2.2 Tekanan Atmosfera 2021 jwpn

FIZIK TINGKATAN 5

TEKANAN

2.2 TEKANAN ATMOSFERA

2.2 TEKANAN ATMOSFERA

STANDARD PEMBELAJARAN

Murid boleh:
2.2.1 Memerihalkan tekanan atmosfera

2.2.2 Berkomunikasi tentang nilai tekanan atmosfera

2.2.3 Menyelesaikan masalah dalam kehidupan harian
yang melibatkan pelbagai unit tekanan

2.2.4 Memerihalkan kesan tekanan atmosfera ke atas
objek pada altitud tinggi dan aras kedalaman di
bawah laut.

• Gambar foto
menunjukkan sebuah
pengangkat kepingan
kaca yang menggunakan
penyedut getah yang
besar. Bagaimanakah
tekanan atmosfera
diaplikasikan dalam
penggunaan penyedut
getah tersebut?





Tekanan
Atmosfera

Tekanan atmosfera ialah
tekanan yang disebabkan oleh

berat lapisan udara yang
bertindak ke atas permukaan

bumi

• Bumi dikelilingi oleh lapisan udara
yang tebal yang terdiri daripada
pelbagai jenis gas.

• Lapisan udara ini mempunyai berat
dan mengenakan tekanan ke atas
permukaan bumi dan semua objek
yang berada di dalamnya

• Oleh itu, semua objek yang berada
di permukaan bumi mengalami
tekanan atmosfera.

Aktiviti 1 Tujuan: Membincangkan tekanan atmosfera dari aspek berat
udara yang bertindak ke atas objek di permukaan bumi.

1. Isi sebiji gelas dengan air sehingga hamper
penuh. Letakkan sekeping kadbod di atas
gelas. Dengan disokong oleh kadbod di atas
gelas, perlahan-lahan terbalikkan gelas.
Lepaskan tangan yang menyokong kadbod
dengan perlahan.

Pemerhatian: Air tidak tumpah

Penerangan pemerhatian:

Daya paduan disebabkan oleh tekanan
atmosfera bertindak ke atas
permukaan kadbod lebih besar
daripada berat air dalam gelas.



2. Isi sebuah botol plastik kosong dengan air panas sehingga
seperempat penuh. Ketatkan penutup botol dengan segera dan
tuangkan air sejuk ke atas boto itu. Tunggu sebentar

Pemerhatian: Botol kemek.

Penerangan pemerhatian:

• Stim daripada air mendidih

menolak udara daripada botol.
• Penutup elakkan udara luar dari masuk ke dalam botol.
• Apabila air sejuk dituangkan ke atas botol, stim

mengalami kondensasi ke air dan wujudkan keadaan
separa vakum dalam botol. Tekanan atmosfera di luar
yang lebih tinggi menekan botol.



Manusia hidup di daratan dan dikelilingi
oleh udara. Terangkan kewujudan
tekanan atmosfera ke atas manusia dari
aspek berat udara di atasnya.

• Udara bukan semata2 ruang kosong –
ia mempunyai zarah yang ada jisim
dan sentiasa bergerak.

• Disebabkan udara ada jisim, daya
graviti Bumi menariknya dan
memberikannya berat .

• Disebabkan berat udara, molekul2
udara sentiasa menghentam objek
dan mengenakan tekanan.

Aktiviti 1 Tujuan: Membincangkan tekanan atmosfera dari aspek berat
udara yang bertindak ke atas objek di permukaan bumi.

Berapakah tekanan atmosfera pada aras laut?

1.03 x 105 N/m2

Berapakah berat udara yang menekan badan
per 1 m2?

1.03 x 105 N atau 103,000 N

Mengapa badan kita tidak dihimpit oleh
tekanan atmosfera yang besar?

Kebanyakan cecair dalam badan
kita dianggarkan berada dalam
tekanan yang sama dengan
tekanan atmosfera di sekeliling
kita.



Aktiviti 2 Tujuan: Alat untuk mengukur tekanan atmosfera

Nilai Tekanan Atmosfera

• Nilai tekanan atmosfera boleh ditentukan
menggunakan barometer merkuri.

• Sebuah barometer merkuri terdiri
daripada sebatang tiub kaca kira-kira 1
meter panjang yang mengandungi
merkuri.

Aktiviti 2 Tujuan: Alat untuk mengukur tekanan atmosfera

• Pada awalnya, tiub kaca
itu diisi dengan merkuri
sehingga penuh dan
ditutup dengan penutup
seperti yang ditunjukkan
dalam Rajah 2.10(a).

• Kemudian, tiub kaca itu
diterbalikkan dan
hujungnya direndam ke
dalam mangkuk berisi
merkuri seperti yang
ditunjukkandalam Rajah
2.10(b).



Aktiviti 2 Tujuan: Alat untuk mengukur tekanan atmosfera

1. Barometer Merkuri

Barometer Merkuri (Fortin) mengandungi merkuri yang
terkandung di dalam sebua tiub. Tiub itu diterbalikkan ke
dalam sebuah bekas yang mengandungi merkuri. Aras
merkuri akan jatuh sehingga ke aras h = 76 cm dari
permukaan merkuri dalam bekas

Mengapa aras merkuri tidak jatuh seterusnya?

Tekanan atmosfera menyokong merkuri.

Namakan tekanan yang bertindak di A. Tekanan atmosfera
Namakan tekanan yang bertindak di B.
Berapakah tekanan di C? Terangkan Tekanan merkuri
Bandingkan tekanan di A dan B.
0 (vakum)

Tekanan di A = tekanan di B

Aktiviti 2 Tujuan: Alat untuk mengukur tekanan atmosfera

1. Barometer Merkuri Lengkapkan:

Tekanan atmosfera (A) = tekanan di Merkuri (B)
Tekanan atmosfera = 76 cm Hg

Jika ketumpatan merkuri ialah 1.36 x 104 kg m-3 dan pecutan
disebabkan gravity ialah 10 N/kg, hitung tekanan atmosfera
dalam uni Pascal.

P = 1.36 x 104 x 10 x 0.76 = 1.03 x 105 Pa
Berapa tekanan di X dalam cm Hg? 76 + 14 = 90 cm Hg

Ketumpatan air ialah 1000 kg m-3.
Jika barometer dibuat menggunakan
air, berapakah panjang turus air?

P = 1.03 x 105 = ρgh = 1000 x 10 x h
h = 10.3 m

Aktiviti 2 Tujuan: Alat untuk mengukur tekanan atmosfera

1. Barometer Merkuri

Ketinggian, h tidak berubah apabila:

(a) diameter tiub kaca …b…e…rt…am……ba…h……
(b) tiub kaca …c…on…d…o…n…g …
(c) tiub kaca semakin …d…it…ol…a…k ke dalam bekas
(d) tiub kaca …d…in…ai…k…ka…n… lebih tinggi di dalam bekas
(e)kuantiti merkuri di dalam bekas d…i…ta…m…b…a.h.
Tinggi, h akan b…e…r…ku…r…an…g.... apabila:

(a) ruang vakum di dalam tiub kaca dipenuhi gas
(b) barometer dibawa ke gunung.

Tinggi, h akan …b…e…rt…a…m…ba…h.. apabila barometer

direndamkan secara perlahan ke dalam air.

Aktiviti 2 Tujuan: Alat untuk mengukur tekanan atmosfera

• Tekanan atmosfera yang bertindak ke
atas permukaan merkuri dalam mangkuk
menyokong turus merkuri itu

• Ketinggian turus merkuri bergantung
pada magnitud tekanan atmosfera

• Nilai tekanan atmosfera dinyatakan
dalam sebutan nilai ketinggian turus
merkuri itu

• Jika nilai ketinggian turus merkuri,
h = 760 mm, maka tekanan atmosfera,
Patm = 760 mm Hg.

Barometer Fortin

• Barometer Fortin seperti ialah
barometer merkuri yang boleh
mengukur tekanan atmosfera
dengan kejituan yang tinggi.

• Barometer Fortin mempunyai
ketinggian hampir satu meter

• Alat ini biasanya digunakan
untuk mengukur tekanan
atmosfera di pusat kaji cuaca.

Aktiviti 2 Tujuan: Alat untuk mengukur tekanan atmosfera

2. Barometer Aneroid

(a) Kotak besi separa vakum mengembang dan mengecut
mengikut perubahan tekanan atmosfera.

(b) Apabila tekanan atmosfera berkurang, kotak tersebut

akan …m…e…n…g…e…m…b..ang

(c) Apabila tekanan atmosfera meningkat, kotak tersebut akan

…m…e…n…g…em…..pis

(d)Pergerakan kecil kotak itu akan dibesarkan oleh sistem tuas
yang disambungkan kepada penunjuk skala.

(e)Barometer aneroid boleh digunakan sebagaia…l…ti…m…e…te…r…..

oleh pendaki gunung untuk menentukan altitud.

(f) Barometer aneroid juga boleh digunakan sebagai

al…ti…m…e…t…e…r … di dalam kapal terbang kerana tekanan atmosfera

berubah dengan ketinggian. Semakin rendah tekanan

atmosfera, semakin …ti…n…g…g…i … kedudukan kapal terbang.



Perbezaan antara barometer Fortin dengan barometer Aneroid

Barometer Fortin Barometer Aneroid
Nilai tekanan atmosfera
Nilai tekanan atmosfera ditentukan oleh perubahan isi
ditentukan oleh perubahan padu kotak logam separa vakum
Saiz kecil dan mudah alih
ketinggian turus merkuri
Memberikan bacaan tekanan
Saiz besar dan sukar untuk atmosfera secara langsung
dibawa ke mana-mana
Kejituan lebih rendah, sehingga
Mengambil masa yang lebih ±
lama untuk memberikan

bacaan tekanan atmosfera

Kejituan lebih tinggi,
sehingga ± 0.1 mm Hg

Aktiviti 3 Tujuan: Menyelesaikan masalah dalam kehidupan harian yang
melibatkan pelbagai unit tekanan

• Unit S.I. bagi tekanan ialah pascal (Pa)
• Namun, unit tekanan yang lain masih boleh digunakan dalam

pelbagai bidang

• pascal (Pa)
• mm Hg
• m H2O
• milibar (mbar)

• Unit S.I. bagi tekanan • Unit manometrik bagi tekanan
• Digunakan dalam bidang sains
• Nilai tekanan perlu dinyatakan • Digunakan dalam bidang
perubatan, meteorologi,
dalam unit Pa sebelum diganti ke penerbangan dan sains
dalam rumus Fizik
• Tekanan atmosfera di puncak • Tekanan darah 120/80 yang dicatat
Gunung Kinabalu ialah kira-kira oleh doktor adalah dalam unit mm
60 000 Pa Hg

Pascal (Pa) UNIT mm Hg
m H2O
TEKANAN Milibar (mbar)
• Suatu unit metrik
• Unit metrik yang kecil
• Digunakan untuk tekanan air
dalam laut, takungan air dan • Digunakan dalam bidang
empangan meteorologi

• Tekanan air dalam Empangan • Setara dengan unit hektopascal
Bakun ialah 150 m H2O (hPa)

• 1 milibar = 1 hPa

• Tekanan atmosfera ialah 1 013
mbar

Aktiviti 3 Tujuan: Menyelesaikan masalah dalam kehidupan harian yang
melibatkan pelbagai unit tekanan

Aktiviti 3 Tujuan: Menyelesaikan masalah dalam kehidupan harian yang
melibatkan pelbagai unit tekanan

1.Hitung tekanan udara terangkap dalam setiap kes. Diberi tekanan
atmosfera = 76 cm Hg. Guna unit cm Hg dan mm Hg)

Patm

PHg PAir

PAir PHg PAir Patm

Patm Patm = Pair
Pair = 76 cm Hg
Pair = Patm + PHg Patm = Pair + PHg = 760 mm Hg

Pair = 76 + 15 Pair = Patm - PHg
= 91 cm Hg
= 910 mm Hg Pair = 76 - 15
= 61 cm Hg = 610 mm Hg

Aktiviti 3 Tujuan: Menyelesaikan masalah dalam kehidupan harian yang
melibatkan pelbagai unit tekanan

2. Rajah menunjukkan susunan radas
yang digunakan untuk mengukur
tekanan atmosfera. Kira tekanan di titik
Q dalam unit cm Hg, mm Hg dan Pa.

75 + 15 = 90 cm Hg = 900 mm Hg
P = ρgh ρ = 1.36 x 104 g = 9.81 h = 0.9 m
P = 1.36 x 104 x 10 x 0.90 = 1.22 x 105 Pa

Aktiviti 3 Tujuan: Menyelesaikan masalah dalam kehidupan harian yang
melibatkan pelbagai unit tekanan

3.Rajah menunjukkan barometer merkuri.
Gas X terperangkap di dalam tiub kaca.
Jika ketinggian turus merkuri ialah 40 cm
Hg dan tekanan atmosfera ialah 75 cm Hg,
hitung tekanan yang bertindak oleh gas X
dalam tiub.

75 – 40 = 35 cm Hg

Aktiviti 3 Tujuan: Menyelesaikan masalah dalam kehidupan harian yang
melibatkan pelbagai unit tekanan

4. Tekanan maksimum yang boleh ditahan oleh sebuah
tembok di tepi laut ialah 3.6 x 105 Pa. Berapakah
tekanan maksimum itu dalam unit m H2O? [ketumpatan
air, ρ = 1.00 x 103 kg m-3 dan g = 9.81 m s-2]

Pmaksimum = 3.6 x 105 Pa
ketumpatan air, ρ = 1.00 x 103 kg m-3

P = ρgh
h = P = 3.6 x 105 .

ρh 1 x 103 x 9.81
= 36.7 m

Tekanan maksimum, P = 36.7 m H2O

Aktiviti 3 Tujuan: Menyelesaikan masalah dalam kehidupan harian yang
melibatkan pelbagai unit tekanan

5. Berapakah tekanan sebenar pada kedalaman 125 m di dalam sebuah

empangan? Nyatakan jawapan anda dalam unit m H2O dan Pa.
[Tekanan atmosfera = 10.3 m H2O ,
ketumpatan air, ρ = 1.00 x 103 kg m-3 dan g = 9.81 m s-2]

P = Patm + Pair h = 125 m Patm
P = 10.3 + 125 Pair

= 135.3 m H2O

ρ = 1.00 x 103 kg m-3
h = 135.3 m g = 9.81

P = ρgh = 1000 x 9.81 x 135.3
= 1,327,293 Pa
= 1.33 x 106 Pa

Aktiviti 4 Tujuan: Mengkaji kesan tekanan atmosfera pada altitude tinggi
1.Lengkapkan jadual berikut.

Ketinggian / m Tekanan atmosfera
/ Pa
Aras laut
100 000 Pa
5600 m 50 000 Pa
11 000 m
Angkasa lepas 25 000 Pa
sifar

Daripada jadual itu, nyatakan hubungan

antara altitude dengan tekanan atmosfera. Tekanan atmosfera berkurang
Dengan mempertimbangkan berat udara dengan ketinggian

pada altitud yang berlainan, terangkan
sebab tekanan atmosfera adalah berlainan
pada altitud yang berlainan.

Aktiviti 4 Tujuan: Mengkaji kesan tekanan atmosfera pada altitude tinggi

Dengan mempertimbangkan berat udara
pada altitud yang berlainan, terangkan
sebab tekanan atmosfera adalah berlainan
pada altitud yang berlainan.

• Pada altitude yang tinggi,
ketumpatan dan suhu udara
rendah.

• Oleh itu perlanggaran antara
molekul udara berkurang.

• Maka tekanan atmosfera
rendah.

Kesan Tekanan
Atmosfera pada Altitud
Tinggi dan Kesan
Tekanan pada Aras
Kedalaman Lampau di
Bawah Permukaan Laut

Aktiviti 4 Tujuan: Mengkaji kesan tekanan atmosfera pada altitude tinggi

Kesan Tekanan Atmosfera pada Altitud Tinggi

• Kadar pernafasan meningkat
• Penyerapan oksigen dalam paru-paru

berkurang.
• Kadar metabolism meningkat
• Hilang selera makan
• Dehidrasi
• Fikiran menjadi tidak jelas

Aktiviti 4 Tujuan: Mengkaji kesan tekanan atmosfera pada altitude tinggi

Penyesuaian dan tindakan yang perlu diambil oleh pendaki gunung.

• Membuat persediaan dan latihan fizikal
sebelum mendaki

• Menyediakan peralatan seperti jam tangan
pintar yang boleh mengukur ketinggian altitud,
tekanan darah dan suhu badan

• Mendaki dengan perlahan supaya badan dapat
menyesuaikan diri dengan perubahan tekanan

• Minum air walaupun tidak dahaga bagi
mengelakkan dehidrasi

Aktiviti 4 Tujuan: Mengkaji kesan tekanan atmosfera pada altitude tinggi

Penyesuaian dan tindakan yang perlu diambil dalam kapal terbang

Mengapa tekanan dalam kabin
kapalterbang yang terbang pada altitud
tinggi mesti ditetapkan pada tekanan
atmosfera pada aras laut?

• Semakin tinggi, tekanan
atmosfera semakin rendah.

• Tekanan dalam badan mesti
seimbang dengan tekanan di
dalam kapal terbang.

Aktiviti 4 Tujuan: Mengkaji kesan tekanan atmosfera pada altitude tinggi

Penyesuaian dan tindakan yang perlu diambil dalam kapal terbang

(b)Apakah yang akan berlaku jika salah satu tingkap kapal
terbang pecah secara tiba-tiba. Jelaskan jawapan anda.

• Tekanan di dalam kabin > tekanan atmosfera di luar.
• Semua yang ada di dalam kabin akan keluar

Aktiviti 4 Tujuan: Mengkaji kesan tekanan atmosfera pada altitude tinggi

Penyesuaian dan tindakan yang perlu diambil dalam kapal terbang

Nyatakan penyelesaian dan tindakan lain yang perlu diambil dalam kapal
terbang untuk kurangkan kesan tekanan atmosfera pada altitud tinggi

• Meninggikan tekanan kabin kapal terbang sehingga
sama dengan tekanan pada aras laut

• Mengitar semula udara di dalam kabin supaya segar
dan mengandungi aras oksigen yang mencukupi

• Mengingatkan penumpang minum air yang mencukupi
untuk mengelakkan dehidrasi semasa penerbangan
jarak jauh.

Aktiviti 4 Tujuan: Mengkaji kesan tekanan atmosfera pada altitude tinggi

Angkasa lepas ialah ruang di luar atmosfera bumi. Mengapa
angkasawan perlu memakai sut khas di angkasa lepas?

• Tekanan di angkasa lepas sifar
• Oleh itu tekanan di dalam

badan lebih tinggi
• Merbahaya kerana badan akan

hancur berkecai
• Sut khas perlu supaya tekanan

di dalam persekitaran sut untuk
mengimbangi tekanan di dalam
badan

Aktiviti 4 Tujuan: Mengkaji kesan tekanan atmosfera pada altitude tinggi

Nyatakan tindakan perlu dibuat
pada kapal angkasa yang
membawa angkasawan

• Meninggikan tekanan
kabin kapal angkasa
sehingga hampir sama
dengan tekanan
atmosfera di bumi supaya
angkasawan tidak perlu
pakai sut tekanan
semasa di dalam kabin

• Memasang alat penjana
oksigen untuk bekalkan
oksigen pada
angkasawan.

Aktiviti 5 Tujuan: Mengkaji kesan tekanan pada aras kedalaman lampau
di bawah permukaan laut

Tekanan pada Aras Kedalaman Lampau di
Bawah Permukaan Laut

• Pada aras kedalaman yang semakin lampau di bawah
permukaan laut

• Tekanan air bertambah dengan kedalaman air
• Penambahan kedalaman sebanyak 10 m menyebabkan

peningkatan tekanan air sebanyak 1 atmosfera
• Tekanan yang dialami ialah tekanan air dan tekanan

atmosfera

Aktiviti 5 Tujuan: Mengkaji kesan tekanan pada aras kedalaman lampau
di bawah permukaan laut

Kesan ke atas manusia dalam
keadaan aras kedalaman
lampau:

• Tisu badan menyerap gas
nitrogen yang berlebihan

• Gas nitrogen melarut ke
dalam darah

• Fikiran menjadi tidak jelas
• Pembentukan gelembung

nitrogen dalam tisu atau
salur darah jika tekanan
dikurangkan dengan terlalu
cepat

Aktiviti 5 Tujuan: Mengkaji kesan tekanan pada aras kedalaman lampau
di bawah permukaan laut

Penyesuaian dan tindakan yang
perlu diambil oleh penyelam

• Membuat latihan fizikal untuk
menyesuaikan badan kepada
persekitaran tekanan tinggi sebelum
menyelam

• Memakai sut penyelam untuk
melambatkan kehilangan haba dari
badan

• Naik semula dengan perlahan ke
permukaan laut supaya gelembung
nitrogen tidak terbentuk di dalam tisu
dan saluran darah

Aktiviti 5 Tujuan: Mengkaji kesan tekanan pada aras kedalaman lampau
di bawah permukaan laut

Penyesuaian dan tindakan yang perlu
diambil dalam sebuah kapal selam

• Badan kapal selam diperbuat
daripada keluli atau titanium
dengan keratan rentas membulat
untuk menahan tekanan
sekeliling yang tinggi

• Tekanan kabin kapal selam
dikawal sehingga hampir sama
dengan tekanan di aras laut
untuk keselesaan anak kapal

• Tangki oksigen atau alat penjana
oksigen melalui proses
elektrolisis disediakan supaya
bekalan oksigen adalah
mencukupi

Aktiviti 5 Tujuan: Mengkaji kesan tekanan pada aras kedalaman lampau
di bawah permukaan laut

• Seorang penyelam yang menyelam
sehingga kedalaman 30 m untuk mencari
tiram mutiara akan mengalami tekanan
setinggi 4 kali ganda tekanan atmosfera
biasa.

• Kapal selam yang bergerak ke aras
kedalaman 240 m mengalami tekanan
yang sangat tinggi, iaitu 25 kali tekanan di
permukaan laut.

Aktiviti 5 Tujuan: Mengkaji kesan tekanan pada aras kedalaman lampau
di bawah permukaan laut

• Penyelam profesional boleh
berkhidmat dengan tentera laut,
bekerja sebagai penyelam
komersial atau menjadi jurulatih
rekreasi di laut

• Selain pengetahuan teori
dan kemahiran, penyelam
profesional perlu
menjalani latihan intensif
untuk menyesuaikan diri
dalam persekitaran
tekanan melampau.