MATERI POKOK 1. Pengertian massa jenis 2. Persamaan konsep massa jenis 3. Faktor-faktor yang mempengaruhi massa jenis fluida 4. Contoh hasil pengukuran massa jenis beberapa zat TUJUAN PEMBELAJARAN 1. Mendefinisikan kosep massa jenis zat 2. Memformulasikan konsep massa jenis zat 3. Menjelaskan faktor yang mempengaruhi massa jenis zat 4. Menjelaskan konsep massa jenis relatif 5. Merangkum beberapa hasil percobaan tentang massa jenis zat KATA KUNCI 1. Air 2. Fluida 3. Massa 4. Massa jenis 5. Massa jenis relatif 6. Udara 7. Zat cair 8. Zat gas 9. Zat padat PENGANTAR Emas merupakan salah satu jenis logam mulia yang saat ini banyak dijadikan investasi oleh orang-orang kaya. Salah satu alasannya adalah karena emas memiliki kualitas yang tidak mudah rusak jika disimpan dalam waktu lama. Sifat ini tentunya berbeda dengan besi yang bisa saja berkarat jika terlalu lama terkena udara. Apalagi kayu yang bisa saja lapuk jika sering terkena hujan. Emas dan besi bisa dibedakan jika dilihat secara fisis. Akan tetapi, dapatkah Anda membedakan antara emas palsu dan emas asli jika diberikan dua pilihan? Bagaiamana caranya?
Untuk menjawab pertanyaan ini, Anda dapat menemukannya di dalam materi ini, yaitu massa jenis. Meskipun massa jenis yang akan dibahas di sini adalah massa jenis fluida, namun setidaknya Anda memperoleh gambaran umum massa jenis suatu zat. Selain penentuan massa jenis zat, di sini juga akan dipelajari tentang faktor-faktor yang mempengaruhi massa jenis fluida dan konsep massa jenis relatif. Materi lain yang juga sangat penting adalah hasil percobaan tentang massa jenis beberapa zat. MATERI 1. Apa itu massa jenis? Massa jenis atau kerapatan (density) adalah tingkat kerapatan suatu zat. Benda tersusun atas bahan murni, misalnya emas murni, yang dapat memiliki berbagai ukuran ataupun massa, tetapi kerapatannya akan sama untuk semuanya. Setiap benda di permukaan bumi ini tersusun atas bahan yang berbeda sehingga memiliki massa jenis yang berbeda pula. Inilah yang menyebabkan setiap benda berbeda dengan benda lainnya, meskipun memiliki struktur yang mirip atau hampir sama jika terlihat secara fisik, seperti besi dan baja. Massa jenis berfungsi untuk menentukan jenis suatu zat. Setiap zat memiliki massa jenis yang berbeda. Dan suatu zat berapapun massanya, berapapun volumenya akan memiliki massa jenis yang sama. 2. Bagaimanakah menghitung massa jenis suatu zat? Massa jenis suatu benda merupakan perbandingan antara massa terhadap volumenya. Secara matematis, definisi ini dapat dituliskan: Keterangan: massa jenis (kg.m -3 ) m massa (kg) V volume (m 3 ) m ---(1) V Satuan massa jenis dalam SI adalah kg/m 3 (kg.m -3 ). Dalam sistem CGS, satuan massa jenis adalah g.cm -3 dimana 1 g.cm -3 = 1000 kg.m -3. Berdasarkan persamaan di atas, terlihat bahwa massa jenis suatu bahan sebanding dengan massanya dan berbanding terbalik dengan volumnye. Artinya, semakin besar massa jenis suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumenya. Massa jenis
rata-rata setiap benda merupakan total massa dibagi dengan total volumenya. Sebuah benda memiliki massa jenis lebih tinggi (misalnya besi) akan memiliki volume yang lebih rendah daripada benda bermassa sama yang memiliki massa jenis lebih rendah (misalnya air). Massa jenis relatif merupakan nilai perbandingan massa jenis suatu bahan terhadap massa jenis air. Secara matematis, massa jenis relatif dapat dituliskan: bahan relatif ---(2) air 3. Faktor apa sajakah yang mempengaruhi massa jenis pada fluida? Pada zat padat yang homogen, massa jenis pada setiap bagiannya selalu sama. Akan tetapi, hal ini berbeda dengan fluida. Pada fluida, massa jenisnya dipengaruhi oleh suhu dan tekanan. Sebagai contoh, atmosfir bumi. Semakin tinggi atmosfir dari permukaan bumi, maka kerapatannya semakin kecil. Selain itu, pada air laut yang dalam memiliki massa jenis yang lebih besar dibandingkan dengan yang ada di permukaan laut. Perlu diketahui bahwa perubahan suhu dan tekanan pada zat padat dan zat cair tidak menyebabkan perubahan kerapatan yang tajam. Akan tetapi, ha; ini berbeda dengan zat gas. Perubahan suhu dan tekanan pada zat gas menyebabkan perubahan kerapatan yang tajam. 4. Apakah ada contoh hasil pengukuran massa jenis suatu zat? Berikut ini adalah berbagai contoh massa jenis bahan yang sudah pernah diukur. Bahan Massa Jenis (kg.m -3 ) Zat Padat Kayu 0,3 0,9 x 10 3 Es 0,92 x 10 3 Tulang 1,7 2,0 x 10 3 Gelas 2,4 2,8 x 10 3 Aluminium 2,70 x 10 3 Seng 7,14 x 10 3 Besi & Baja 7,8 x 10 3 Kuningan 8,4 x 10 3 Tembaga 8,9 x 10 3 Perak 10,5 x 10 3
Timah 11,3 x 10 3 Emas 19,3 x 10 3 Platina 21,45 x 10 3 Zat Cair Bensin 0,68 x 10 3 Alkohol, Alkil 0,79 x 10 3 Air pada Suhu 4 0 C 1,00 x 10 3 Air Laut 1,025 x 10 3 Darah, plasma 1,03 x 10 3 Darah seluruhnya 1,05 x 10 3 Air raksa 13,6 x 10 3 Zat Gas Hidrogen 0,08994 Helium 0,179 Uap air pada suhu 100 0 C 0,598 Udara pada suhu 27 0 C 1,293 Karbondioksida 1,98 Catatan: Massa jenis di atas diukur pada suhu 0 0 C dan tekanan 1 atm, kecuali yang tertulis suhu pengukurannya. RANGKUMAN 1. Massa jenis merupakan tingkat kerapatan suatu zat. 2. Untuk menghitung massa jenis suatu zat, maka dapat digunakan persamaan 3. Faktor-faktor yang mempengaruhi massa jenis fluida adalah suhu dan tekanan. 4. Pengukuran massa jenis dapat dilakukan pada benda padat, cair, maupun gas. SOAL-SOAL m V 1. Sebuah balok memiliki panjang 3 cm, lebar 2 cm dan tinggi 1 cm. terapung di permukaan air yang memiliki massa jenis 1000 kg/m3. Tentukan massa jenis balok dan berapa bagian balok yang tercelup di air! 2. C2 (Pemahaman) Dalam sebuah gelas ukur akan dimasukkan tiga jenis fluida, yakni minyak, air, dan air raksa. Menurut anda, susunan fluida yang akan terjadi di dalam gelas ukur tersebut dari atas ke bawah adalah
A. Minyak Air Raksa B. Air Minyak Raksa C. Minyak Raksa Air D. Raksa Air - Minyak 3. Sebuah botol 200 ml diisi air. Bila botol dipanaskan hingga mendidih sehingga 6 gram air tersebut tumpah dari botol. Berapakah massa jenis air pada saat mendidih? 4. C2 (Pemahaman) Dalam sebuah percobaan, digunakan tiga jenis fluida yang berbeda, yakni air, minyak, dan air raksa. Ketiga jenis fluida tersebut dituang ke dalam satu gelas ukur yang sama. Ternyata ketiganya membentuk lapisan-lapisan seperti pada gambar di bawah ini. Hal yang menyebabkan ketiga fluida tersebut membentuk lapisan dan tidak bercampur satu sama lain adalah A. wr < wm dan wa B. pr > pm dan wa C. Vr > Vm dan Va D. mr > mm dan ma 5. Sebuah batang timah hitam berukuran 2 x 10 x 20 cm. Tentukan berapakah berat batang timah tersebut! 6. Balok dimasukkan ke dalam wadah yang berisi air yang massa jenisnya 1 g/cm 3 dan minyak yang massa jenisnya 0,8 g/cm 3. Jika balok itu mengapung dengan 50% ketinggiannya tenggelam di dalam air dan 30 % ketinggiannya di dalam minyak, massa jenis balok tersebut adalah... A. 0,24 gr/cm 3 B. 0,32 gr/cm 3 C. 0,5 gr/cm 3 D. 0,63 gr/cm 3 E. 0,74 gr/cm 3 7. Jika sebuah kubus aluminium yang volumenya 250 cm 3 mempunyai massa 675 gram, maka massa jenisnya adalah... A. 329,3 kg/m 3 B. 435 kg/m 3 C. 925 kg/m 3 D. 2700 kg/m 3
8. Jenis zat dapat dicari dari... A. Massa B. Massa jenis C. Berat jenis D. Isi 9. Berikut adalah rumus yang berhubungan dengan massa jenis, kecuali... m A. V B. m x V C. V x m D. V m 10. Massa jenis adalah... A. Kerapatan zat menurut massanya B. Kerapatan zat menurut volumenya C. Kerepatan zat dari massa per volumenya D. Kerapatan zat dari volume per massanya 11. Aluminium memiliki massa jenis 2,7 gr/cm dengan massanya 135 gr. Volume aluminium tersebut adalah... A. 132,3 cm 3 B. 50 cm 3 C. 137,7 cm 3 D. 500 cm 3 12. Sebuah benda massa jenisnya 8.400 kg/ m 3 dengan volume 0,002 m 3. Massa benda tersebut adalah... A. 16.800 kg B. 1.680 kg C. 168 kg D. 16,8 kg 13. Fungsi dari massa jenis suatu zat adalah... A. Mengetahui hitungan massa dan volume B. Mengetahui jenis suatu zat C. Menggunakan rumus massa dibagi volume D. Menghitung rumus volume dibagi massa 14. Massa jenis zat yang terbesar dari zat berikut adalah... A. Aluminium B. Besi C. Emas D. Platina 15. Satuan massa jenis menurut MKS adalah... A. kg/m 3 B. kg/m 2 C. g/m 3 D. g/cm 2 16. Satuan massa jenis menurut CGS adalah...
A. kg/m 3 B. kg/m 2 C. g/m 3 D. g/cm 2 17. Sebuah benda massanya 27 kg dan volumenya 0,01 m 3, akan memiliki massa jenis... A. 26,99 kg/m 3 B. 27,01 kg/m 3 C. 270 kg/m 3 D. 2700 kg/m 3 18. Sebuah kubus massanya 62 kg dan volumenya 8 cm 3. Massa jenis kubus tersebut adalah... A. 7,75 g/cm 3 B. 8,0 g/cm 3 C. 70,0 g/cm 3 D. 496 g/cm 3 19. Sebuah kubus memiliki panjang sisi-sisinya 2 m memiliki massa 150 kg. Massa jenois kubus tersebut adalah... A. 0,05 kg/m 3 B. 18,75 kg/m 3 C. 75 kg/m 3 D. 300 kg/m 3 20. Sebuah benda memiliki masssa 0,09 kg. Benda tersebut dicelupkan ke dalam zat cair sehingga zat cair dalam wadah tersebut meluap. Jika jumlah zat cair yang dipeindahkan sebesar 2 liter, berapakah massa jenis benda tersebut. 21. Untuk menentukan massa jenis zat cair, dirangkai alat seperti gambar di samping Penghisap F dapat Zat cair bergerak bebas dengan luas penampang 1 cm 2. Jika konstanta pegas 100 N/m dan pegas tertekan sejauh 0,4 cm maka massa jenis zat cair (dalam kg/m 3 ) adalah A. 400 B. 500 C. 750 D. 800 E. 1000 DAFTAR PUSTAKA Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika Edisi Ke lima Jilid 1, Terjemahan. Jakarta: Erlangga.
Halliday, dkk. 2010. Fisika Dasar Jilid 7 Edisi ke 1, Terjemahan. Jakarta: Erlangga. Sears, F. W. dan Zemansky, M.W. 2001. Fisika universitas jilid 1. Jakarta : Erlangga. Serway, A. Raymond dan John W. Jewett. 2009. Fisika untuk sains dan teknik. Jakarta: Penerbit Salemba Teknika. Tipler, Paul A. 2001. Fisika Untuk Sains dan Teknik Edisi Ketiga Jilid 2 (Terjemahan Dr. Bambang Soegijono). Jakarta: Erlangga. Young, Hugh D. dan Roger A. Freedman. 2002. Fisika Universitas, Terjemahan. Erlangga : Jakarta.