walaupun penghalang menghalang garis pandang.

Interferens bunyi daripada dua pembesar suara menghasilkan kawasan kuat dan lemah bergantian.

Frekuensi asas dawai bergetar f = (1/2L)√(T/μ); menambah tegangan menaikkan frekuensi.

Panjang gelombang bunyi dalam udara pada 340 m s⁻¹: λ = 340 ÷ f.

Arus mengalir dari terminal positif ke negatif di luar sumber; elektron mengalir dalam arah bertentangan.

Meter ammeter disambung sesiri dan voltmeter selari dengan komponen.

Rintangan wayar bertambah apabila suhu bertambah bagi kebanyakan logam.

Tenaga elektrik yang digunakan oleh alat = kuasa × masa; kos dikira dalam unit kWj.

Medan magnet lebih kuat apabila arus lebih besar atau bilangan lilitan lebih banyak.

Peraturan tangan kanan Fleming untuk penjana: gerakan, medan dan arus teraruh saling serenjang.

Arus bocor ke bumi berbahaya; wayar bumi menyediakan laluan selamat dan mencetuskan pemutus litar.

Unit aktiviti radioaktif ialah becquerel (Bq); 1 Bq = 1 reputan sesaat.

Reputan beta menukar neutron kepada proton dalam nukleus dan meningkatkan nombor proton sebanyak satu.

Reputan alfa mengurangkan nombor nukleon sebanyak 4 dan nombor proton sebanyak 2.

Sinaran radioaktif dikesan dengan pembilang Geiger-Muller atau filem fotografi.

Tenaga foton berkadar dengan frekuensi: E = hf, dengan h = 6.63 × 10⁻³⁴ J s.

Semikonduktor tulen mempunyai kekonduksian rendah; pendopan meningkatkan bilangan pembawa cas.

Peralatan elektronik menggunakan transistor sebagai penguat isyarat dan suis elektronik.

Neraca elektronik mengukur jisim dengan kepekaan 0.01 g; jangan letak objek panas pada pan.

Silinder penyukat dibaca pada bahagian bawah meniskus cekung untuk air.

Ketumpatan pepejal tak sekata diukur dengan kaedah sesaran air: ρ = m ÷ isi padu tersesar.

Pemboleh ubah dalam eksperimen: dimanipulasi (diubah), bergerak balas (diukur), dimalarkan (dikawal).

Hipotesis mesti boleh diuji dan menyatakan hubungan antara pemboleh ubah.

Ketidakpastian bacaan berulang dikurangkan dengan mengambil purata beberapa bacaan.

Unit terbitan mesti ditulis dalam bentuk asas semasa menyemak keseragaman persamaan.

Daya ialah kuantiti vektor dengan magnitud dan arah, diukur dalam newton.

Daya geseran statik lebih besar daripada geseran kinetik untuk permukaan yang sama.

Berat di Bulan lebih kecil daripada di Bumi kerana g Bulan kira-kira 1.6 N kg⁻¹.

Apungan kapal keluli berlaku kerana bentuk berongga menyesarkan isi padu air yang besar, menghasilkan daya apungan besar.

Tekanan atmosfera pada aras laut kira-kira 1.0 × 10⁵ Pa.

Kadar perubahan momentum sama dengan daya bersih (bentuk umum Hukum Newton II).

Tenaga tidak boleh dicipta atau dimusnahkan, hanya berubah bentuk (Hukum Keabadian Tenaga).

Muatan haba tentu air lebih tinggi daripada logam, jadi air lambat panas dan lambat sejuk.

Panaskan air dalam cerek: tenaga elektrik ditukar kepada tenaga haba; kecekapan kurang daripada 100% kerana haba hilang ke persekitaran.

Haba pendam tentu pelakuran ais kira-kira 334 J g⁻¹; haba pendam tentu pengewapan air kira-kira 2260 J g⁻¹.

Penyejatan menyejukkan permukaan kerana molekul bertenaga tinggi meninggalkan cecair, menurunkan tenaga kinetik purata.

Pendinginan sejatan dipercepatkan oleh suhu tinggi, angin dan luas permukaan besar.

Haba jenis (muatan haba tentu) berbeza antara bahan, jadi campuran air panas dan sejuk mencapai suhu pertengahan.

Dalam eksperimen keseimbangan terma, kehilangan haba ke persekitaran dikurangkan dengan bekas berpenebat.

Sudut genting kaca (n = 1.5) kira-kira 42°; bagi air (n = 1.33) kira-kira 49°.

Untuk kanta cembung, jika u < f imej adalah maya, tegak dan diperbesar (seperti kanta pembesar).

Jika objek berada tepat pada f kanta cembung, imej terbentuk pada infiniti.

Cermin cekung digunakan dalam lampu suluh dan teleskop kerana boleh memfokus cahaya.

Pembiasan cahaya melalui kanta berlaku dua kali: masuk dan keluar dari kanta.

Cahaya putih terdiri daripada spektrum warna; prisma menyebarkannya kepada merah hingga ungu.

Imej nyata boleh ditangkap pada skrin; imej maya tidak boleh ditangkap pada skrin.

Gelombang membawa tenaga tanpa memindahkan jirim secara kekal.

Frekuensi gelombang ditentukan oleh sumber dan tidak berubah semasa pembiasan atau pantulan.

Amplitud gelombang menentukan tenaga yang dibawa; amplitud lebih besar membawa tenaga lebih besar.

Bunyi bergerak lebih cepat dalam pepejal kerana zarah lebih rapat dan boleh bergetar lebih cepat.

Ultrasonik (> 20 kHz) digunakan dalam pengimejan perubatan dan pembersihan.

Gema sonar: jarak = (kelajuan bunyi × masa pergi balik) ÷ 2.

Gelombang radio, inframerah, cahaya nampak, ultraviolet, X-ray dan sinar gama ialah spektrum elektromagnet.

Hukum Ohm: arus berkadar terus dengan voltan jika rintangan tetap.

Rintangan dalam sumber menyebabkan voltan terminal menurun apabila arus bertambah (V = ε − Ir).

Suis disambung sesiri dengan alat supaya arus boleh diputuskan.

Fius dipilih dengan nilai arus lebih tinggi sedikit daripada arus operasi alat.

Tenaga elektrik dalam litar diserap oleh perintang sebagai haba.

Motor elektrik menggunakan komutator untuk membalikkan arah arus dan mengekalkan putaran.

Pengubah hanya berfungsi dengan arus ulang-alik kerana fluks magnet mesti berubah.

Atom neutral mempunyai bilangan proton sama dengan bilangan elektron.

Ion positif terbentuk apabila atom kehilangan elektron; ion negatif apabila mendapat elektron.

Pereputan radioaktif tidak dipengaruhi oleh suhu, tekanan atau keadaan kimia.

Separuh hayat karbon-14 kira-kira 5730 tahun dan digunakan untuk pentarikhan bahan organik.

Pancaran elektron daripada katod panas dipanggil pancaran termion.

Dalam tiub sinar katod, elektron dibelokkan oleh medan elektrik dan magnet.

Tenaga nuklear dijana melalui pembelahan nukleus dalam reaktor; tenaga suria berasal daripada pelakuran nuklear.