Rumus Massa Jenis dan Cara Menggunakannya (Contoh Soal)

Daftar Isi

Rumus massa jenis (ρ) adalah ρ = ^m/_V, di mana (m) adalah massa benda dan V adalah volume benda.

Halo adik-adik, kali ini kakak akan menjelaskan satu rumus penting dalam fisika, yaitu rumus massa jenis. Kalian pasti sedang mempelajari ini di sekolah, iya kan? Nah, materi ini hadir untuk melengkapi penjelasan dari bapak/ibu guru.

Massa jenis sendiri merupakan salah satu sifat fisika yang dimiliki oleh suatu benda, baik zat padat, cair, maupun gas.

Sekarang ini, metode yang umum digunakan untuk mencari massa jenis benda adalah melalui perhitungan menggunakan rumus massa jenis.

Nah, rumus inilah yang akan kakak jelaskan lebih lanjut disertai dengan beberapa contoh soal.

Baca Juga:

• Rumus Gaya

Baiklah, mari kita mulai saja materinya...

Pengertian Massa Jenis

Apa yang dimaksud dengan massa jenis? Jadi, massa jenis (density) adalah besaran yang menyatakan kerapatan massa suatu zat atau benda setiap satuan volume. Nilainya ditentukan berdasarkan perbandingan antara massa dan volumenya.

Pemahaman paling sederhana tentang massa jenis, misalnya begini; terdapat dua buah benda yang tampaknya sama besar. Tetapi, ketika dua benda tersebut masing-masing kita angkat, salah satu benda terasa lebih berat.

Nah, benda yang lebih berat itu bisa dikatakan memiliki massa jenis lebih besar daripada benda yang satunya. Mengapa lebih berat? Karena komposisi massanya lebih rapat.

Sebatang besi akan terasa lebih berat jika dibandingkan dengan sebatang balok meskipun panjang, lebar, dan tingginya sama. Hal ini disebabkan karena massa jenis besi lebih besar daripada massa jenis balok.

Begitupun dengan 1 liter air dan 1 liter minyak. Meskipun, sama-sama 1 liter, tetapi massa jenis air dan minyak berbeda. Untuk membuktikannya, silahkan timbang massa air dan minyak menggunakan neraca, pasti hasilnya akan berbeda.

Setiap zat memiliki nilai massa jenis yang berbeda, sehingga massa jenis merupakan ciri khas suatu zat atau benda. Dengan kata lain, kita dapat mengetahui jenis zat berdasarkan massa jenisnya.

Lambang, Satuan, dan Dimensi Massa Jenis

Massa jenis dilambangkan dengan simbol Yunani ρ, dibaca rho. Dalam Sistem Satuan Internasional (SI), massa jenis memiliki satuan kilogram per meter kubik (^kg/_m³).

Satuan massa jenis yang lain adalah gram per sentimeter kubik (^g/_cm³), dengan perbandingan:

1 ^g/_cm³ = 1.000 ^kg/_m³

Berikut ini beberapa konversi yang mungkin berguna:

• 1 kg = 1.000 gram
• 1 gram = 0,001 kg
• 1 m = 100 cm
• 1 m³ = 1.000.000 cm³ = 10⁶ cm³
• 1 cm³ = 0,000001 m³ = 10^-6 m³
• 1 ml = 1 cm³ 

Berdasarkan jenis satuannya, maka massa jenis termasuk ke dalam besaran turunan, yaitu diturunkan dari besaran pokok massa dan panjang. Massa jenis juga termasuk ke dalam besaran skalar, karena hanya dinyatakan dengan angka dan satuan saja, tidak memiliki arah.

Lambang dimensi massa jenis adalah [M][L]^-3.

Tabel Massa Jenis Berbagai Jenis Zat

Untuk menambah pemahaman, berikut ini kakak sertakan tabel massa jenis berbagai jenis zat:

Tabel Massa Jenis Berbagai Jenis Zat

Nama Zat	Massa Jenis (kg/m3)	Massa Jenis (g/cm3)
Hidrogen	0,09	0,00009
Oksigen	1,3	0,0013
Gabus	240	0,24
Alkohol	790	0,79
Minyak tanah	800	0,80
Minyak Goreng	910-930	0,91-0,93
Es	920	0,92
Air	1.000	1
Air laut	1.230	1,23
Gula	1.600	1,6
Garam	2.200	2,2
Kaca	2.600	2,6
Aluminium	2.700	2,7
Besi	7.900	7,9
Tembaga	8.900	8,9
Timah hitam	11.300	11,3
Air raksa	13.600	13,6
Emas	19.300	19,3

Alat Ukur Massa Jenis

Sampai saat ini, hanya zat cair yang memiliki alat ukur secara langsung. Alat yang digunakan untuk mengukur massa jenis suatu zat cair adalah hidrometer. Berikut ini gambar dari alat tersebut:

Prinsip pengukuran massa jenis zat cair menggunakan hidrometer dilakukan dengan cara memasukkan hidrometer ke dalam zat cair tersebut. 

Angka yang ditunjukkan oleh hidrometer telah dikalibrasi sehingga menunjukkan nilai massa jenis zat cair yang diukur.

Lantas, bagaimana dengan zat padat dan gas? Dua jenis zat ini diukur dengan metode tidak langsung, yaitu dengan mengukur terlebih dahulu massa dan volume zat, baru kemudian di dapat nilai massa jenisnya.

Rumus Massa Jenis Benda

Rumus massa jenis benda adalah perbandingan antara massa dan volumenya. Secara matematis dituliskan dalam bentuk persamaan:

ρ = ^m/_V

Keterangan:

• ρ = massa jenis benda (^kg/_m³)
• m = massa benda (kg)
• V = volume benda (m³)

Contoh Soal Massa Jenis

Berikut ini telah kakak siapkan beberapa contoh soal yang berkaitan dengan massa jenis:

Contoh Soal 1

Perhatikan gambar berikut ini !

Hitunglah massa jenis balok tersebut dalam SI?

Jawaban:

Diketahui:

m = 16 kg

V = 20 cm x 20 cm x 50 cm 

    = 0,2 m x 0,2 m x 0,5 m

    = 0,02 m³

Ditanyakan:

• ρ....?

Penyelesaian:

ρ = ^m/_V
   = ^{16 kg}/_{0,02 m³} 
   = 800 ^kg/_m³ 

Jadi, massa jenis balok pada gambar adalah 800 ^kg/_m³.

Contoh Soal 2

Massa jenis bola yang memiliki massa 0,6 kg dengan diameter 10 cm sebesar ... ^kg/_m³.

Jawaban:

Diketahui:

• m = 0,6 kg
• d = 10 cm, atau
• r = 5 cm = 0,05 m = 5 x 10^-2 m³

Ditanyakan:

• ρ......?

Penyelesaian:

Mula-mula, kita cari terlebih dahulu volume bola:

V = ⁴/₃.π.r³
    = ⁴/₃.(3,14).(5 x 10^-2)³

    = ⁴/₃.(3,14).(125 x 10^-6)

    = 523 x 10^-6 m³

    = 5,23 x 10^-4 m³

Sekarang, kita tentukan massa jenis bola:

ρ = ^m/_V
   = ^{0,6 kg}/_{5,23 x 10^-4 m³} 
   = 0,1146 x 10^{4 kg}/_m³   = 1.146 ^kg/_m³

Jadi, massa jenis bola tersebut adalah 1.146 ^kg/_m³. 

Contoh Soal 3

Sebuah gelas ukur mula-mula diisi air sampai ketinggian 45 ml. Setelah diisi batu, air dalam gelas ukur tersebut naik sampai 75 ml. Hitunglah massa jenis batu jika diketahui massa batu 120 gram.

Jawaban:

Diketahui:

m = 120 g

V = 75 ml - 45 ml

    = 30 ml, atau

    = 30 cm³

Ditanyakan:

• ρ....?

Penyelesaian:

ρ = ^m/_V
   = ^{120 g}/_{30 cm³} 
   = 4 ^g/_cm³ 

Jadi, massa jenis batu tersebut adalah 4 ^g/_cm³

Contoh Soal 4

Suatu benda memiliki massa jenis yang berbeda-beda. Sebagai contoh massa jenis baja 7,85 ^g/_cm3, massa jenis alumunium 2,7 ^g/_cm3, dan massa jenis matahari 1,41 ^g/_cm3. Massa jenis suatu benda merupakan besar massa benda setiap satuan volume. Jika massa bumi kira-kira 5,98 × 10²⁴ kg dan volumenya 1,08 × 10²¹ m³, berapakah massa jenis bumi?

Jawaban:

Diketahui:

• m_b = 5,98 × 10²⁴ kg
• V_b = 1,08 × 10²¹ m³

Ditanyakan:

• ρ........?

Penyelesaian:

ρ = mb/Vb
   = 5,98 × 1024 kg/1,08 × 1021m3
   = 5,54 × 103 kg/m3
   =  5,54 × 103. 103/106  g/cm3
   = 5,54 g/cm3 

Jadi, massa jenis bumi adalah 5,54 × 10^{3 kg}/_m³ atau 5,54 ^g/_cm³.

Kesimpulan

Jadi, rumus massa jenis (ρ) adalah ρ = ^m/_V, di mana (m) adalah massa benda dan V adalah volume benda.

Gimana adik-adik, udah paham kan materi rumus massa jenis di atas? Jangan bingung lagi yah saat mengerjakan soal.

Sekian dulu materi kali ini, bagikan agar teman yang lain bisa membacanya. Terima kasih, semoga bermanfaat.

Referensi:

• Arisworo, Djoko dkk. 2008. Ilmu Pengetahuan Alam (Fisika, Biologi, Kimia) untuk Kelas VII SMP. Bandung: Grafindo Media Pratama.
• Saripudin, Aip dkk. 2009. Praktis Belajar Fisika untuk Kelas XI SMA/MA Program IPA. Jakarta: Visindo Media Persada.