Kepelbagaian Sumber Bumi

Bumi (earth) adalah satu-satunya planet dalam sistem solar yang didiami oleh hidupan.

Air, udara, tanah, mineral, bahan api fosil dan benda hidup adalah sumber yang paling penting di bumi.

Air, udara, tanah, mineral dan bahan api fosil adalah sumber yang tidak hidup.

Sumber-sumber asas ini amat diperlukan untuk mengekalkan proses kehidupan manusia dan semua organisma yang hidup di bumi.

Air

• Air meliputi dua-pertiga daripada permukaan bumi. Hanya kira-kira 1% sahaja air bumi yang digunakan. Kira-kira 97% lagi adalah air laut dan 2% dibekukan dalam bentuk glasier dan kawasan kutub.
• Semua hidupan di bumi memerlukan air untuk terus hidup. Kehilangan air dalam sel hidup dipanggil dehidrasi (dehydration).

Udara

• Udara yang terdapat di sekeliling bumi dipanggil atmosfera (atmosphere). Udara mengandungi gas penting yang menyediakan bahan-bahan untuk menyokong kehidupan.
• Semua hidupan memerlukan oksigen untuk bernafas. Tumbuhan memerlukan udara untuk menjalankan fotosintesis (photosynthesis).

Tanah dan mineral

• Tanah (soil) yang meliputi kebanyakan permukaan tanah bumi dipanggil kerak (crust). Tanah adalah suatu campuran zarah mineral dan batu, tinggalan organisma mati, air dan udara.

Bahan api fosil

• Bahan api fosil (fossil fuels) terdiri daripada fosil tumbuhan dan haiwan berusia ratusan juta tahun. Bahan api fosil terdiri daripada petroleum (minyak), gas asli dan arang batu.
• Produk petroleum (seperti petrol dan diesel) digunakan pada kereta, bas, keretapi, dan kapal terbang.
• Arang batu digunakan dalam loji janakuasa untuk menghasilkan elektrik.
• Gas asli digunakan dalam industri pembuatan, untuk memanas, memasak, atau sebagai bahan api kenderaan.

Benda-benda hidup

• Benda-benda hidup/hidupan (living things) seperti haiwan dan tumbuhan adalah sumber yang penting bagi manusia untuk mendapatkan makanan, bahan pakaian dan bangunan, dan bahan api.
• Sumber makanan yang diperolehi daripada ayam dan makanan laut dan sayur-sayuran dan buah-buahan.
• Sumber bahan untuk pakaian diperolehi daripada kulit haiwan (seperti biri-biri, ulat sutera, dan buaya) dan tumbuhan (seperti kapas, pokok getah).
• Sumber bahan binaan diperoleh dari kayu, rotan, casuarina, nibung, dll.
• Sumber bahan api diperolehi daripada minyak sawit dan pokok getah.

Kegunaan Sifat-sifat Jirim Dalam Kehidupan Seharian

Jirim dalam tiga keadaan yang berlainan, banyak memberi manfaat kepada manusia dalam pelbagai cara.

Sebagai contoh, pepejal yang keras dan kuat, mempunyai banyak kegunaannya:

• Besi (iron) boleh digunakan untuk membuat badan kenderaan (body of vehicles).
• Kayu digunakan untuk membina rumah (house) dan perabot (furniture).

Pengetahuan tentang sifat-sifat gas (properties of gas) telah membolehkan manusia untuk mengangkut gas-gas penting. Gas seperti gas petroleum cecair (liquefied petroleum gas) dimampatkan dan diangkut dalam bentuk cecair, yang mana ia lebih menjimatkan.

Manusia juga menggunakan konsep ketumpatan (concept of density) untuk manfaat mereka.

Contoh-contoh aplikasi yang menggunakan konsep ketumpatan:

Pelampung/Boya

• Pelampung/boya (buoy) mempunyai silinder yang berisi dengan udara untuk membolehkan ia terapung di atas air.
• Lampu (mengeluarkan cahaya) diletakkan pada peranti/peralatan ini, dan ditinggalkan terapung di laut sebagai rujukan kepada pelayar-pelayar (sailors) untuk ke lokasi yang lebih selamat.

Boya.

Hidrometer

• Hidrometer (hydrometer) merupakan instrumen yang digunakan untuk menentukan ketumpatan cecair, sebagai contoh, ketumpatan asid dalam bateri kereta.
• Jika ketumpatan asid adalah rendah, tiub kaca akan tenggelam dan menunjukkan bacaan yang tinggi pada skala.
• Jika ketumpatan asid adalah tinggi, tiub kaca akan terapung dan menunjukkan bacaan yang rendah pada skala.

 

Hidrometer.

Kapal dan bot laju

• Sebuah kapal yang beratnya beribu-ribu tan boleh terapung kerana ruang udara di dalam kapal itu membolehkan ianya terapung.
• Badan bot laju dibuat daripada kaca gentian (fiber glass) yang kukuh yang mempunyai ketumpatan yang lebih rendah daripada keluli (steel).

Bot laju.

Mengangkut kayu balak

• Dalam industri pembalakan, sungai merupakan pengangkutan yang penting untuk mengangkut kayu balak kerana kayu mempunyai ketumpatan yang lebih rendah daripada air.
• Oleh itu, kayu balak boleh terapung di dalam sungai dan dibawa oleh arus air sungai ke kilang yang terletak di muara sungai (river mouth).

Membina kapal selam

• Kapal selam dilengkapi dengan tangki 'ballast' (ballast tank) bertindak untuk mengawal kedudukan kapal selam.
• Untuk menyelam, injap di tangki 'ballast' dibuka bagi membolehkan air laut masuk ke dalam tangki tersebut.
• Untuk menimbulkan kapal selam ke permukaan laut, udara dari pemampat (compressor) dipam ke dalam tangki 'ballast' bagi mengeluarkan air laut daripada tangki.

Kapal selam.

Belon udara panas

• Sesebuah belon udara panas beroperasi dengan cara mengawal ketumpatan udara di dalam belon.
• Ketumpatan udara menurun apabila suhu udara adalah meningkat. Ini disebabkan oleh isipadu udara bertambah (jisim udara tidak berubah).
• Oleh itu, untuk membolehkan belon terapung dengan lebih tinggi di udara, suhu udara di dalam belon perlu dinaikkan.
• Ketumpatan udara akan bertambah apabila suhu udara menyejuk (colder).
• Untuk menurunkan belon, suhu udara di dalam belon perlu diturunkan.

Belon udara panas.

Konsep Ketumpatan

Ketumpatan dan keapungan

Ketumpatan (density) sesuatu bahan adalah jisim (mass) per unit isipadu (volume) bahan tersebut. Persamaannya adalah:

Unit SI bagi ketumpatan kg/m³ atau kgm^-3

Ketumpatan sesuatu bahan bergantung kepada dua faktor:

• Jisim.
  Lebih besar jisim, semakin besar ketumpatannya.
  
  
• Isipadu.
  Lebih besar isipadu, semakin kecil ketumpatannya.

Jadual berikut menunjukkan ketumpatan pelbagai jenis bahan-bahan:

Keapungan (buoyancy) jirim adalah merujuk kepada samada sesuatu jirim itu terapung atau tenggelam dalam jirim lain.

Keapungan sesuatu jasad (bodies) adalah bergantung kepada ketumpatannya.

Pepejal (solid) yang mempunyai ketumpatan yang lebih rendah daripada ketumpatan sesuatu cecair (liquid) akan terapung pada permukaan cecair tersebut.

Pepejal yang mempunyai ketumpatan yang lebih tinggi daripada ketumpatan sesuatu cecair akan tenggelam di dalam cecair tersebut.

Perbandingan ketumpatan antara dua pepejal.

Bagaimana untuk membandingkan ketumpatan dua jasad:

• Jika gabus terapung di atas permukaan air, maka gabus adalah kurang tumpat daripada air.
• Jika zink tenggelam di dalam air, maka zink adalah lebih tumpat daripada air.

Perbandingan ketumpatan antara tiga cecair.

Bagaimana untuk membandingkan ketumpatan dua cecair yang tidak bercampur:

• Jika petrol terapung di atas air, maka petrol adalah kurang tumpat daripada air.
• Jika merkuri tenggelam di dalam air, maka merkuri adalah lebih tumpat daripada air.

Pergerakan Zarah Dalam Jirim

Zarah-zarah dalam jirim (dalam sebarang bentuk fizikal) adalah sentiasa bergerak.

Walaupun demikian, kadar (rate) dan jenis pergerakan (type of movement) zarah dalam setiap bentuk fizikal adalah berbeza.

Berikut adalah jenis-jenis pergerakan zarah dalam:

• Pepejal (solid).
  Zarah tidak bergerak bebas kerana daya tarikan antara zarah adalah sangat kuat. Zarah-zarah hanya boleh bergetar dan berputar di sekitar kedudukan tetap mereka.
  
  
• Cecair (liquid).
  Zarah bergerak bebas kerana daya tarikan antara zarah kurang kuat. Zarah-zarah berlanggar (collide) antara satu sama lain.
  
  
• Gas.
  Zarah bergerak dengan bebas dan secara rawak kerana daya tarikan antara zarah sangat lemah. Zarah-zarah juga bergerak pada kelajuan yang sangat tinggi.

Gerakan bebas atau gerakan Brown (Brownian motion) adalah gerakan zarah dalam semua arah pada kelajuan yang tinggi.

• Gerakan bebas adalah disebabkan oleh perlanggaran antara zarah-zarah, atau antara zarah-zarah dan bekas (container) mereka.
  
  
• Pergerakan bebas berlaku secara berterusan kerana zarah-zarah melantun (particles rebound), iaitu zarah bergerak melantun dan berterusan berikutan perlanggaran.

Gerakan Brown tidak terhad kepada pergerakan zarah gas sahaja. Zarah cecair juga adalah bergerak bebas.

Walau bagaimanapun, pergerakan zarah cecair adalah lebih perlahan daripada zarah gas.

Gerakan Brown zarah asap.

Mekanisme Penglihatan

Pembentukan imej pada retina.

Kanta mata (lens) dalam mata manusia adalah kanta cembung yang lutsinar (transparent convex lens).

Cahaya yang datang daripada objek akan melalui kanta seterusnya dibengkokkan (bent) dan difokuskan kepada retina.

Imej yang difokuskan pada retina dikawal oleh otot silia (ciliary muscles).

Otot silia (relaxation and contraction of ciliary muscles) bertindak untuk mengawal ketebalan kanta mata (thickness of the eye lens).

Ketebalan kanta akan berubah untuk membolehkan mata untuk melihat objek dekat dan jauh. 

Keupayaan mata untuk memfokus kepada objek pada jarak yang berbeza dikenali sebagai akomodasi (accommodation). Tindakan ini dilakukan oleh otot silia yang mengubah ketebalan kanta mata dan dengan itu mengubah jarak fokusnya. 

Seseorang yang berpenglihatan normal dapat memfokuskan objek dari jarak 25cm hingga infiniti. Jarak 25cm dikenali sebagai jarak minimum bagi penglihatan jelas.

Akomodasi ->	Melihat objek yang dekat	Melihat objek yang jauh
Otot silia (ciliary muscle)	Mengecut (contract)	Dalam keadaan rehat/mengendur (relax)
Keadaan ligamen gantung (supportive ligament)	Dalam keadaan rehat/mengendur (relax)	Mengecut (contract)
Ketebalan kanta mata	Menebal (become thick)	Menipis (become thin)
Illustrasi

Mekanisme Penglihatan

Sesuatu objek membalikkan (reflects) cahaya dalam semua arah.

Hanya cahaya dalam kawasan pandangan tertentu sahaja akan memasuki mata.

Cahaya dibengkokkan pada kornea (cornea), gelemair (aqueous humour), kanta mata (lens) dan gelemaca (vitreous humour).

Suatu imej terbalik (inverted image) akan terfokus kepada retina dan seterusnya mencetuskan impuls saraf.

Pembentukan imej pada retina.

Impuls saraf dihantar ke otak melalui saraf optik untuk ditafsirkan. Imej ditafsirkan sebagai tegak.

Pembentukan imej pada retina adalah sama seperti pembentukan imej oleh kanta cembung (convex lens), yang menghasilkan imej terbalik dan nyata.