PENGETAHUAN PEDAGOGI ISI KANDUNGAN (PIPK) KURIKULUM SAINS

SEKOLAH RENDAH

PCK 2 : Tujahan, Apungan dan Tenggelam.

Objektif :

Untuk menyiasat keadaan yang sesuai bagi tujahan, apungan dan tenggelam.

Pengenalan :

Sebuah badan yang terendam di air ditindak oleh beberapa daya. Pertama ialah berat

atau jisim badan itu sendiri yang dianggap bertindak kea rah bawah pada gravity dan

kedua ialah ( daya tujah yang bertindak ke atas) daya-daya hidrostatik yang dianggap

bertindak pada pusat ketimbulan B.

Daya tujah adalah satu daya yang menghasilkan tolakan ke atas terhadap suatu objek

yang berada dalam air. Tidak mengira sama ada objek tersebut berada didalam

permukaan air atau tenggelam ke dalam permukaan air.

Objek yang mempunyai ketumpatan kurang daripada ketumpatan cecair yang

mengapunginya, daya tujah ke atas akan menyebabkan objek tersebut terapung di atas

permukaan cecair. Walaubagaimanapun, jika objek tersebut lebih tumpat daripada

cecair yang mengapunginya, daya tujah ke atas tetap wujud tetapi objek tersebut tidak

akan timbul sebaliknya akan tenggelam ke bawah kerana magnitud daya tujah yang

bertindak ke atas tidak cukup untuk mengatasidaya yang dihasilkan oleh berat objek.

Prinsip Archimedes

Prinsip Archimedes telah digunakan oleh manusia sejak hamper 3000 tahun yang lalu

di mana Archimedes

Daya hasil daripada berat objek

Daya tujah yang bertindak ke atas

(212–287 B.C.) telah memperkenalkan prinsip keapungan (bouyancy) yang telah

digunapakai hingga ke hari ini. Leonardo da Vinci (1452-1519) telah merekabentuk dan

membina kunci terusan berkebuk (chambered canal lock) yang pertama di Milan.

Selepas era da Vinci, pengetahuan hidraul berkembang dengan pesat melalui Galileo,

Torricelli, Pascal, Newton, Pitot, Bernoulli dan Euler.Walaupun teori yang diutarakan

oleh saintis-saintis yang disebutkan di atas disahkan melalui ujikaji-ujikaji atau

eksperimen, tetapi masih wujudpertikaian di antara aspek teori dan praktikal.

D’Alembert (1744)menyatakan, “....... teori bendalir mestilah didasarkan dari

eksperimen.”Isipadu suatu pepejal tak sebentuk boleh didapati dengan menentukan

kehilangan berat ketara apabila jasad tersebut direndam atauditenggelamkan

sepenuhnya di dalam cecair yang diketahui ketumpatanbandingannya. Ketumpatan

bandingan sesuatu cecair boleh ditentukan dengan cara melihat jarak dalam

keapungan hydrometer. Kegunaan prinsipini selanjutnya termasuklah mengenai

masalah umum keapungan dan rekabentuk senibina kapal. Prinsip Archimedes

menyatakan bahawa sesuatu jasad yang tenggelam secara penuh atau sebahagian

sahaja di dalam suatu cecair,ianya akan mengalami daya tujah (upthrust) yang

bertindak ke atas. Nilai tujahan ini adalah sama nilainya dengan berat isipadu bahagian

cecair atau bendalir yang teranjak.

F=ma   

F= Daya (sama ada ke atas atau ke bawah)

m= Jisim cecair yang disesarkan.

a= Isi padu kuboid.

Ringkasnya prinsip archimedes adalah daya tujah ke atas sama dengan berat yang

hilang atau berat cecair yang disesarkan. Terdapat tiga faktor utama yang 

mempengaruhi daya tujah. Pertama, isipadu jasad yang lebih besarkan menghasilkan

daya tujah yang lebih besar. Kedua ialah kekuatan medan graviti. Medan graviti yang

kuat akan menghasilkan daya tujahyang lebih besar. Ketiga ialah, ketumpatan cecair.

Cecair yang lebih tumpat akan menghasilkan daya tujah yang lebih besar.

Hukum Keapungan :1. Suatu jasad yang terendam di dalam suatu bendalir akan menimbulkan

daya yang sama besar dengan berat bendalir yang disesarkan/ dianjakkan.2. Suatu jasad yang terapung akan menyesarkan sejumlah bendalir seberat

jasad itu sendiri.3. Daya keapungan( upthrust) selalu bertindak kearah memugak, bertindak

melalui pusat tekanan(hp) bendalir yang disesarkan.

Bahan – bahan :

2 silinder penyukat, larutan garam, 2 biji telur, air paip, 2 besen dan 5 biji bola plastisin (

50 g setiap satu)

Aktiviti : Menyiasat Kenapa Jasad Terapung atau Tenggelam Di Dalam Cecair

Prosedur :

1. Dua silinder penyukat diisi, di mana satu silinder mengandungi larutan garam

manakala satu silinder lagi mengandungi air paip. Telur diletakkan ke dalam

kedua-dua bekas dan pemerhatian dibuat.

2. Tiga bola plastisin diambil, setiap satu seberat 50 g. Dua bola plastisin dibentuk

menjadi bentuk perahu. Satu perahu dibuat dengan sisi rendah manakala satu

lagi dibuat dengan sisi tinggi.

3. Kedua-dua perahu dan bola plastisin diletakkan ke dalam besen air yang

mempunyai 34

air. Pemerhatian direkodkan.

4. Dua bola plastisin diambil dan diletakkan secara perlahan-lahan ke dalam kedua-

dua perahu tadi setiap satu. Pemerhatian direkodkan.

5. Inferen dinyatakan untuk setiap pemerhatian.

6. Laporan aktiviti ditulis dengan menggunakan format berikut: Menggenal pasti

masalah, membuat hipotesis, menguji hipotesis, merekod dan menganalisis data

dan kesimpulan

AKTIVITI 1

Pernyataan Masalah :

Adakah cecair yang berlainan jenis dan ketumpatan akan menghasilkan kesan

keapungan yang berlainan?

Hipotesis :

Ketumpatan cecair mempengaruhi keapungan objek.

Pembolehubah

Dimanipulasikan : Ketumpatan cecair

Bergerak balas : Keapungan bola plastisin

Dimalarkan : Jisim bola plastisin

Keputusan

PEMERHATIAN

Air pili + telur Telur tenggelam ke dasar air

pili.

Larutan saline + telur Telur hanya tenggelam di

permukaan air.

Air pili + telur Larutan saline + telur

Inferen

Telur lebih tumpat dari air pili tetapi air pili kurang tumpat berbanding dengan larutan

garam.

Perbincangan :

1. Ketumpatan ialah jisim suatu bahan bagi satu unit isi padu bahan itu.

2. Setiap bahan mempunyai nilai ketumpatan tertentu contohnya ketumpatan air

ialah 1000 kg/m3.

3. Terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi ketumpatan iaitu suhu, bendasing

dan tekanan.

4. Tetapi dalam PIPK ini faktor yang pempengaruhi ialah bendasing kerana garam

telah dimasukkan ke dalam air paip.

5. Bendasing terlarut boleh menambah kepada jisim cecair itu bertambah. Jadi

ketumpatan larutan garam meningkat kerana jisim berkadar terus dengan

ketumpatan apabila isipadu tetap.

6. Telur tenggelam sepenuhnya di dalam air paip kerana telur lebih tumpat

daripada air paip.

7. Namun, telur berada pada pemukaan larutan garam adalah disebabkan oleh

ketumpatan larutan atau cecair yang mempengaruhi daya keapungan telur.

8. Semakin tumpat sesuatu cecair atau larutan, maka ketumpatan cecair tersebut

akan menghasilkan daya tujah air yang lebih kuat dan dapat mengatasi berat

sesuatu objek.

9. Larutan garam menunjukkan bahawa ia mempunyai daya tujah yang tinggi

hingga telur tersebut tidak tenggelam sepenuhnya.

10.Manakala air paip yang mempunyai ketumpatan yang kurang menyebabkan

daya tujah air paip tidak mampu untuk mengatasi berat objek, seterusnya

menyebabkan objek tenggelam sepenuhnya.

Kesimpulan :

Ketumpatan cecair mempengaruhi daya keapungan telur. Hipotesis diterima.

AKTIVITI 2

Pernyataan masalah :

Adakah bentuk dan ketinggian sisi perahu mempengaruhi keapungan perahu tersebut?

Hipotesis :

Semakin tinggi sisi perahu semakin tinggi daya keapungan perahu.

Pembolehubah

Dimanipulasikan : Bentuk dan ketinggian sisi

Bergerak balas : Keapungan bola plastisin

Dimalarkan : Jisim bola plastisin

Keputusan:

PEMERHATIAN INFERENS

Perahu

sisi rendah

Perahu terapung tetapi apabila 50 g

bola platisin diletakkan di dalam

perahu, perahu tenggelam

sepenuhnya ke dalam dasar bikar

kerana tebing perahu di masuki air.

Oleh kerana perahu sisi rendah, maka

apabila terdapat muatan yang berat, sisi

perahu tidak dapat menampung atau

menghalang air masuk menyebabkan

perahu karam. Sisi perahu yang rendah

menyebabkan perahu karam walaupun

pada awlanya perahu terapung di atas

air.

Perahu

sisi tinggi

Perahu terapung dalam bikar.

Apabila bola plastisin 50 g

diletakkan, sisi perahu tenggelam

sedikit tetapi perahu masih berada

dalam keadaan terapung. Tidak

terdapat kemasukan air ke dalam

perahu.

Disebabkan sisi perahu yang tinggi,

walaupun terdapat muatan yang

dimasukkan, perahu masih mampu

untuk menampung berat bebola 50 g.

sisi yang tinggi menyebabkan perahu

tidak karam seperti perahu sisi rendah.

Bola

plastisin

Bebola plastisin tenggelam sebaik

sahaja diletakkan di atas

Memandangkan bentuk bebola plastisin

yang bulat dan tidak mempunyai tapak

50 g permukaan air.

yang luas untuk menghasilkan daya

tujah yang tinggi maka bebola plastisin

tenggelam.

Inferen Keseluruhan:

Bentuk amat mempengaruhi keapungan sesuatu objek kerana berat yang sama tetapi

berlainan bentuk menyebabkan terdapat tiga keadaan yang berbeza berlaku.

Perahu sisi rendah

(terapung)

Perahu sisi tinggi

(terapung)

Bola plastisin(tenggelam)

Bola plastisin(tenggelam)

Perahu sisi tinggi

(terapung)

Perahu sisi rendah

(tenggelam)

Perbincangan:

1. Dengan menggunakan jisim plastisin yang sama iaitu plastisin 50g, tiga objek

dibentuk iaitu bebola sfera, perahu bersisi rendah dan perahu bersisi tinggi.

2. Bebola plastisin yang berbentuk sfera terus tenggelam kedalam air, manakala

perahu masih terapung.

3. Apabila perahu di tambah dengan jisim yang sama iaitu 50 g lagi, perahu bersisi

rendah telah tenggelam manakala perahu bersisi tinggi masih lagi terapung di

permukaan air.

4. Bentuk amat mempengaruhi keapungan sesuatu objek walaupun berat yang

sama tetapi bentuk yang berlainan menyebabkan terdapat tiga keadaan yang

berbeza berlaku.

Kesimpulan :

Bentuk dan ketinggian sisi objek mempengaruhi keapungan sesuatu objek. Hipotesis

diterima.

SOALAN

1. Mengapakah objek boleh terapung atau tenggelam di dalam cecair?

Setiap objek mempunyai ketumpatannya masing-masing. Jika cecair lebih tumpat

daripada objek, maka objek akan terapung kerana terdapat daya tujahan yang

bertindak daripada cecair. Sebaliknya, jika objek lebih tumpat daripada cecair maka

objek tersebut akan tengelam kerana daya tujahan cecair tidak mampu untuk

mengatasi berat objek.

2. Bolehkah objek yang lebih tumpat daripada air terapung? Jelaskan.

Objek yang lebih tumpat daripada air akan tenggelam kerana daya

tujahan cecair tidak mampu untuk mengatasi berat objek tetapi terdapat juga faktor

lain yang membolehkan objek itu terapung. Contohnya ialah bentuk objek. Ini dapat

dilihat melalui aktiviti 2 dimana apabila kedua-dua perahu yang berbeza tetapi

mempunyai ketumpatan sama dan ketinggian sisinya yang berbeza dimasukkan

bola plastisin, perahu bersisi rendah akan tenggelam namun perahu bersisi tinggi

masih lagi terapung. Jadi, objek yang lebih tumpat boleh terapung jika bentuknya

diubah suai.

3. Nyatakan faktor yang mempengaruhi keapungan objek.

- Bentuk, jika bentuk objek terdapat rongga ruang udara atau berbentuk perahu

yang mempunyai sisi maka objek tersebut mampu untuk terapung tetapi jika

bentuknya bulat dan padat maka objek itu akan tenggelam.

- Berat juga mempengaruhi keapungan objek. Jika objek tersebut semakin berat

maka semakin mudah untuk ia tenggelam. Ketumpatan juga mempengaruhi

daya keapungan objek di mana jika cecair lebih tumpat dari objek maka objek

akan timbul tetapi jika cecair kurang tumpat dari objek maka objek akan

tenggelam.

SOALAN MASTERI PENGETAHUAN DAN KEMAHIRAN

1. Di akhir aktiviti ini jawab soalan berikut.

a. Apakah yang telah anda pelajari daripada aktiviti ini?

Pengetahuan saya tentang topik ini, iaitu daya tujah, keapungan dan

tenggelam menjadi lebih mendalam. Terdapat tiga faktor utama yang

mempengaruhi keapungan di dalam aktiviti ini iaitu ketumpatan cecair

dimana cecair yang lebih tumpat akan menyebabkan objek timbul

manakala jika ketumpatan cecair kurang daripada objek maka objek akan

tengelam.

Bentuk, saiz dan berat juga mempengaruhi keapungan sesuatu objek.

Objek yang sama berat dan ketumpatan tetapi saiz yang berlainan akan

menghasilkan daya keapungan yang berbeza.

b. Bahagian manakah dalam Kurikulum Sains Sekolah Rendah diajar topik

ini?

Tahun 1- Tema mengenai “Mempelajari Benda Hidup” (Learning about

Living Thing)

Mengenai mengenal pasti objek yang timbul dan tengelam.

c. Bincangkan bagaimana anda menggunakan aktiviti ini dalam

pembelajaran dan pengajaran?

Saya akan meminta murid untuk mengumpul objek yang berbeza

terdapat di kawasan sekeliling seperti pembaris, pensel, pemadam, guli,

batu, dan sebagainnya.

Murid dikehendaki untuk meramal objek manakah yang akan tenggelam

dan timbul.

Selepas membuat ramalan, murid-murid diberi peluang untuk

menjalankan aktiviti bagi menguji ramalan yang dibuat dengan

meletakkan objek-objek tersebut ke dalam besen yang mengandungi air.

Kemudian, saya menjelaskan kepada murid-murid di akhir sesi

pembelajaran bojek manakah akan tenggelam dan timbul supaya murid

lebih faham.

d. Apakah peranan guru dalam hal aktiviti ini?

Guru sebagai pembimbing di dalam aktiviti ini, guru harus membimbing

murid-murid untuk menjalankan aktiviti ini dengan cara yang betul.

Guru juga sebagai rujukan kepada murid-murid, sekirannya murid-murid

terdapat pertanyaan, guru harus menjelaskan kepada mereka.

Rujukan:

1. http://apl.aip.org/resource/1/applab/v92/i23/p231105_s1?isAuthorized=no

2. http://wiki.answers.com/Q/What_is_the_meaning_of_density