Massa Jenis: Pengertian, Macam, Rumus, Contoh dan Latihan Soal

Massa jenis adalah salah satu ciri penanda dari setiap materi baik itu zat cair, zat padat hingga zat gas. Besar massa jenis untuk setiap materi bernilai tetap sehingga digunakan sebagai ciri khas dari benda tersebut.

Pengertian Massa Jenis

Massa jenis adalah ukuran yang menunjukkan nilai kepadatan atau kerapatan partikel materi tersusun. Lambang massa jenis adalah ρ dibaca “rho” dengan satuan berupa kg/m³ menurut Satuan Internasional (SI). Massa jenis merupakan besaran turunan dari besaran pokok massa dan besaran pokok panjang (m).

Selain menggunakan satuan SI berupa kg/m³, massa jenis juga terkadang menggunakan satuan g/cm³. Berikut adalah konversi satuan kg/m³ ke g/cm³ dan sebaliknya:

1 kg/m³ = 0,001 g/cm³

1 g/cm³ = 1000 kg/m³

Massa jenis suatu benda juga bisa berubah ketika tekanan dan temperaturnya berubah. Saat temperatur suatu benda meningkat dapat menyebabkan massa jenis benda tersebut berkurang karena kerapatan partikel-partikel benda yang menurun.

Sementara jika tekanan yang diberikan ke zat tersebut meningkat akan membuat massa jenis semakin besar karena benda memadat.

Sebagai contoh, bayangkan suatu wadah yang menampung 1 liter gas oksigen kemudian dimampatkan (diberikan tekanan) maka massa jenis benda tersebut tentu membesar karena semakin rapat partikelnya.

Jika kondisi benda tersebut tetap yakni temperatur dan tekanannya tetap, maka massa jenis benda akan tetap sama meskipun massa dan volume benda berubah. Hal ini karena ketika dalam suatu wadah berisi air sebesar 1 m³ maka ketika ditimbang massa air tersebut tentu 1000 kg.

Sementara ketika volumenya bertambah, tentu massa air tersebut ikut bertambah sehingga massa jenisnya tetap untuk zat yang sama. Seember air, sepanci air dan sekolam air akan memiliki massa jenis yang sama.

Keadaan Benda dalam Air

Massa jenis benda sangat berpengaruh terhadap kondisi benda tersebut ketika dimasukkan ke dalam fluida cair seperti air. Secara umum keadaan benda ketika dimasukkan ke dalam air dibagi menjadi 3 yakni terapung, melayang atau tenggelam.

• Benda Mengapung

Benda dapat disebut mengapung ketika benda tersebut seluruhnya berada di atas permukaan zat cair ataupun sebagian dari benda masuk ke dalam zat cair dan sebagian lainnya berada di atas permukaan zat cair.

Penyebab benda dapat mengapung dikarenakan massa jenis benda yang lebih kecil jika dibandingkan dengan massa jenis zat cair ρb < ρc. Karena massa jenis benda yang lebih kecil menyebabkan berat benda jauh lebih kecil jika dibandingkan dengan gaya ke atas yang diterima oleh benda dari zat cair Wb < Fa.

Beberapa benda yang mengapung ketika dimasukkan ke dalam air adalah gabus dan kayu.

• Benda Melayang

Keadaan benda berikutnya di dalam air adalah benda yang melayang. Benda disebut melayang di dalam zat cair ketika seluruh bagian dari benda tersebut tercelup seluruhnya di dalam fluida namun tidak sampai berada di dasar zat cair.

Benda dapat mengalami kondisi melayang di tengah zat cair ketika massa jenis benda tersebut sama dengan massa jenis zat cair ρb = ρc. Massa jenis benda dan zat cair yang sama akan membuat besar gaya Archimedes yang diterima benda tersebut sama dengan berat benda Fa = Wb.

Contoh benda yang melayang adalah ikan yang berenang di perairan.

• Benda Tenggelam

Kebanyakan benda yang berat ketika masuk ke dalam zat cair akan langsung jatuh tenggelam ke dasar zat cair. Kondisi dimana benda berada di dasar zat cair adalah benda tenggelam. Penyebab benda bisa tenggelam dikarenakan massa jenis zat cair yang lebih kecil dibandingkan massa jenis benda ρb > ρc.

Massa jenis benda yang lebih besar dibandingkan zat cair akan membuat gaya Archimedes yang diterima oleh benda tersebut lebih kecil dibandingkan dengan berat benda Wb > Fa.

Daftar Massa Jenis Berbagai  Zat

Semakin besar massa jenis benda menandakan kerapatan benda tersebut semakin besar alias rapat. Sebagai contoh emas dengan massa jenis 19.300 kg/m³ menunjukkan bahwa emas dengan volume 1 m³ memiliki massa mencapai 19.300 kg.

Rumus Massa Jenis

Massa jenis atau yang juga dikenal sebagai densitas dapat dihitung dengan menggunakan rumus sederhana yakni pembagian antara massa dengan volume zat tersebut.

ρ = m/V

Dari rumus di atas bisa diturunkan juga persamaan untuk menghitung massa dan juga volume benda.

m = ρ x V

V = m/ρ

Keterangan:

ρ = massa jenis benda (kg/m³)
V = Volume benda (m³)
m = massa benda (kg)

Selain dihitung menggunakan persamaan massa jenis di atas, pengukuran massa jenis benda dan cairan bisa dilakukan dengan menggunakan alat bernama hidrometer.

Contoh Aplikasi Massa Jenis

Desain Kapal Selam

Kapal selam merupakan salah satu teknologi terkini yang memanfaatkan prinsip massa jenis dalam desainnya. Kapal selam dibuat dari bahan logam berat berupa aluminium dan titanium yang memiliki massa jenis jauh lebih berat dibandingkan zat cair.

Jika menggunakan logika maka tentu saja kapal selam ini akan tenggelam jatuh ke dasar air. Namun, kapal selam didesain agar dapat tenggelam dan terapung di laut. Kapal selam didesain agar massa jenis keseluruhannya dapat berubah sesuai kebutuhan.

Perubahan massa jenis dikarenakan kapal selam mempunyai tangki pemberat yang diisi oleh udara dan air yang mampu membesar dan menurunkan massa jenis kapal selam. Ketika tangki diisi penuh air, maka udara akan keluar dan membuat massa jenis kapal selam lebih berat dan kapal selam masuk ke dalam air.

Latihan Soal Massa Jenis

• Contoh Soal 1

Suatu zat mempunyai bentuk berupa kubus dengan setiap sisi memiliki panjang 5 m. Zat tersebut ditimbang dan ternyata memiliki massa 4 kg. Tentukan massa jenis zat tersebut.

• Contoh Soal 2

Benda berbentuk balok yang terbuat dari kuningan mempunyai panjang 50 cm, lebar 40 cm dan tinggi 60 cm. Apabila diketahui massa jenis kuningan 8730 kg/m³, tentukan massa balok.

Ada berbagai cara untuk menghitung besar massa jenis benda baik dengan cara manual maupun menggunakan alat. Massa jenis termasuk ke dalam besaran turunan di dalam Fisika.