Kegiatan Belajar 9MATERI POKOK : MASSA JENIS DAN MASSA JENIS RELATIF

A. URAIAN MATERI:

1. Massa dan Volume

Massa adalah ukuran banyaknya materi yang dikandung oleh suatu benda. Massa merupakan ukuran kelembaman (kemampuan mempertahankan keadaan gerak) suatu benda. Massa benda adalah tetap di lokasi atau di tempat mana saja di alam semesta ini. Massa merupakan besaran skalar (hanya memiliki nilai dan tidak memiliki arah). Simbol massa adalah m, satuan dalam SI adalah kilogram (kg). Massa diukur dengan neraca atau timbangan. Volume adalah ukuran ruang yang ditempati oleh suatu benda. Simbol volume adalah V, satuan dalam SI adalah meter kubik (m3). Untuk mengukur volume benda teratur digunakan rumus, sedangkan untuk mengukur volume benda tidak teratur dapat digunakan gelas ukur atau gelas berpancur.Volume bangun yang teratur bentuknya dapat ditentukan dengan menggunakan rumus volume. Sebagai contoh, volume balok yang memiliki panjang p, lebar l, dan tinggi t adalah V=p×l×t . Jadi, sebuah balok yang berukuran p=6 cm, l=4 cm, dan t=2 cmmemiliki volume V=48 cm3 . Beberapa bangun yang teratur bentuknya sehingga volumenya dapat ditentukan dengan menggunakan rumus volume dapat dilihat pada gambar 9.1.

kubus, V=l3 silinder, V=πr2 t balok, V=p×l×t

bola, V= 43 πr

3kerucut, V= 1

3 πr2 t

Gambar 9.1 Perhitungan volume beda teratur dengan rumus

Berikut cara pengukuran volume benda tidak teratur dengan gelas ukur:

Gambar 9.2 Volume benda tidak teratur dengan gelas ukur

Gelas ukur disisi dengan air kemudian dicatat volume awal airnya (V1), kemudian benda yang akan diukur volumenya dimasukkan ke dalam gelas ukur kemudian catat skala volume akhir airnya (V2). Maka volume benda diperoleh dengan rumus:

Vbenda = V2 – V1= 80 cc – 60 cc= 20 cc

Pengukuran volume dengan gelas berpancur dilakukan dengan mengisi air pada gelas berpancur hingga batas lubang pancur. Ketika benda yang dihitung volumenya dimasukkan maka air akan terdesak dan mengalir melalui lubang pancur ke gelas ukur. Volume air yang berpindah ke gelas ukur tersebut merupakan volume benda.

Gambar 9.3 Mengukur volume benda dengan gelas berpancur

Volume zat cair yang mengalir melalui pipa dapat dihitung menggunakan persamaan debit dimana volume zat cair yang mengalir merupakan hasil perkalian antara luas penampang pipa, laju aliran pipa dan waktu alir.

Q=Vt

V=Q tKarena Q=A v, maka

V=A vt

dengan: Q = debit aliran (m3/s) V = volume zat cair (m3) t = waktu aliran (s) A = luas penampang pipa (m2) v = laju aliran zat cair (m/s)

2. Massa Jenis (Densitas/Rapat Massa)

Massa jenis adalah massa setiap satu satuan volume benda. Massa jenis rata-rata setiap benda merupakan total massa dibagi dengan total volumenya. Satuan SI massa jenis adalah kilogram per meter kubik (kg·m-3).

ρ=mV

Dengan: ρ = massa jenis (kg/m3) m = massa (kg) V = volume (m3)

Gambar 9.4 benda-benda dengan massa jenis berbeda.

Massa jenis beberapa benda:

Nama zat ρ dalam kg/m3 ρ dalam gr/cm3

Air (4 derajat Celcius) 1.000 kg/m3 1 gr/cm3

Alkohol 800 kg/m3 0,8 gr/cm3

Air raksa 13.600 kg/m3 13,6 gr/cm3

Aluminium 2.700 kg/m3 2,7 gr/cm3

Besi 7.900 kg/m3 7,9 gr/cm3

Emas 19.300 kg/m3 19,3 gr/cm3

Kuningan 8.400 kg/m3 8,4 gr/cm3

Perak 10.500 kg/m3 10,5 gr/cm3

Platina 21.450 kg/m3 21,45 gr/cm3

Seng 7.140 kg/m3 7,14 gr/cm3

Udara (27 derajat Celcius) 1,2 kg/m3 0,0012 gr/cm3

Es 920 kg/m3 0,92 gr/cm3

3. Massa Jenis Relatif

Massa jenis relatif benda adalah massa jenis benda dibandingkan dengan massa jenis air murni. Massa jenis air murni adalah 1 g/cm3 atau sama dengan 1000 kg/m3.

ρrelatif benda=ρbendaρair murni

Massa jenis zat cair dapat diukur dengan hidrometer. Hidrometer terbuat dari pipa kaca berskala dengan pemberat dibagian bawah. Apabila dimasukkan ke dalam zat cair hidrometer akan mengapung karena gaya apung (gaya Archimedes). Nilai massa jenis zat cair dapat dibaca pada skala hidrometer yang tepat pada permukaan zat cair.

Gambar 9.5 Hidrometer

Contoh:Hitunglah massa jenis relatif air garam yang massa jenisnya 1025 kg/m3

Massa jenis relatif air garam diperoleh dengan rumus,

ρrelatif benda=ρbendaρair murni

ρrelatif air garam=ρair garamρair murni

=1025 kg /m3

1000 kg /m3=1,025

Perhatikan bahwa massa jenis relatif tidak memiliki satuan.

Contoh:Hitunglah massa jenis bahan bakar minyak yang massa jenis relatifnya 0,92!Massa jenis minyak diperoleh dengan rumus,ρbenda=ρ relatif benda× ρair murniρminyak=0,92×1000kg /m3=920 kg /m3

Contoh:Ketika sebuah tangki penuh berisi air tawar massanya 120 ton. Hitunglah berapa ton jika diisi penuh minyak yang massa jenis relatifnya 0,84.Volume air tawar tersebut = Volume tangki

V=mρ= 120.000 kg

1000 kg/m3 =120m3

Massa jenis minyakρminyak=0,84×1000 kg/m3=840kg /m3

Massa minyak

m=ρ×V=840 kgm3×120m3=100800 kg=100,8ton

B. RANGKUMAN1. Massa adalah ukuran banyaknya materi yang dikandung oleh suatu benda.

Massa merupakan ukuran kelembaman (kemampuan mempertahankan keadaan gerak) suatu benda.

2. Massa jenis adalah massa setiap satu satuan volume benda. Massa jenis rata-rata setiap benda merupakan total massa dibagi dengan total volumenya. Satuan SI massa jenis adalah kilogram per meter kubik (kg·m-3). Massa jenis dirumuskan dengan:

ρ=mV

3. Massa jenis relatif benda adalah massa jenis benda dibandingkan dengan massa jenis air murni. Massa jenis air murni adalah 1 g/cm3 atau sama dengan 1000 kg/m3.

ρrelatif benda=ρbendaρair murni

4. Untuk mengukur massa jenis zat cair digunakan hidrometer.

C. TUGAS1. Sebuah tangki berisi 10 ton ketika penuh berisi air tawar. Hitunglah berapa

ton minyak diesel dengan massa jenis relatif 0,880 akan diisikan, dengan memberikan 3% volume tangki untuk pemuaian!

2. Tangki berukuran 4 m × 3 m × 3,5 m sedang diisi dengan minyak diesel yang massa jenis relatifnya 0,9. Hitunglah berapa ton minyak diesel dalam tangki ketika ullage-nya 1 meter. (ullage = jarak antara permukaan minyak dengan permukaan bagian atas tangki).

3. Oil fuel of relative density 0.925 is run into a tank measuring 6 m × 4 m × 8 m until the ullage is 2 metres. Calculate the number of tonnes of oil the tank then contains.

4. A tank will hold 100 tonnes when full of fresh water. Find how many tonnes of oil of relative density 0.880 may be loaded if 2% of the volume of the oil loaded is to be allowed for expansion.

5. A deep tank 10 metres long, 16 metres wide and 6 metres deep has a coaming 4 metres long, 4 metres wide and 25 cm deep. (Depth of tank does not include depth of coaming). How may tonnes of oil, of relative density 0.92, can it hold if a space equal to 3% of the oil loaded is allowed for expansion?

D. TES FORMATIFSoal Tes Formatif:1. Sebuah tangki berisi 120 ton ketika penuh berisi air tawar. Hitunglah berapa

ton minyak diesel dengan massa jenis relatif 0,880 akan diisikan, dengan memberikan 2% volume tangki untuk pemuaian!

2. Sebuah tangki ketika penuh berisi 130 ton air garam. Hitunglah berapa ton bahan bakar minyak dengan massa jenis relatif 0,940 akan mengisi tangki tersebut, dengan membiarkan 1% volume tangki untuk pemuaian!

3. Tangki berukuran 8 m × 6 m × 7 m sedang diisi dengan minyak diesel yang massa jenis relatifnya 0,9. Hitunglah berapa ton minyak diesel dalam tangki ketika ullage-nya 3 meter.

Jawaban Tes Formatif:1. Diketahui: mair= 120 ton = 120.000 kg

ρair = 1.000 kg/m3

In Load Lines (2002 Edition), the IMO suggests that weights shall be calculated on the basis of the following values for specific gravities and densities of liquids: Salt water = 1.025; Fresh water = 1.000; Oil fuel = 0.950; Diesel fuel = 0.900; Lubricating oil = 0.900Karena tangki penuh air maka:

V tangki=V air=mairρair

= 120.000 kg1.000 kg /m3 =120m3

2 % volume tangki kosong maka volume terisi minyak 98%, sehingga:V minyak=98 %×120m3=117,6m3

mminyak=ρminyak×V minyak=880 kgm3 ×117,6m3=103.488 kg=103,488 ton

2. Diketahui: mair garam= 130 ton = 130.000 kg ρair garam = 1.025 kg/m3

8 m

7 m

6 m

3 m

Minyak Solar

Kosong

Karena tangki penuh air maka:

V tangki=V air garam=mair garamρair garam

= 130.000 kg1.025 kg/m3 =126,83m3

1 % volume tangki kosong maka volume terisi BBM 99%, sehingga:V BBM=99%×126,83m3=125,56m3

mBBM=ρBBM×V BBM=940 kgm3×125,56m3=118.026kg=118,026 ton

3. Diketahui: ukuran tangki= 8 × 6 × 7 m ullage = 3 m ρrel minyak solar=0,9

Karena tangki penuh air maka:ρminyak solar=0,9×1000=900kg/m3

V minyak solar = 8 × 6 × (7 - 3) m = 192 m3

Massa minyak solar saat ullage 3 meter:m=ρ×V=900×192¿172.800 kg¿172,8 ton