KSP 2024, SMP TQ WI ANABANUA

Densitas atau massa jenis adalah ukuran banyaknya massa yang terkandung dalam suatu volume tertentu. Densitas menunjukkan seberapa rapat partikel-partikel penyusun suatu zat.  Mengapa kapal terbuat dari besi yang sangat berat dapat mengapung di atas air? Jawabannya terletak pada konsep massa jenis. Meskipun besi memiliki massa jenis yang lebih besar dari air, bentuk kapal dirancang sedemikian rupa sehingga volume air yang dipindahkan oleh kapal lebih besar daripada volume kapal itu sendiri. Hal ini menyebabkan gaya apung yang cukup untuk mengangkat kapal.

Mengapa balon udara dapat terbang? jawabannya juga terletak pada konsep massa jenis. Udara panas di dalam balon memiliki massa jenis yang lebih kecil dibandingkan udara dingin di sekitarnya. Akibatnya, balon udara akan mengalami gaya angkat ke atas.

Sekarang coba diskusikan: Mengapa es mengapung di air? 

Secara matematis, Massa jenis (densitas) dapat dinyatakan dengan rumus: ρ = m / V
Di mana:

• ρ (rho) adalah densitas atau massa jenis (kg/m³ atau g/cm³),
• m adalah massa zat (kg atau g),
• V adalah volume zat (m³ atau cm³).

Massa jenis digunakan untuk menggambarkan bagaimana rapat atau padatnya partikel-partikel di dalam suatu zat. Zat yang memiliki massa jenis tinggi memiliki partikel yang lebih rapat dibandingkan dengan zat yang memiliki massa jenis rendah. Contoh air memiliki massa jenis sekitar 1 g/cm³, Artinya, setiap 1 cm³ air memiliki massa 1 gram. Zat seperti emas memiliki massa jenis yang jauh lebih tinggi (sekitar 19.32 g/cm³, sehingga emas terasa lebih berat meskipun berukuran kecil.

Untuk mengukur massa jenis suatu benda, dua hal yang perlu diukur:

• Massa: Diukur menggunakan timbangan atau neraca.
• Volume: Untuk benda padat berbentuk teratur (kubus, balok, bola), volume dapat dihitung dari dimensi geometrisnya. Untuk benda tidak beraturan, volume dapat dihitung dengan metode displacement, yaitu dengan mencelupkan benda ke dalam air dan mengukur kenaikan volume air.

Cobalah pelajari contoh soal berikiut ini.

Contoh Soal 1:

Sebuah balok kayu memiliki massa 500 gram dan volumenya 250 cm³. Hitung densitas balok kayu tersebut!

Penyelesaian:

• Diketahui:
• Massa (m) = 500 gram,
• Volume (V) = 250 cm³.
• Gunakan rumus massa jenis:
• ρ = m/V = 500 gram / 250 cm³ = 2 g/ cm³
• Jadi, massa jenis balok kayu tersebut adalah 2 g/cm³.

Contoh Soal 2:

Sebuah logam memiliki volume 0,02 m³ dan densitasnya 7.800 kg/m³. Berapa massa logam tersebut?

Penyelesaian:

• Diketahui:
• Volume (V) = 0,02 m³,
• Densitas (ρ) = 7.800 kg/m³.
• Gunakan rumus massa jenis dan ubah untuk mencari massa (m):
• m = ρ x V = (7.800 kg/m³) x (0,02 m³) = 156 kg
• Jadi, massa logam tersebut adalah 156 kg.

Konsep massa jenis sangat penting untuk dipahami karena memiliki banyak aplikasi dalam kehidupan sehari-hari, seperti Industri, dalam pembuatan berbagai produk, seperti logam, plastik, dan bahan bangunan, massa jenis menjadi pertimbangan penting. Dalam teknik, Konsep massa jenis digunakan dalam perhitungan kekuatan bahan, desain struktur, dan analisis fluida.Massa jenis merupakan konsep dasar dalam fisika yang digunakan untuk memahami fenomena alam seperti apung-tenggelamnya benda, pergerakan fluida, dan berbagai fenomena termal. Pemahaman konsep ini penting untuk menjelaskan mengapa benda tertentu dapat terapung di air dan benda lainnya tenggelam. Mempelajari massa jenis melibatkan penggunaan keterampilan pengukuran yang penting dalam eksperimen ilmiah. Kita dilatih untuk mengukur massa dan volume, serta menghubungkan hasil pengukuran tersebut dengan konsep teoretis.

Dengan memahami massa jenis, kita bisa merenungkan bagaimana Allah menciptakan zat dengan kerapatan yang berbeda-beda, sehingga benda-benda di alam dapat berfungsi sesuai dengan perannya. Ketika kita melihat konsep massa jenis, kita melihat keteraturan alam yang sempurna. Massa jenis air yang memungkinkan kehidupan di bumi dengan fenomena seperti apung-tenggelamnya benda, adalah tanda dari keteraturan yang Allah ciptakan. Ini mencerminkan ayat Al-Qur'an:

وَخَلَقَ كُلَّ شَىْءٍ فَقَدَّرَهُۥ تَقْدِيرًا
Artinya: "Dan Allah menciptakan segala sesuatu dan Dia menetapkan ukuran−ukurannya dengan serapi−rapinya." (QS.Al−Furqan:2)

Dalam dunia nyata, kapal besar bisa mengapung karena desainnya memperhitungkan massa jenis. Hal ini mengajarkan tentang pentingnya ikhtiar dalam menjalani kehidupan. Meskipun ada hukum-hukum fisika yang harus dipatuhi, kita juga harus bekerja keras dan bertawakal kepada Allah.

Link Materi Sebelumnya: Zat dan Wujudnya, Perubahan fisika dan Kimia

  

 ***

Contoh Soal Uji Pemahaman

A. Pilihan Ganda

1. Sebutkan tiga perbedaan antara perubahan fisika dan perubahan kimia, serta berikan contoh masing-masing!
   a) Perubahan fisika bersifat sementara, perubahan kimia bersifat permanen; contohnya memara air menjadi es (fisika) dan kayu terbakar menjadi abu (kimia).
   b) Perubahan fisika tidak melibatkan perubahan komposisi zat, perubahan kimia melibatkan perubahan komposisi; contohnya mencairkan lilin (fisika) dan besi berkarat (kimia).
   c) Perubahan fisika dapat dibalik, perubahan kimia biasanya tidak dapat dibalik; contohnya memotong kertas menjadi dua (fisika) dan telur yang dimasak (kimia).
   d) Semua jawaban di atas benar

2. Bagaimana massa jenis zat dapat dihitung? Jelaskan dengan rumus dan berikan contohnya!
   a) Massa jenis = volume zat x massa
   b) Massa jenis = massa zat / volume
   c) Massa jenis = volume zat ÷ massa
   d) Massa jenis = massa / volume zat

3. Ketika kalian meletakkan gabungan benda kayu dan besi pada baling-baling, benda manakah yang akan menggantikan massa nya dulu? Jelaskan jawabanmu!
   a) Kayu, karena kayu lebih ringan
   b) Besi, karena besi lebih berat
   c) Keduanya sama, karena massa kedua benda tidak berubah
   d) Bergantung pada ukuran dan bentuk benda

4. Kamu bermaksud mengukur massa jenis pasir. Buatlah langkah-langkah yang kamu lakukan!
   a) Timbang pasir menggunakan timbangan, ukur massa pasir menggunakan gelas ukur.
   b) Timbang menggunakan neraca, ukur volume pasir dengan metode pembakaran
   c) Timbang pasir dengan wadah, ukur volume pasir dengan penggaris
   d) Timbang pasir menggunakan wadah, ukur volume pasir dengan air

5. Air dan minyak merupakan zat cair yang memiliki massa jenis berbeda. Jelaskan bagaimana hal ini dapat menyebabkan perendaman suatu benda dalam kedua zat tersebut?
   a) Benda dengan massa jenis lebih tinggi akan tenggelam dalam air dan mengapung di atas minyak, sebaliknya benda dengan massa jenis lebih rendah akan mengapung di air dan tenggelam di minyak.
   b) Benda dengan massa jenis lebih rendah akan tenggelam dalam air dan mengapung di atas minyak, sebaliknya benda dengan massa jenis lebih tinggi akan mengapung di air dan tenggelam di minyak.
   c) Benda dengan massa jenis sama akan tenggelam dan mengapung dalam zat cair tersebut.
   d) Massa jenis tidak berpengaruh terhadap perendaman benda dalam zat cair.

B. Essay

1. Jelaskan bagaimana proses pemanasan dapat mengubah wujud suatu benda, serta berikan contoh perubahan wujud benda akibat pemanasan. Uraikan pula apakah perubahan wujud tersebut merupakan perubahan fisika atau kimia!
2. Mengapa massa jenis suatu zat berbeda saat diukur dalam bentuk padat, cair, dan gas? Bayangkan kamu memiliki balok es yang bermassa 100 gram dan kamu lelehkan hingga menjadi air. Apakah massanya akan berubah? Jelaskan jawabanmu.
3. Berikan tiga contoh perubahan fisika dalam kehidupan sehari-hari dan tiga contoh perubahan kimia dalam kehidupan sehari-hari.
4. Siti ingin menguji apakah massa jenis sebuah batu pasir dan kerikil sama. Ia mengambil batu pasir dan kerikil dengan volume yang sama. Massa batu pasir adalah 50 gram sedangkan kerikil 75 gram. Jika Siti ingin tahu mana yang lebih bermassa jenis atau yang memiliki kerapatan yang lebih padat, bagaimana langkah yang harus ia lakukan?

_________

Alternatif / Kunci Jawaban Soal Pilihan Ganda

1. d Semua jawaban di atas benar
2. b Massa jenis = massa zat / volume
3. b Besi, karena besi lebih berat
4. d Timbang pasir menggunakan wadah, ukur volume pasir dengan air
5. a Benda dengan massa jenis lebih tinggi akan tenggelam dalam air dan mengapung di atas minyak, sebaliknya benda dengan massa jenis lebih rendah akan mengapung di air dan tenggelam di minyak.

===