Fisika Sekolah Dasar dan Menengah Pertama · Grades 1–9

20Mengukur Massa

Di pasar: “Apelnya sekilogram, ya!” Penjualnya menuang apel ke dalam piring neraca sampai neracanya puas. Apa tepatnya yang dipesan pembeli itu — dan bagaimana neraca tahu kapan harus berhenti? Dengan tuas dan neraca di dalam kotak alat kita, kita siap mengukur hal yang baru: massa.

20.1 Massa: seberapa banyak zatnya

Definisi 20.1 (Massa)

Yang disebut massa sebuah benda menyatakan seberapa banyak zat penyusunnya. Makin banyak zatnya, makin besar massanya — dan makin kuat Bumi menariknya ke bawah, itulah sebabnya benda bermassa lebih besar terasa lebih berat di tanganmu dan menekan piring neracanya turun.

Contoh 20.2 (Besar bukan berarti berat)

Sebuah bantal memenuhi kedua lenganmu, namun kamu membawanya dengan mudah. Sebuah batu yang lebih kecil daripada kepalan tanganmu membuat pergelangan tanganmu tegang. Bantalnya besar tetapi berisi sedikit zat — kebanyakan bulu dan udara; batunya kecil tetapi padat berisi zat. Massa berbicara tentang seberapa banyak zatnya, bukan tentang seberapa banyak ruang yang dipakainya. (Kedua gagasan ini, dan tarian rumit di antara keduanya, akan bertemu lagi dalam kisah terapung dan tenggelam suatu hari nanti.)

Definisi 20.3 (Gram dan kilogram)

Massa diukur dalam gram (ditulis $\mathrm{g}$ ) dan kilogram (ditulis $\mathrm{kg}$ ):

1\,\mathrm{kg} = 1000\,\mathrm{g}.

Sebuah penjepit kertas bermassa kira-kira $1\,\mathrm{g}$ ; sebuah apel kira-kira $150\,\mathrm{g}$ ; sekarton susu kira-kira $1\,\mathrm{kg}$ ; kamu sendiri, beberapa puluh kilogram. Seperti meter, satuan ini sama bagi semua orang di Bumi.

20.2 Menimbang dengan neraca

Metode 20.4 (Menimbang dengan balok)

Untuk mengukur massa sebuah melon dengan neraca dan sekotak balok logam bertanda ( $500\,\mathrm{g}$ , $200\,\mathrm{g}$ , $100\,\mathrm{g}$ , $50\,\mathrm{g}$ , …):

periksa bahwa neraca kosongnya tergantung mendatar;
letakkan melonnya di satu piring;
tambahkan balok ke piring yang lain, mulai dari yang paling besar yang masih berguna, sampai kedua piring tergantung mendatar;
jumlahkan baloknya: totalnya adalah massa melon itu.

Kalau kedua piring mendatar dengan satu balok $500\,\mathrm{g}$ , satu $200\,\mathrm{g}$ , dan satu $100\,\mathrm{g}$ , massa melon itu $500 + 200 + 100 = 800\,\mathrm{g}$ .

Menimbang melon: balok ditambahkan sampai kedua piring mendatar; jumlahnya adalah jawabannya.

Sebuah neraca menjalankan tugasnya dengan tenang: piringnya mendatar, jadi massa apelnya sama dengan total anak timbangan kuningannya.

Contoh 20.5 (Timbangan yang lain)

Timbangan dapur dan timbangan kamar mandi tidak punya piring kedua: kamu meletakkan bebannya, dan sebuah jarum berputar (atau sebuah angka menyala) untuk menunjukkan massanya langsung. Di dalamnya, sebuah pegas yang tertekan melakukan perbandingannya untukmu. Praktis dan cepat — tetapi neraca dua piring yang tua tidak menyembunyikan mesin apa pun: hanya aturan tuas yang sudah kamu pahami.

Contoh 20.6 (Membaca pasar)

“Apel sekilogram” berarti: apel sampai neracanya seimbang dengan balok $1\,\mathrm{kg}$ — kira-kira $6$ atau $7$ buah apel. Tepung dijual dalam kantong $1\,\mathrm{kg}$ , batang cokelat sering $100\,\mathrm{g}$ , sepucuk surat memerlukan kira-kira $20\,\mathrm{g}$ kertas, dan aturan tukang pos “di bawah $20\,\mathrm{g}$ , satu perangko” adalah aturan massa.

20.3 Massa mengikuti zatnya

Proposisi 20.7 (Zat sama, massa sama)

Mengubah bentuk sebuah benda tidak mengubah massanya. Gulunglah sebola adonan menjadi ular, pipihkan menjadi panekuk, atau potonglah menjadi empat lalu timbang semua potongannya bersama-sama: neracanya melaporkan massa yang sama setiap kali. Massa menghitung zatnya — dan memipihkan, menggulung, serta memotong tidak menambah zat maupun menguranginya.

Satu gumpal adonan, tiga bentuk — dan satu massa. Neracanya tidak pernah tertipu oleh perubahan bentuk.

Catatan 20.8 (Neraca mengabaikan penampilan)

Inilah kekuatan tenang dari mengukur: mata menilai panekuk yang pipih “lebih besar” daripada bola asalnya, dan bantal yang mengembang “lebih berat” daripada sebuah batu — tetapi neraca, seperti termometer dan penggaris sebelumnya, melaporkan zatnya dan tidak lebih dari itu. Satu demi satu, alat kita menggantikan “tampaknya” dengan “memang begitu”.

20.4 Latihan

Latihan 20.1 ★

Apa yang dinyatakan massa sebuah benda? Dua satuan apa yang mengukurnya, dan berapa gram yang membentuk satu kilogram?

Solusi

Solusi Latihan 20.1.

Seberapa banyak zat penyusun sebuah benda. Satuannya: gram dan kilogram, dengan $1\,\mathrm{kg} = 1000\,\mathrm{g}$ .

Latihan 20.2 ★

Pilihlah massa yang lebih masuk akal: penjepit kertas — $1\,\mathrm{g}$ atau $1\,\mathrm{kg}$ ? Sebuah apel — $150\,\mathrm{g}$ atau $15\,\mathrm{kg}$ ? Sekarton susu — $1\,\mathrm{g}$ atau $1\,\mathrm{kg}$ ? Seekor kucing — $4\,\mathrm{kg}$ atau $400\,\mathrm{kg}$ ?

Solusi

Solusi Latihan 20.2.

Penjepit kertas: $1\,\mathrm{g}$ . Apel: $150\,\mathrm{g}$ . Karton susu: $1\,\mathrm{kg}$ . Kucing: $4\,\mathrm{kg}$ .

Latihan 20.3 ★

Kedua piring mendatar ketika sebuah labu berhadapan dengan satu balok $500\,\mathrm{g}$ dan dua balok $200\,\mathrm{g}$ . Berapa massa labu itu?

Solusi

Solusi Latihan 20.3.

$500 + 200 + 200 = 900$ : massa labu itu $900\,\mathrm{g}$ .

Latihan 20.4 ★

Mengapa neraca kosong harus tergantung mendatar sebelum penimbangan apa pun? (Ingat pedagang yang curang.)

Solusi

Solusi Latihan 20.4.

Kalau neraca kosongnya sudah berjungkit, setiap penimbangan berbohong demi salah satu sisi — seperti lengan panjang pedagang yang curang. Mendatar ketika kosong adalah bukti permulaan yang adil.

Latihan 20.5 ★

Bola pantai jauh lebih besar daripada sekaleng sup, namun kalengnya yang menekan piringnya turun. Jelaskan dengan Contoh 20.2.

Solusi

Solusi Latihan 20.5.

Bola pantainya besar tetapi sebagian besar udara — sedikit zat, massa kecil. Kalengnya kecil tetapi padat berisi zat — massanya lebih besar, sehingga ia menekan piringnya turun. Massa menghitung zatnya, bukan ukurannya.

Latihan 20.6 ★

Ada berapa gram dalam $2\,\mathrm{kg}$ ? Dalam setengah kilogram? Mana yang lebih banyak: $1200\,\mathrm{g}$ atau $1\,\mathrm{kg}$ ?

Solusi

Solusi Latihan 20.6.

$2\,\mathrm{kg} = 2000\,\mathrm{g}$ ; setengah kilogram adalah $500\,\mathrm{g}$ ; $1200\,\mathrm{g}$ lebih banyak daripada $1\,\mathrm{kg} = 1000\,\mathrm{g}$ .

Latihan 20.7 ★

Sebatang cokelat $100\,\mathrm{g}$ dipatahkan menjadi semua kotak kecilnya, lalu setiap kotaknya diletakkan di timbangan bersama-sama. Massa berapa yang ditunjukkan timbangan itu, dan hukum mana yang mengatakannya?

Solusi

Solusi Latihan 20.7.

Tetap $100\,\mathrm{g}$ : mematahkan mengubah bentuknya, bukan zatnya — itulah hukum “zat sama, massa sama”, dengan semua potongannya di atas piring bersama-sama.

Latihan 20.8 ★

Timbangan dapur dan neraca dua piring sama-sama menimbang sekantong tepung. Apa yang dipakai masing-masingnya untuk membandingkan — dan yang mana yang bekerja dengan aturan yang kamu pelajari tiga bab lalu?

Solusi

Solusi Latihan 20.8.

Timbangan dapur membandingkan dengan pegas yang tertekan di dalamnya; neraca dua piring membandingkan dengan balok pada lengan yang sama panjang — itulah aturan tuas dari bab tuas.

Latihan 20.9 ★

Tukang roti memerlukan $800\,\mathrm{g}$ tepung dan punya balok $500\,\mathrm{g}$ , $200\,\mathrm{g}$ , $200\,\mathrm{g}$ , $100\,\mathrm{g}$ , dan $50\,\mathrm{g}$ . Carilah dua cara berbeda untuk menimbang tepat $800\,\mathrm{g}$ — dengan mengetahui bahwa balok boleh diletakkan di piring mana pun.

Solusi

Solusi Latihan 20.9.

Cara pertama: $500 + 200 + 100 = 800\,\mathrm{g}$ balok di seberang tepungnya. Cara kedua: letakkan balok $100\,\mathrm{g}$ bersama tepungnya dan $500 + 200 + 200 = 900\,\mathrm{g}$ di seberangnya; piring yang mendatar lalu berarti tepung $+ 100\,\mathrm{g}$ sama dengan $900\,\mathrm{g}$ , jadi tepungnya $900 - 100 = 800\,\mathrm{g}$ .

Latihan 20.10 ★★

Nina menimbang sebuah jeruk utuh: $200\,\mathrm{g}$ . Ia mengupasnya lalu menimbang jeruk kupasannya saja: $160\,\mathrm{g}$ . Apakah Proposisi 20.7 gagal? Di mana gram yang hilang itu, dan bagaimana Nina dapat membuktikannya dengan satu penimbangan lagi?

Solusi

Solusi Latihan 20.10.

Hukumnya tidak gagal: tidak ada zat yang lenyap — zatnya hanya terpisah. $40\,\mathrm{g}$ yang hilang itu adalah kulitnya. Satu penimbangan lagi membuktikannya: kulitnya saja seharusnya terbaca $40\,\mathrm{g}$ , dan $160 + 40 = 200\,\mathrm{g}$ .

Latihan 20.11 ★★

Sebuah teka-teki, yang sekarang mudah bagimu: mana yang massanya lebih besar, sekilogram bulu atau sekilogram besi? Dan mana yang memakan lebih banyak ruang? Jelaskan mengapa begitu banyak orang menjawab pertanyaan pertama dengan keliru.

Solusi

Solusi Latihan 20.11.

Massanya sama — masing-masing satu kilogram. Bulunya memakan jauh lebih banyak ruang. Orang menjawab keliru karena tangan dan mata menilai besi sebagai “zat yang berat”; tetapi pertanyaannya sudah menetapkan massanya satu kilogram masing-masing — yang berbeda hanyalah ruangnya.

Istilah yang didefinisikan dalam bab ini

Lihat semua 393 istilah di glosarium