Cara Menghitung Massa Jenis dengan Perpindahan Air

Archimedes menemukan metode untuk menemukan kepadatan dengan menggunakan perpindahan air. Salah satu kisah penemuannya melibatkan mahkota emas raja, perhiasan yang mungkin mencuri, dan bak mandi. Benar atau tidak, cerita bertahan dalam satu versi atau yang lain karena pentingnya penemuan Archimedes daripada apakah perhiasan benar-benar mencoba menipu raja.

TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)

Menghitung kepadatan menggunakan rumus D = m v, di mana D berarti kepadatan, m berarti massa dan v berarti volume. Temukan massa menggunakan skala keseimbangan, dan gunakan perpindahan air untuk menemukan volume benda tidak beraturan. Perpindahan air bekerja karena jumlah air yang dipindahkan oleh suatu benda yang terendam air sama dengan volume benda tersebut. Jika sebuah benda dicelupkan ke dalam gelas ukur menaikkan tinggi air dari 40 mililiter menjadi 90 mililiter, perubahan volume 50 mililiter sama dengan volume benda dalam sentimeter kubik.

Semua materi memiliki massa dan menempati ruang. Kepadatan, nilai yang dihitung, mengukur jumlah materi dalam ruang. Untuk menghitung massa jenis suatu bahan, tentukan massa dan volume benda tersebut. Hitung massa jenis benda menggunakan rumus massa jenis sama dengan massa dibagi volume:

Menemukan massa membutuhkan penggunaan skala keseimbangan. Kebanyakan timbangan massa menyeimbangkan objek yang tidak diketahui dengan massa yang diketahui. Contohnya termasuk neraca balok rangkap tiga dan neraca sebenarnya, seperti skala klasik yang terlihat di kantor pengujian. Timbangan elektronik juga dapat diatur sebagai timbangan massa. Timbangan kamar mandi, selain tidak memiliki tingkat akurasi yang dibutuhkan, mengukur berat, bukan massa. Massa mengukur jumlah materi dalam suatu benda sedangkan berat mengukur tarikan gravitasi pada massa suatu benda.

Menemukan volume benda geometris beraturan menggunakan rumus standar. Volume kotak sama dengan panjang kali lebar kali tinggi, misalnya. Namun, tidak setiap objek cocok dengan formula. Untuk benda yang bentuknya tidak beraturan ini, gunakan metode perpindahan air untuk mencari volume benda tersebut.

Perpindahan air menggunakan sifat air tertentu: 1 mililiter (disingkat ml) air membutuhkan 1 sentimeter kubik (cm³) ruang, atau volume, ketika air berada pada suhu dan tekanan standar (0 ° C) dan tekanan (1 atmosfer). Sebuah benda yang tenggelam seluruhnya dalam air akan menggantikan atau mengimbangi volume air yang sama dengan volume benda tersebut. Jadi, jika sebuah benda memindahkan 62 ml air, volume benda sama dengan 62 cm³.

Metode untuk menggunakan perpindahan air untuk menemukan volume memerlukan merendam objek dalam volume air yang diketahui dan mengukur perubahan ketinggian air. Jika objek masuk ke dalam gelas ukur atau gelas ukur, Anda dapat membaca pengukuran secara langsung. Jika ketinggian air mulai dari 40 ml dan berubah menjadi 90 ml setelah benda terendam, volume benda sama dengan volume air akhir (90 ml) dikurangi volume air awal (40 ml), atau 50 ml.

Jika benda tidak muat ke dalam gelas ukur atau gelas ukur, Anda dapat mengukur volume air yang dipindahkan dengan cara yang berbeda. Salah satu metode membutuhkan menempatkan mangkuk di nampan atau mangkuk yang lebih besar. Mangkuk bagian dalam harus cukup besar untuk menenggelamkan objek sepenuhnya. Isi mangkuk bagian dalam hingga penuh dengan air. Dengan hati-hati, tanpa menimbulkan gelombang atau percikan, geser objek ke dalam mangkuk, biarkan air yang dipindahkan tumpah ke mangkuk atau baki yang lebih besar. Lepaskan mangkuk bagian dalam dengan sangat hati-hati agar tidak ada air yang tumpah. Kemudian ukur volume air dalam mangkuk yang lebih besar. Volume tersebut sama dengan volume benda.

Cara kedua, yang mungkin lebih praktis, juga menggunakan mangkuk. Mangkuk harus cukup besar untuk menenggelamkan objek sepenuhnya tanpa meluap. Mulailah dengan mengisi mangkuk dengan air yang cukup untuk menutupi objek sepenuhnya. Sebelum menambahkan objek, tandai garis air di mangkuk. Seperti gelas ukur, ini menandai volume awal air. Selanjutnya, tambahkan objek, pastikan objek benar-benar tertutup air. Tandai garis air ini di mangkuk. Sekarang, keluarkan objek dari air dengan hati-hati.

Pada titik ini, perubahan volume air perlu ditentukan. Salah satu metode mengukur jumlah air yang dibutuhkan untuk menaikkan ketinggian air dari garis volume awal ke garis volume akhir. Volume ini sama dengan volume benda. Metode kedua mengukur jumlah air yang digunakan untuk mengisi mangkuk hingga baris pertama, kemudian mengukur jumlah air yang dibutuhkan untuk mengisi mangkuk hingga baris kedua. Menggunakan rumus volume akhir dikurangi volume awal (v_f – v_saya) menghasilkan volume benda. Jika volume awal air sama dengan 900 ml air dan volume akhir air sama dengan 1.250 ml, maka volume benda adalah 1250 – 900 = 350 ml, berarti volume benda sama dengan 350 cm³.

Setelah Anda mengukur massa dan volume suatu benda, untuk menemukan kerapatannya, Anda perlu memasukkan pengukuran ke dalam rumus kerapatan. Misalnya, jika massa yang diukur sama dengan 875 g dan volume yang diukur sama dengan 350 cm³, maka rumus densitas menjadi:

2,50 gram per sentimeter kubik, biasanya ditulis sebagai 2,50 g/cm³.