As salam/ Salam sejahtera...
Sekarang ni musim cuti sekolah. Macam-macam pula rancangan saya. Sebelum ini, saya banyak memberi tumpuan pada Kelas Tuisyen Online (klik SINI).
Namun, saya masih tidak lupa minat saya menulis nota Sains di sini. Kekangan waktu memang menjadi masalah utama saya beberapa tahun ini. Doakan saya diberi ruang waktu untuk terus menyumbang ilmu yang kerdil ini untuk bekalan anda semua. Doakan ya ^_^.
Ok... kali ini pula, saya akan membawa topik ketumpatan jirim. Tetapi sebelum itu, kita lihat dulu perkara-perkara yang perlu anda faham dalam topik ini:
- Kekeliruan antara ketumpatan dan berat
- Kaitan antara keapungan dengan ketumpatan
- Maksud ketumpatan
- Unit ketumpatan
- Formula kiraan ketumpatan
Ketumpatan atau Berat??
Ramai yang keliru antara ketumpatan dan berat. Adakah objek yang lebih berat, semestinya objek yang lebih tumpat?
Yang manakah lebih berat?... kapal besi atau pembaris besi biasa? Sudah pasti anda jawab kapal besi bukan?
Oleh itu, yang manakah lebih tumpat??... kapal besi atau pembaris besi?..... kapal besi?... pembaris besi?...
Objek yang LEBIH tumpat adalah objek yang akan TENGGELAM di dalam air apabila diletakkan di atasnya.
Oleh itu, walaupun kapal besi lebih berat berbanding pembaris besi, kapal besi tetap kurang tumpat berbanding pembaris besi.
Perhatikan potongan kayu balak di atas permukaan sungai dalam gambar di bawah:
Antara kayu balak ini dengan paku besi kecil, yang manakah lebih berat?... yang manakah lebih tumpat?...
Sudah pastilah kayu balak lebih berat berbanding paku. Tetapi ia kurang tumpat berbanding paku besi kerana ia terapung di atas air, sedangkan paku akan tenggelam di dalam air.
Hahaha...
Jangan pula anda fikir ... semakin berat sesuatu objek, semakin kurang tumpat objek itu, pula!
Ketumpatan sesuatu objek tidak bergantung kepada beratnya! Tambahan pula, selalunya nilai ketumpatan sesuatu objek sering dibandingkan dengan air, bukan dengan objek lain.
Kaitan antara Keapungan dengan Ketumpatan
Kedua-dua buah limau di atas adalah daripada jenis yang sama. Bezanya hanyalah salah satu kulitnya telah dikupas.
Kenapakah buah limau yang belum dikupas timbul di atas air berbanding yang satu lagi? Bukankah apabila kulit dibuang, berat limau akan menjadi kurang? Sepatutnya, yang kurang beratlah akan timbul, benarkah?
Sesiapa yang faham konsep ketumpatan, sudah pasti akan berkata TIDAK!
Sesuatu objek yang kurang beratnya, tidak semestinya timbul. Sesuatu objek itu timbul atau tenggelam dalam air, adalah kerana nilai ketumpatan objek itu dibandingkan dengan nilai ketumpatan air.
Ahli sains telahpun mengkaji nilai ketumpatan air dan mendapati nilainya adalah 1 g/ cm3 pada aras laut. Saya akan bincangkan tentang nilai ini kemudian.
Oleh itu, limau yang belum dikupas timbul kerana ketumpatannya lebih rendah daripada ketumpatan air (nilainya lebih rendah daripada 1 g/ cm3). Manakala, limau yang telah dikupas mempunyai ketumpatan yang lebih tinggi daripada ketumpatan air (nilainya lebih tinggi daripada 1 g/ cm3).
Gambar di atas menunjukkan lapisan minyak di atas permukaan air. Minyak terapung kerana ketumpatannya lebih rendah berbanding ketumpatan air (ketumpatan minyak adalah kurang daripada 1 g/ cm3).
Adik ini terapung di atas permukaan air laut. Adakah adik ini kurang tumpat? Hahahahaha...
Adik ini terapung kerana dibantu oleh pelampungnya. Pelampung berudara adalah kurang tumpat berbanding air. Oleh itu, ia mudah terapung.
Adik ini terapung kerana dibantu oleh pelampungnya. Pelampung berudara adalah kurang tumpat berbanding air. Oleh itu, ia mudah terapung.
Suka main campak-campak batu dalam air? Pernah tak berlaku, batu yang dibaling timbul dan terapung di atas air akhirnya? Hheh.....
Kebiasaannya batu tenggelam di dalam air. Ini kerana ia lebih tumpat berbanding air.
Oleh itu, kita boleh simpulkan bahawa:
Maksud "Ketumpatan"
Seperti yang telah saya nyatakan tadi... ketumpatan bukan disebabkan oleh berat sesuatu objek!
Benar, buah limau yang belum dikupas kulitnya adalah lebih berat. Namun, ketumpatannya lebih rendah. Ini kerana, buah limau yang belum dikupas mempunyai ruang-ruang udara yang tertutup di dalamnya. Ruang udara ini menambah jumlah isi padu keseluruhan buah limau itu (isi padu buah limau + isi padu udara).
Buah limau yang telah dikupas pula mempunyai nilai ketumpatan yang lebih tinggi. Ini kerana ruang udara yang ada padanya telah dipenuhi oleh air dalam bekas itu. Oleh itu, jumlah isi padu buah limau itu hanyalah semata-mata pada buah limau sahaja (tanpa mengambil kira jumlah isi padu udara).
Eh, kenapa tiba-tiba sebut pasal "Isi padu" pula?? ... nanti saya terangkan.
Apa yang perlu anda faham adalah... berat objek tidak mempengaruhi nilai ketumpatan. Seperti contoh buah limau tadi, faktor yang mempengaruhi ketumpatannya adalah "Isi padu".
Faktor lain yang turut mempengaruhi nilai ketumpatan sesuatu objek adalah "Jisim" objek itu (ingat ya!... bukan "berat", tetapi "jisim". Lain maksudnya tuu...)
Jisim ialah jumlah jirim yang terkandung dalam sesuatu objek. 2 objek yang sama besar, tidak semestinya mempunyai jumlah jirim (atau jumlah zarah) yang sama banyak. Jika salah satunya mempunyai banyak ruang udara (kerana jumlah zarah yang kurang), maka jisimnya akan menjadi lebih rendah.
Seperti dalam rajah di atas, Objek P dan Q mempunyai saiz yang sama besar. Namun, zarah dalam Objek Q lebih banyak berbanding dalam Objek P. Oleh itu, jisim Objek Q lebih tinggi berbanding Objek P.
Berdasarkan rajah di atas juga, kita dapat lihat zarah-zarah Objek Q lebih padat berbanding Objek P. Kepadatan zarah inilah yang menentukan nilai ketumpatan sesuatu objek.
Ini bermakna zarah yang padat dalam suatu objek menyebabkan ketumpatannya lebih tinggi berbanding objek lain dengan saiz yang sama.
Oleh itu, 2 faktor yang mempengaruhi ketumpatan adalah jisim dan isi padu (saiz).
Ahli sains telah menetapkan bahawa:
Maksudnya ketumpatan ialah nilai jisim objek dalam 1 unit isi padu.
Contohnya, ketumpatan sebiji guli ialah nilai jisim guli jika isi padunya 1 cm3.
Formula Kiraan Ketumpatan
Berdasarkan maksud ketumpatan (berapa nilai jisim, jika isi padu objek itu 1 cm3), maka untuk mengira nilai ketumpatan, kita perlu mengetahui nilai bagi 2 faktor, iaitu nilai jisim dan nilai isi padunya.
Nilai jisim boleh diukur dengan menggunakan neraca jisim seperti neraca tuas, neraca tiga alur atau neraca elektronik.
Nilai ketumpatan pula boleh diukur dengan menggunakan silinder penyukat (jika cecair) atau menggunakan kaedah sesaran air (jika pepejal).
Formula kiraan ketumpatan ialah
Saya tidak akan membincangkan kaedah sesaran air dalam artikel ini. Jika ingin tahu juga, tanya cikgu anda hahahahaha.....
Unit Ketumpatan
Biasanya, nilai jisim disukat dalam unit gram (simbolnya "g") dan nilai isi padu disukat dalam unit sentimeter padu (simbolnya "cm3") atau mililiter (simbolnya "ml"). Oleh itu, unit bagi ketumpatan ialah gram per sentimeter padu (simbolnya "g/ cm3") atau gram per mililiter (simbolnya "g/ ml").
Jika mahu menggunakan unit S.I, unit bagi ketumpatan ialah kg/ m3. Tetapi unit ini jarang digunakan terutamanya diperingkat sekolah.
Kebiasaannya batu tenggelam di dalam air. Ini kerana ia lebih tumpat berbanding air.
Oleh itu, kita boleh simpulkan bahawa:
Objek yang KURANG tumpat akan TIMBUL di atas air.
Objek yang LEBIH tumpat akan TENGGELAM di dalam air.
Maksud "Ketumpatan"
Seperti yang telah saya nyatakan tadi... ketumpatan bukan disebabkan oleh berat sesuatu objek!
Benar, buah limau yang belum dikupas kulitnya adalah lebih berat. Namun, ketumpatannya lebih rendah. Ini kerana, buah limau yang belum dikupas mempunyai ruang-ruang udara yang tertutup di dalamnya. Ruang udara ini menambah jumlah isi padu keseluruhan buah limau itu (isi padu buah limau + isi padu udara).
Buah limau yang telah dikupas pula mempunyai nilai ketumpatan yang lebih tinggi. Ini kerana ruang udara yang ada padanya telah dipenuhi oleh air dalam bekas itu. Oleh itu, jumlah isi padu buah limau itu hanyalah semata-mata pada buah limau sahaja (tanpa mengambil kira jumlah isi padu udara).
Eh, kenapa tiba-tiba sebut pasal "Isi padu" pula?? ... nanti saya terangkan.
Apa yang perlu anda faham adalah... berat objek tidak mempengaruhi nilai ketumpatan. Seperti contoh buah limau tadi, faktor yang mempengaruhi ketumpatannya adalah "Isi padu".
Faktor lain yang turut mempengaruhi nilai ketumpatan sesuatu objek adalah "Jisim" objek itu (ingat ya!... bukan "berat", tetapi "jisim". Lain maksudnya tuu...)
Jisim ialah jumlah jirim yang terkandung dalam sesuatu objek. 2 objek yang sama besar, tidak semestinya mempunyai jumlah jirim (atau jumlah zarah) yang sama banyak. Jika salah satunya mempunyai banyak ruang udara (kerana jumlah zarah yang kurang), maka jisimnya akan menjadi lebih rendah.
Seperti dalam rajah di atas, Objek P dan Q mempunyai saiz yang sama besar. Namun, zarah dalam Objek Q lebih banyak berbanding dalam Objek P. Oleh itu, jisim Objek Q lebih tinggi berbanding Objek P.
Berdasarkan rajah di atas juga, kita dapat lihat zarah-zarah Objek Q lebih padat berbanding Objek P. Kepadatan zarah inilah yang menentukan nilai ketumpatan sesuatu objek.
Ini bermakna zarah yang padat dalam suatu objek menyebabkan ketumpatannya lebih tinggi berbanding objek lain dengan saiz yang sama.
Oleh itu, 2 faktor yang mempengaruhi ketumpatan adalah jisim dan isi padu (saiz).
Ahli sains telah menetapkan bahawa:
Contohnya, ketumpatan sebiji guli ialah nilai jisim guli jika isi padunya 1 cm3.
Formula Kiraan Ketumpatan
Berdasarkan maksud ketumpatan (berapa nilai jisim, jika isi padu objek itu 1 cm3), maka untuk mengira nilai ketumpatan, kita perlu mengetahui nilai bagi 2 faktor, iaitu nilai jisim dan nilai isi padunya.
Nilai jisim boleh diukur dengan menggunakan neraca jisim seperti neraca tuas, neraca tiga alur atau neraca elektronik.
Nilai ketumpatan pula boleh diukur dengan menggunakan silinder penyukat (jika cecair) atau menggunakan kaedah sesaran air (jika pepejal).
Formula kiraan ketumpatan ialah
Saya tidak akan membincangkan kaedah sesaran air dalam artikel ini. Jika ingin tahu juga, tanya cikgu anda hahahahaha.....
Unit Ketumpatan
Biasanya, nilai jisim disukat dalam unit gram (simbolnya "g") dan nilai isi padu disukat dalam unit sentimeter padu (simbolnya "cm3") atau mililiter (simbolnya "ml"). Oleh itu, unit bagi ketumpatan ialah gram per sentimeter padu (simbolnya "g/ cm3") atau gram per mililiter (simbolnya "g/ ml").
Jika mahu menggunakan unit S.I, unit bagi ketumpatan ialah kg/ m3. Tetapi unit ini jarang digunakan terutamanya diperingkat sekolah.