Physics Education Research Journal Vol. 2 No. 1 (2020), 43-50 P -ISSN: 2685-6190 e-ISSN: 2714-7746
doi: 10.21580/perj.2020.2.1.5058 https://ejournal.walisongo.ac.id/index.php/perj/index
43

## Penentuan Massa Jenis Oli Secara Sederhana dengan Hukum Archimedes
S. Gideon * dan E. R. Tarigan
Politeknik Teknologi Kimia Industri Medan, Indonesia * email: mysuperemail1988@gmail.com
Received: November 21 st , 2019. Accepted: February 2 nd , 2020. Published: February 29 th , 2020

## Abstrak
Metode  pengukuran  massa  jenis  zat  cair  yang  paling  umum digunakan  adalah  berdasarkan  hukum  Archimedes.  Minyak pelumas (oli) umumnya telah mempunyai  standar massa jenis yang  telah  ditetapkan  untuk  menunjukkan  kualitas  dari  oli tersebut.  Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  menentukan  massa jenis  oli  secara  sederhana  dengan  menerapkan  hukum Archimedes. Penelitian ini dilakukan dalam tiga tahap. Pertama, pengukuran  massa  piknometer  kosong.  Ke  dua,  pengukuran massa piknometer berisi air suling dan oli. Ke tiga, pengukuran massa  tembaga  di  medium  udara,  air  suling  dan  oli.  Hasil pengukuran  dan  perhitungan  menunjukkan  massa  jenis  air suling sebesar (0,995 ± 3,582 x 10 -4 ) gr/cm 3 yang nilainya sangat dekat dengan nilai 1 gr/cm 3 sehingga air suling yang digunakan dalam  penelitian  ini  cocok  sebagai  referensi/standar  dalam mencari volume tembaga; massa jenis oli sebesar (0,868 ± 2,14 x 10 -3 ) gr/cm 3 yang nilainya sangat dekat dengan nilai massa jenis oli yang diukur dan dihitung dengan piknometer sebesar (0,875 ± 4,637 x 10 -4 ) gr/cm 3 .

## Abstract
The most commonly used method for measuring the density of liquids is based on Archimedes' law. Lubricating oil generally has a defined density standard to show the quality of the oil. The purpose of this study is to determine oil density simply by applying  Archimedes'  law.  This  research  was  conducted  in three steps. First, the measurement of the empty pycnometer. Second,  the  measurement  of  the  pycnometer  mass  containing distilled water and oil. Third, measurement of copper mass in the medium of air, distilled water and oil. From the results of
measurements  and  calculations,  the  obtained  density  of distilled water is (0.995 ± 3,582 x 10 -4 ) gr/cm3 whose value is very close to the value of 1 gr/cm 3 so that the distilled water used in this study is suitable as a reference/standard in finding volume copper; oil density is (0.868 ± 2.14 x 10 -3 ) gr/cm 3 whose value  is  very  close  to  the  value  of  oil  density  measured  and calculated with a pycnometer of (0.875 ± 4.637 x 10 -4 ) gr/cm 3 . ©2020PERJ
Keywords : Archimedes’ principle; oil density; pycnometer.

## PENDAHULUAN
Materi  atau  zat  dapat  berwujud padat, cair atau gas. Cairan dan gas tidak dapat mempertahankan bentuk  yang  tetap  dan  memiliki kemampuan
yang mengalir sehingga  keduanya  secara  kolektif disebut fluida (Giancoli, 2014). Salah satu besaran karakteristik (sifat) dari fluida  adalah  densitas/kerapatan atau yang biasa disebut massa jenis. Benda-benda  yang  terbuat  dari  zat tertentu, dapat memiliki sembarang ukuran  atau  massa,  namun  massa jenisnya  akan  selalu  sama  (Serway dan Jewett, 2014).
Metode  pengukuran  massa  jenis zat  cair  yang  paling  umum digunakan  adalah  berdasarkan hukum Archimedes.
Hukum Archimedes  menjelaskan  bahwa gaya  apung  pada  benda  yang dicelupkan  ke  dalam  fluida  adalah sama  dengan  berat  fluida  yang dipindahkan  oleh  benda  tersebut (Bierman  dan  Kincanon,  2003; Mccuan dan Treinen, 2009; Hughes 2005; Hughes, 2006).
Secara eksperimen, hukum Archimedes yang digunakan untuk
mendapatkan massa jenis air suling dan  oli  dapat  dituliskan  sesuai Persamaan 1 (Kireš, 2007).
  g m m F f u A    (1)
dengan F A adalah  gaya  angkat benda yang dicelupkan dalam suatu fluida  (satuan  Newton), m u adalah massa  benda  ketika  ditimbang  di udara  (satuan  gram), m f adalah massa  benda  ketika  ditimbang  di dalam  suatu  fluida  (satuan  gram) dan g adalah  percepatan  gravitasi (satuan meter per sekon kuadrat).
Persamaan  1,  dapat  diubah dalam bentuk Persamaan 2
(Loverude, Kautz, dan Heron, 2003).
g F V f A B    (2)
dengan V B adalah  volume  benda yang dicelupkan dalam suatu fluida (satuan  meter  kubik) ,  F A adalah gaya angkat benda yang dicelupkan dalam suatu fluida (satuan
Newton), ρ f adalah  massa  jenis benda  yang  dicelupkan  di  dalam suatu  fluida  (satuan  kilogram  per meter  kubik)  dan g adalah percepatan  gravitasi  (satuan  meter per sekon kuadrat).
45
Aplikasi dari hukum Archimedes tersebut
melatarbelakangi munculnya berbagai jenis peralatan praktikum  hukum  Archimedes dalam mengukur massa jenis suatu zat  cair.  Peralatan  praktikum tersebut  antara  lain  piknometer, aerometer,  hidrometer  dan  neraca Mohr.  Putra  dan  Purnomosari (2015)  mengembangkan  modul praktikum  hukum  Archimedes untuk  menentukan  massa  jenis  air murni,  larutan  garam,  dan  alkohol menggunakan  aerometer,  neraca Mohr; sedangkan Masthura, Jumiati, dan Sirait (2017) mengembangkan modul praktikum hukum Archimedes untuk
menentukan  massa  jenis  air  murni dan  larutan  garam  menggunakan hidrometer.
Selain  modul-modul  praktikum hukum  Archimedes  yang  telah dikembangkan  tersebut,  terdapat beberapa
penelitian yang menggunakan  hukum  Archimedes untuk  menentukan  massa  jenis. Putra  (2014)  merancang  dan menerapkan  neraca  digital  untuk percobaan menentukan massa jenis zat padat. Prawira  dan Rouf (2018) merancang alat ukur massa jenis zat cair  menggunakan  cepat  rambat gelombang ultrasonik. Pande (2017) merancang alat ukur massa jenis zat cair berdasarkan
tekanan hidrostatik  dengan  menggunakan sensor  fotodioda.    Kartika  (2009) merancang alat ukur massa jenis zat
cair  dengan  menggunakan  metode Mohr.  Nurlaili  dan  Haiyum  (2008) melakukan penelitian untuk menentukan  massa  jenis  air  dan minyak tanah dengan
menggunakan  hukum Archimedes. Penelitian  tersebut  menggunakan sebuah tabung yang dimasukkan ke dalam sebuah bejana yang berisi air, sehingga  sebagian  dari  tabung tercelup ke dalam air dan sebagian lagi muncul di udara.
Zat cair yang biasa diukur massa jenisnya yaitu produk susu, minyak goreng  atau  minyak  pelumas  (oli). Susu,  minyak  goreng,  dan  oli umumnya telah
mempunyai standar  massa  jenis  yang  telah ditetapkan  untuk  menunjukkan kualitas  dari  zat  cair  tersebut (Sutiah,  Firdausi,  dan  Budi,  2008). Terkait  dengan  hal  tersebut  dan seluruh  pemaparan  yang  telah dijelaskan,  maka  penelitian  ini dilakukan  dengan  tujuan  untuk menentukan  massa  jenis  oli  secara sederhana  dengan  menerapkan hukum Archimedes.

## METODE
Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah
piknometer  10  mL  seperti  terlihat pada  Gambar  1,  neraca  Ohaus digital,  neraca  pegas  digital,  statif, beaker  glass ,  air  suling dan  batu logam dengan bentuk tidak
beraturan  terbuat  dari  bahan tembaga).
Piknometer  digunakan  karena merupakan  salah  satu  alat  ukur massa  jenis  zat  cair  yang  standar. Air  suling  dipilih  sebagai  fluida referensi  karena  massa  jenisnya yang  bernilai  ≈  1  gr/cm 3 .  Minyak pelumas  (oli)  yang  digunakan adalah  oli  mesin  motor  merk Ultratec  jenis  20W-50  JASO  MA. Skema rangkaian pengukuran ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 1. Piknometer 10 mL
Gambar 2. Skema Rangkaian Pengukuran Penelitian  ini  dilakukan  dalam tiga tahap. Pertama, massa
piknometer  kosong  diukur  dengan neraca Ohaus digital  sebanyak tiga kali.  Ke  dua,  air  suling  dan  oli masing-masing  dimasukkan  ke dalam piknometer kemudian massanya diukur sebanyak tiga kali. Ke tiga, beberapa batu logam (bahan aluminium,  besi,  dan  tembaga) masing-masing  diukur  massanya sebanyak tiga kali, baik di medium udara maupun di medium air suling dan oli (dengan cara dicelupkan) .

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil pengukuran massa piknometer  kosong,  piknometer berisi  air  suling  dan  piknometer berisi  oli  disajikan  pada  Tabel  1. Berdasarkan Tabel 1, secara perhitungan  statistik  didapatkan massa  piknometer  kosong  sebesar (15,7  ±  1,8  x  10
-2 )  gr,  massa piknometer berisi air suling sebesar
(15,7  ±  1,8  x  10 -2 )  gr  dan  massa piknometer berisi oli sebesar (15,7 ± 1,8 x 10 -2 ) gr. Massa jenis air suling dan oli ditentukan dengan menggunakan Persamaan 3.   P pbf pk o f V m m    (3)
dengan ρ f adalah massa jenis fluida yang dimasukkan ke dalam
piknometer  (satuan  gram  per centimeter kubik), m pko adalah massa piknometer  kosong  (satuan  gram), m pbf adalah massa piknometer berisi fluida (satuan gram) dan V P adalah
47
volume piknometer yang
digunakan  (yaitu  sebesar  10  mL). Berdasarkan  Persamaan  3  dan perhitungan  statistik  diperoleh massa jenis air suling sebesar (0,995 ±  3,582  x  10 -4 )  gr/cm 3 dan  massa jenis oli sebesar (0,875 ± 4,637 x 10 -4 ) gr/cm 3 .  Massa  jenis  air  yang diperoleh  nilainya  sangat  dekat
dengan nilai 1 gr/cm 3 . Oleh karena itu,  air  suling  yang  digunakan dalam  penelitian  ini  cocok  sebagai nilai referensi/standar dalam mencari  volume  tembaga  di medium  air  suling.  Massa  jenis  oli yang diperoleh selanjutnya dijadikan nilai referensi massa jenis oli dalam penelitian ini.
Tabel  1. Hasil  Pengukuran  Massa  Piknometer  Kosong,  Piknometer  Berisi  Air Suling, dan Piknometer Berisi Oli.
Pengukuran Massa Piknometer Kosong (gr) Massa Piknometer Berisi Air (gr) Massa Piknometer Berisi Oli (gr) Pertama 15,72 25,64 24,46 Ke dua 15,74 25,66 24,44 Ke tiga 15,72 25,66 24,45 Tabel  2  menunjukkan  hasil pengukuran  massa  tembaga  di medium  udara,  air  suling  dan  oli.
Berdasarkan Tabel 2
dan perhitungan  statistik,  didapatkan massa  tembaga  di  medium  udara sebesar (62,2 ± 13,4 x 10 -2 ) gr, massa tembaga  di  medium  air  suling
sebesar  (55,08  ±  4,23  x  10 -2 )  gr  dan massa  tembaga  di  medium  oli sebesar  (55,95  ±  9,19  x  10 -2 )  gr.
Selanjutnya,  dengan  menggunakan Persamaan 1 dan 2 maka
didapatkan  volume  tembaga  di medium  air  suling  sebesar  (7,2  ± 10,31 x 10 -3 ) cm 3 .
Tabel 2. Hasil Pengukuran Massa Tembaga di Medium Udara, Air Suling, dan Oli.
Pengukuran Massa Tembaga di Medium Udara (gr) Massa Tembaga di Medium Air Suling (gr) Massa Tembaga di Medium Oli (gr) Pertama 62,25 55,07 55,95 Ke dua 62,10 55,06 55,96 Ke tiga 62,11 55,11 55,95 Tembaga yang dicelupkan ke oli adalah tembaga yang sama dengan yang telah dicari volume di medium air suling, maka dengan menggunakan Persamaan 2 didapatkan  massa  jenis  oli  sebesar
(0,868  ±  2,14  x  10 -3 )  gr/cm 3 .  Nilai massa jenis oli tersebut sangat dekat dengan  nilai  massa  jenis  oli  yang diukur  dan  dihitung  dengan piknometer sebesar (0,875 ± 4,637 x 10 -4 ) gr/cm 3 .

## KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  pengukuran dan perhitungan, didapatkan massa jenis air suling sebesar (0,995 ± 3,582 x 10 -4 ) gr/cm 3 yang nilainya sangat dekat  dengan  nilai  1  gr/cm 3 sehingga air suling yang digunakan dalam  penelitian  ini  cocok  sebagai referensi/standar  dalam  mencari volume tembaga; dan massa jenis oli sebesar (0,868 ± 2,14  x  10 -3 )  gr/cm 3 yang nilainya  sangat  dekat  dengan nilai massa jenis oli yang diukur dan dihitung
dengan
piknometer sebesar (0,875 ± 4,637 x 10 -4 ) gr/cm 3 .

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima kasih kepada Ibu Dr. Evi Christiani
Sitepu, M.Si selaku Kepala Laboratorium  Fisika  PTKI  Medan atas  kesediaannya  memberikan arahan  dan  kesempatan  yang seluas-luasnya dalam mengeksplorasi laboratorium Fisika termasuk  di  antaranya  dalam menyelesaikan penelitian ini. Penulis  juga  mengucapkan  terima kasih kepada para asisten Laboratorium  Fisika  PTKI  Medan
(Pak Maruli, Leo, Harris, Yosep dan Tommy)  yang  banyak  membantu penulis  dalam  mengambil  data penelitian.

## DAFTAR PUSTAKA
Bierman,  J.  dan  Kincanon,  E.  2003. Reconsidering  Archimedes’ Principle. The Physics Teacher , 41 (6): 340–344. Giancoli,  D.  C.  2014. Fisika:  Prinsip dan  Aplikasi  Jilid  1 (I. Hardiansyah,  ed.).  Jakarta: Penerbit Erlangga. Hughes,  S.  W.  2005.  Archimedes revisited:  A  faster,  better, cheaper method of accurately  measuring  the volume  of  small  objects.
Physics Education , 40 (5): 468– 474.
Hughes,  S.  W.  2006.  Measuring
liquid density using Archimedes’ principle.
Physics Education , 41 (5): 445– 447.
Kartika,  E.  2009. Alat  Ukur  Massa Jenis  Zat  Cair  Dengan Menggunakan  Metode  Mohr . Universitas Indonesia. Kireš,  M.  2007.  Archimedes’ principle  in  action. Physics Education , 42 (5): 484–487. Loverude, M. E., Kautz, C. H., dan
Heron, P. R. L. 2003. Helping students develop an understanding of Archimedes’  principle.  I.
49
Research on student understanding. American Journal  of  Physics ,  71  (11): 1178–1187. Masthura, Jumiati, E., dan Sirait, R. 2017. Buku Panduan Praktikum:  Fisika  Dasar  I .
Medan:  Universitas  Islam Negeri Sumatera Utara. Mccuan,  J.  dan  Treinen,  R.  2009. Capillarity  and  Archimedes’ Principle  of  Floatation .  1–25. Retrieved from https://pdfs.semanticschola r.org/215f/88954ba266efb84 8f859f23863dbbe1982fc.pdf Nurlaili  dan  Haiyum,  M.  2008. Mengukur Massa Jenis Minyak Tanah Dengan Menggunakan Hukum Archimedes. Prosiding Seminar Nasional Yusuf Benseh 2012 , pp. 331–336. Pande,  A.  2017. Realisasi  Alat  Ukur Massa Jenis Zat Cair Berdasarkan  Metode  Tekanan Hidrostatik Dengan Menggunakan Ssnsor Fotodioda Berbasis Mikrokontroler ATMEGA 8535 . Universitas Lampung. Prawira,  N.  B.  dan  Rouf,  A.  2018. Perancangan  Alat  Ukur Massa Jenis Zat Cair Menggunakan Cepat Rambat Gelombang Ultrasonik. IJEIS  (Indonesian Journal  of  Electronics  and
Instrumentation  Systems) ,  8
(2): 143–154. Putra,  I.  G.  2014.  Perancangan  dan Penerapan  Neraca  Digital untuk Percobaan Menentukan Massa Jenis Zat Padat. Inovasi Fisika Indonesia , 3 (03): 16–20.
Putra, V. G. V. dan Purnomosari, E. 2015. Pengantar  Eksperimen Fisika .  Bandung:  CV  Mulia Jaya Publisher. Serway, R. A. dan Jewett, J. W. 2014. Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid  1 (C.  Sungkono,  Ed.). Jakarta:  Penerbit  Salemba Teknika.
Sutiah, Firdausi, K. S., dan Budi, W. S.  2008.  Studi  Kualitas Minyak  Goreng  Parameter Viskositas  Dan  Indeks  Bias. Berkala Fisika , 11 (2): 53–58.
https://ejournal.walisongo.ac.id/index.php/perj/index