17 Demo Mudah Tekanan Udara

Tekanan udara merupakan tajuk bagi Bab 6 Sains Tingkatan 2. PdP akan menjadi lebih menarik jika guru dan pelajar membuat demo di samping dapat meningkatkan kefahaman pelajar tentang sesuatu konsep. Selain daripada aktiviti yang terdapat dalam buku teks, sebenarnya banyak lagi demo yang boleh dilakukan untuk menunjukkan tekanan udara. 

Kebanyakan demo ini telah saya jalankan bersama pelajar-pelajar saya. 

1. Kembang Setaman

 (aktiviti yang saya guna untuk set induksi) 

Bahan diperlukan: Belon

Cara: Tiup belon sehingga kembang.

Mengapa belon boleh mengembang?

Mengapakah belon pecah selepas ditiup sehingga mencapai tahap maksimum?

Penerangan:

Udara terdiri daripada zarah-zarah yang sentiasa bergerak secara rawak dan berlanggar antara satu sama lain. Perlanggaran antara zarah-zarah udara dengan kawasan sekeliling akan menghasilkan tekanan. Apabila udara dimasukkan ke dalam belon, zarah-zarah udara memberikan tekanan ke atas permukaan dalam belon seterusnya menyebabkan belon mengembang. Apabila pengembangan belon mencapai tahap maksimum, maka belon akan pecah disebabkan oleh tekanan yang dikenakan oleh udara.

Soalan bonus (yang ditanya oleh pelajar):

Mengapakah belon pecah jika dibiarkan di tengah panas?

Jawapan:

Suhu yang tinggi menyebabkan zarah-zarah udara bergerak lebih laju. Tekanan udara dalam belon meningkat menyebabkan belon mengembang dan akhirnya pecah.

2. Anti Graviti

Bahan diperlukan: Gelas / bikar, air, kadbod

*saya gunakan mounting board yang dipotong kepada 10cm x 10cm

*gunakan gelas kaca @ gelas plastik yang keras

Cara:

-Masukkan air ke dalam sebuah gelas ataupun bikar sehingga separuh penuh. Untuk nampak lebih menarik, boleh letakkan pewarna. (saya guna penunjuk universal / metil jingga).

-Tanya pada pelajar mengapa air dalam gelas tidak tumpah / tidak terpancut keluar.

( kemungkinan jawapan: disebabkan graviti ) 

-Tambahkan air dalam gelas / bikar sehingga penuh.

-Tutup permukaan gelas / bikar dengan menggunakan kadbod.

-Pegang kadbod, terbalikkan gelas, tekankan kadbod sedikit, kemudian lepaskan tangan daripada kadbod. Perhatikan apa yang berlaku.

Mengapakah kadbod tidak jatuh?

Mengapakah air tidak tumpah daripada gelas?

Penerangan:

Tekanan udara bertindak ke semua arah dan sentiasa ingin mencapai keseimbangan. Udara di dalam gelas dan di luar gelas adalah sama / seimbang. Sebab itulah air di dalam gelas tidak bergerak.

Apabila gelas diisi penuh dengan air dan ditutup dengan kadbod, tiada udara masuk ke dalam gelas. Jadi, tekanan udara di luar gelas lebih tinggi daripada dalam gelas. Apabila gelas diterbalikkan, udara di luar gelas mengenakan tekanan ke atas kadbod menyebabkan kadbod tidak jatuh dan air tidak tertumpah keluar.

Lihat videonya DI SINI 

3. Kertasku Terbang (flying paper)

Bahan diperlukan: kertas A4.

Cara:

-Pegang hujung kertas A4 dan dekatkan pada bibir. Biarkan satu lagi hujung kertas berada di bawah.

-Tiup / hembuskan udara di bahagian atas kertas.

Mengapakah hujung kertas naik ke atas?

-Pegang 2 keping kertas A4 secara melintang di kiri dan kanan mulut.

-Hembuskan udara di tengah.

Mengapakah kedua-dua kertas mendekati antara satu sama lain?

Penerangan:

Apabila udara dihembus, satu kawasan bertekanan rendah terbentuk di bahagian atas kertas. Tekanan udara yang lebih tinggi di bahagian bawah akan menolak hujung kertas naik ke atas.

Begitu juga apabila menggunakan dua keping kertas. Apabila udara dihembus di bahagian tengah, kawasan bertekanan rendah terbentuk. Udara di bahagian luar kertas mempunyai tekanan yang lebih tinggi dan menolak kertas ke arah satu sama lain.

4. Sehati Sejiwa (kissing balloon)

Bahan diperlukan: 2 biji belon

Cara:

-Tiup kedua-dua belon sehingga kembang. 

-Pegang belon menggunakan tangan kanan & kiri dan letakkan berdekatan mulut.

-Hembus udara di tengah belon.

Mengapakah belon bersentuhan, tetapi tidak berjauhan?

Penerangan:

Apabila udara dihembus di bahagian tengah, kawasan bertekanan rendah terbentuk. Udara di bahagian kiri dan kanan belon mempunyai tekanan yang lebih tinggi dan menolak belon ke arah satu sama lain.

5. Belon Ajaib (balloon in a bottle)

Bahan diperlukan: Belon, botol air mineral, penyedut minuman.

Cara:

-Buka penutup botol air mineral. Buatkan satu lubang di bahagian bawah botol. (bukan di dasar)

-Masukkan belon ke dalam botol dan lekatkan mulut belon di mulut botol.

-Sedut udara dalam botol melalui lubang yang dibuat tadi dengan menggunakan penyedut minuman.

-Tutup lubang udara menggunakan ibu jari

-Buka lubang udara. Apakah yang berlaku seterusnya?

Bagaimanakah belon boleh mengembang walaupun tidak ditiup?

Mengapakah belon tidak mengempis walaupun udara tidak lagi disedut keluar?

Penerangan:

Apabila udara disedut keluar daripada botol, tekanan udara dalam botol menjadi rendah. 

Tekanan udara yang lebih tinggi di luar botol akan menolak udara di luar masuk ke dalam botol. Udara tersebut masuk ke dalam belon menyebabkan belon mengembang.

Walaupun kita sudah tidak menyedut udara keluar daripada botol, belon di dalam botol tidak mengempis kerana lubang udara ditutup. Jadi, tiada udara masuk ke dalam botol. 

Tekanan udara dalam botol & di luar botol mencapai keseimbangan.

Apabila lubang udara dibuka, udara dari luar masuk ke dalam botol dan mengenakan tekanan ke atas belon. Maka, udara dari belon akan keluar dari atas menyebabkan belon mengempis.

Lihat videonya DI SINI 

6. Air Pegun (static water)

Bahan diperlukan: Botol air mineral, air, pin

Cara:

-Isikan air ke dalam botol air mineral sehingga penuh. Masukkan pewarna untuk lebih menarik. Tutup botol tersebut.

-Cucukkan botol air mineral menggunakan pin.

-Tanya pada pelajar apakah yang akan berlaku jika pin tersebut ditarik.

-Tarik pin, biarkan lubang tersebut terbuka.

-Picit sedikit botol air tersebut.

-Buka penutup botol, kemudian tutup semula.

Mengapakah air daripada botol tidak keluar walaupun terdapat lubang?

Penerangan:

Walaupun terdapat lubang pada botol, air tidak terpancut keluar kerana tekanan udara di dalam dan di luar botol adalah sama, kecuali apabila botol dipicit. Setelah dipicit, tekanan dikenakan ke atas botol menyebabkan air terpancur keluar.

Apabila penutup botol dibuka, udara dari luar masuk ke dalam botol meningkatkan tekanan udara dan menyebabkan air terpancut keluar daripada botol. 

Apabila botol ditutup semula, tiada udara masuk, tekanan udara di luar dan di dalam botol kembali seimbang. Jadi, air tidak terpancut keluar.

Lihat videonya DI SINI 

7. Emm….nyamannya…

(nyaman = sedap dalam bahasa iban)

Bahan diperlukan: Botol air / gelas minuman / bikar, air minuman, penyedut minuman, gunting 

Cara:

 -Dengan menggunakan gunting, buatkan satu lubang kecil pada penyedut minuman. (pastikan lubang berada di atas paras air dalam gelas)

-Minta pelajar untuk cuba minum air dalam gelas dengan menggunakan penyedut minuman tersebut.

gambar diedit daripada Google Image 

Mengapakah air tidak dapat diminum menggunakan penyedut minuman yang berlubang?

Bagaimanakah cara yang perlu dilakukan supaya air dapat disedut masuk?

Penerangan:

Walaupun udara dalam penyedut minuman disedut keluar, udara dari luar akan masuk melalui lubang yang dibuat tadi. Tekanan udara seimbang di luar dan dalam penyedut minuman.

Untuk minum menggunakan penyedut minuman tersebut, tutup lubang menggunakan jari.

Udara dari dalam penyedut minuman disedut keluar. Tekanan udara dalam penyedut minuman menjadi rendah. Tekanan udara di luar yang lebih tinggi akan menolak air masuk ke dalam penyedut minuman.

8. Air pancut (water fountain)

Bahan diperlukan:

Botol / kelalang kon (atau mana-mana radas makmal yang sesuai), air berwarna, penyedut minuman

Tips:

*gunakan botol / radas yang mempunyai bukaan atas yang kecil supaya mudah ditutup

*gunakan penyedut minuman yang agak pendek.

Cara:

-Masukkan air berwarna ke dalam botol / kelalang kon.

-Masukkan penyedut minuman. Tutup mulut botol / kelalang kon menggunakan gabus atau plastisin. Pastikan tiada sebarang ruang udara di sekeliling penyedut minuman.

-Hembuskan udara ke dalam penyedut minuman selama beberapa saat. (jika penyedut minuman panjang, perlu hembus dengan lebih kuat & lama)

-Dengan pantas, alihkan mulut daripada penyedut minuman dan perhatikan apa yang berlaku.

Bagaimanakah air boleh terpancut ke atas?

Penerangan:

Apabila udara dalam penyedut minuman dihembus keluar ke bawah, tekanan udara dalam penyedut minuman menjadi rendah. Tekanan udara dalam botol / kelalang kon yang lebih tinggi akan menolak air masuk ke dalam penyedut minuman dan keluar ke atas.  

*boleh juga guna air kotak

 Lihat videonya DI SINI 

9. Cepat Minum!

(Pertandingan minum air menggunakan 2 straw)

Bahan diperlukan: Gelas / bikar, air minuman, 2 batang penyedut minuman

Cara:

-Masukkan air minuman ke dalam gelas.

-Masukkan sebatang penyedut minuman ke dalam air.

-Letakkan sebatang lagi penyedut minuman di sebelah penyedut minuman pertama di mana hujungnya diletakkan di bahagian luar.

-Minum dengan menggunakan 2 penyedut minuman tersebut.

-Berikan ganjaran kepada pelajar yang paling cepat dapat menghabiskan air dalam gelas. 

Mengapakah air tidak dapat masuk ke dalam penyedut minuman?

Bagaimanakah caranya untuk minum menggunakan 2 penyedut minuman itu?

Penerangan:

Walaupun udara dalam penyedut minuman pertama disedut keluar, udara dari luar akan masuk melalui penyedut minuman yang kedua. Tekanan udara menjadi seimbang.

Untuk minum menggunakan penyedut minuman tersebut, tutup hujung bawah penyedut minuman kedua menggunakan jari ataupun tutup hujung atas (dalam mulut) menggunakan lidah.

Udara dari dalam penyedut minuman disedut keluar. Tekanan udara dalam penyedut minuman menjadi rendah. Tekanan udara di luar yang lebih tinggi akan menolak air masuk ke dalam penyedut minuman.

10. Semburan kabus (straw atomizer)

Bahan diperlukan: Bikar, air berwarna, penyedut minuman

Cara:

-Masukkan air ke dalam bikar

-Guntingkan penyedut minuman di bahagian tengah sehingga hampir putus. Bengkokkan penyedut minuman sebanyak 90^o.

-Masukkan penyedut minuman ke dalam air.

-Hembuskan udara ke dalam penyedut minuman yang berada di bahagian atas.

Bagaimanakah titisan cecair yang keluar terhasil?

Penerangan:

Apabila udara di bahagian atas dihembus dengan laju, kawasan bertekanan rendah terbentuk. Tekanan udara yang lebih tinggi dalam bikar menolak air masuk ke dalam penyedut minuman dan keluar ke atas. Cecair yang keluar di bahagian atas dipecahkan kepada titisan-titisan cecair yang kecil oleh udara yang laju.

Catatan:

*rujukan buku teks Sains ting. 2 (m/s 172) dan video di YouTube menunjukkan aktiviti ini menggunakan 2 batang penyedut minuman.

*akan tetapi, pelajar gagal melakukannya walaupun mencuba banyak kali

*jadi, kami menggunakan 1 batang penyedut minuman sahaja yang digunting di tengah tanpa putus.

*demo ini lebih mudah dilakukan menggunakan penyedut minuman yang lebih pendek.

*penyedut minuman di bahagian atas perlu dihembus dengan kelajuan udara yang tinggi bagi memastikan tekanan udara di bahagian atas betul-betul rendah.

*pertama kali mencubanya dengan pelajar ting.2 tidak berjaya. Kali kedua mencuba, hanya pelajar lelaki yang berjaya. Pelajar ting.4 dapat melakukannya dengan lebih mudah.

Lihat videonya DI SINI 

11. Alamak, pembarisku patah!

Bahan diperlukan: Pembaris kayu, kertas surat khabar (besar)

Cara:

-Hamparkan sekeping kertas suratkhabar di atas meja / sebarang permukaan rata.

-Letakkan sebahagian pembaris kayu di bawah kertas suratkhabar, sebahagian lagi ‘tergantung’ di tepi meja.

-Gosok kertas suratkhabar bagi mengeluarkan semua udara yang berada di bawahnya.

-Dengan pantas, tekan pembaris kayu yang tergantung di tepi meja.

sumber: YouTube 

Mengapakah pembaris kayu patah?

Penerangan:

Setelah semua udara dikeluarkan dari bawah kertas suratkhabar, tekanan udara yang tinggi di atas menekan kertas suratkhabar tersebut serta pembaris yang berada di bawahnya. Disebabkan satu hujung pembaris ‘ditekan’ oleh udara, apabila hujung yang satu lagi ditekan, maka pembaris tersebut akan patah.

Lihat videonya DI SINI  

12. Tikar atmosfera (atmospheric mat)

Bahan diperlukan: Tikar atmosfera, bangku kayu

Cara:

-Letakkan & ‘gosokkan’ tikar atmosfera di atas bangku kayu (permukaan rata)

-Angkat tikar atmosfera menggunakan pemegangnya.

sumber: Google Images 

Bagaimanakah bangku kayu boleh diangkat oleh tikar atmosfera yang kecil?

Penerangan:

Semasa tikar atmosfera digosok, semua udara dikeluarkan dari bawah tikar atmosfera. Tekanan udara yang tinggi di atas menekan tikar atmosfera tersebut ke atas permukaan bangku kayu. Apabila tikar atmosfera tersebut diangkat, bangku kayu akan terangkat bersama. 

Lihat videonya DI SINI 

13. Marshmallow mengembang

Bahan diperlukan: Marshmallow, pam vakum.

Cara:

-Masukkan seketul marshmallow ke dalam sebuah bekas yang disambung kepada pam vakum.

-Hidupkan suis pam vakum

Mengapakah marshmallow mengembang?

Penerangan:

Apabila pam vakum dihidupkan, semua udara dikeluarkan dari dalam bekas. Tekanan udara dalam bekas berkurang. Udara yang terkandung dalam marshmallow mempunyai tekanan yang lebih tinggi. Tekanan udara yang tinggi dalam marshmallow menolak permukaan marshmallow menyebabkannya mengembang.

Lihat videonya DI SINI 

14. Belon udara panas.

Bahan diperlukan: Belon, besen berisi air panas, botol kaca / kelalang kon

Cara:

-Masukkan botol kaca / kelalang kon dalam sebuah besen berisi air panas.

-Letakkan sebiji belon di mulut botol / kelalang kon.

www.andybrain.com

Bagaimanakah belon boleh mengembang?

Penerangan:

Air panas meningkatkan suhu udara dalam kelalang kon. Zarah-zarah udara bergerak dengan lebih laju dan bergerak menjauhi antara satu sama lain. Udara dari dalam kelalang kon akan keluar dan masuk ke dalam belon. Udara panas yang bertekanan tinggi akan menolak dinding belon menyebabkan belon mengembang.

15. Kemekkan tin (crushing can)

Bahan diperlukan: Tin aluminum, penunu Bunsen, besen, ais

Cara:

-Masukkan sedikit air ke dalam tin aluminium.

-Panaskan tin aluminium sehingga air mendidih dan bertukar menjadi wap.

-Tin yang panas dimasukkan ke dalam besen yang berisi ais.

Mengapakah tin menjadi kemek selepas direndam dalam ais?

Penerangan:

Semasa pemanasan, udara dalam tin mengembang. Zarah-zarah udara bergerak dengan lebih laju dan meningkatkan tekanan udara dalam tin. Apabila tin direndam dalam ais, udara dalam tin mengecut (compressed), zarah-zarah bergerak mendekati satu sama lain. Tekanan udara dalam tin menjadi rendah. Tekanan udara yang lebih tinggi di luar menekan permukaan luar tin menyebabkan tin menjadi kemek.

16. Telur jatuh lubang.

Bahan diperlukan: Botol kaca / kelalang kon, telur rebus, kertas kecil, mancis.

Bagaimanakah cara untuk memasukkan telur ke dalam botol?

Cara:

-Kupas kulit telur. Pastikan mulut botol kaca / kelalang kon lebih kecil daripada saiz telur.

-Bakar sekeping kertas kecil dan masukkan ke dalam botol. 

-Letakkan telur di mulut botol. 

www.teachersource.com

Bagaimanakah telur boleh jatuh ke bawah walaupun saiznya lebih besar daripada mulut botol?

Penerangan:

Semasa kertas terbakar, udara dalam botol mengembang. Zarah-zarah udara bergerak menjauhi antara satu sama lain. Udara dari dalam botol keluar dengan laju menyebabkan telur bergetar. Setelah api padam, suhu dalam botol menurun, zarah-zarah udara mengecut (compressed). Tekanan udara dalam botol menjadi rendah. Tekanan udara yang lebih tinggi di luar menekan telur untuk masuk ke dalam botol.

Lihat videonya DI SINI 

17. Belon jatuh gaung

Bahan diperlukan: Belon, botol kaca / kelalang kon, kertas kecil, mancis, penyedut minuman.

Cara:

-Isikan air ke dalam belon (saiz besar sedikit daripada mulut kelalang kon). Jangan terlalu besar.

-Nyalakan sekeping kertas dan masukkan ke dalam kelalang kon.

-Letakkan belon berisi air di atas kelalang kon.

Bagaimanakah belon boleh jatuh ke dalam kelalang kon?

Penerangan:

(sama seperti demo #16)

Semasa kertas terbakar, udara dalam kelalang kon mengembang. Zarah-zarah udara bergerak menjauhi antara satu sama lain. Udara dari dalam kelalang kon keluar dengan laju menyebabkan belon bergetar. Setelah api padam, suhu dalam kelalang kon menurun, zarah-zarah udara mengecut (compressed). Tekanan udara dalam kelalang kon berkurang. Tekanan udara yang lebih tinggi di luar menekan belon untuk masuk ke dalam botol.

Bagaimanakah caranya untuk mengeluarkan kembali belon tersebut?

Jika kita cuba mengeluarkan belon tersebut, ia akan tersekat di mulut kelalang kon. Keadaan ini menghalang udara luar daripada masuk ke dalam kelalang kon. Untuk mengeluarkannya dengan mudah, kita perlu meningkatkan tekanan udara dalam kelalang kon.

Jadi, bagaimanakah caranya untuk meningkatkan tekanan udara dalam kelalang kon?

Masukkan sebatang penyedut minuman ke dalam kelalang kon. Walaupun belon tersekat di mulut kelalang kon, udara dari luar akan masuk ke dalam melalui penyedut minuman dan menolak belon keluar. 

Catatan:

*sekiranya api kertas telah terpadam tetapi belon masih belum jatuh ke bawah, ulang semula eksperimen, gunakan kertas yang lebih besar sedikit.

*sebelum itu, biarkan dulu kelalang kon tadi seketika bagi memastikan karbon dioksida yang ada dalam kelalang kon keluar dan oksigen masuk ke dalam (bagi membantu pembakaran) ataupun guna saja kelalang kon yang lain. 

Lihat videonya DI SINI 

Rumusan:

1. Tekanan udara bertindak ke semua arah.

2. Tekanan udara bertambah apabila suhu bertambah.

3. Tekanan udara berkurang apabila isipadu bertambah. 

*Rujuk DI SINI untuk Aplikasi Tekanan Udara

 Rujukan video di YouTube: 

 Air Pressure - Demos by Jared