Perbedaan Massa dan Berat, Serta Rumus Menghitungnya

Kamu bisa melakukan konversi satuan-satuan massa dengan mudah di sini.

Ditulis Oleh: Yurika Hana

Mempelajari matematika dan ilmu fisika banyak kegunaannya bagi kehidupan sehari-hari. Misalnya, saat kamu menimbang berat badan. Kamu pasti akan melihat angka di sana. Entah kamu memakai timbangan digital atau analog, pastinya kamu jadi tahu berat badanmu sekarang. Itu hanya salah satu aplikasinya yang berkaitan dengan topik pembahasan kali ini, yaitu tentang massa dan berat.

Sebelum lebih jauh membicarakan tentang massa dan berat, tahukah kamu kalau keduanya itu berbeda? Ya, ternyata massa dan berat adalah satuan hitung yang tidak sama. Sayangnya, masih banyak orang yang menganggap keduanya serupa. Hanya berbeda nama saja. Kalau kamu termasuk orang yang berpikir massa dan berat itu sama, kamu harus baca ulasan di bawah ini hingga tuntas.

Perbedaan Massa dan Berat

Pernahkah kamu menonton film lalu melihat manusia yang sedang berada di ruang angkasa melayang-layang? Tubuh mereka mengapung di udara, bahkan sulit untuk menjangkau permukaan. Jadi, para astronot itu menggunakan baju khusus agar bisa berjalan layaknya di bumi.

Kejadian tersebut kurang lebih mirip ketika kamu berenang di sebuah kolam yang dalam. Kalau kamu bisa melakukan teknik mengambang, tubuhmu juga akan terapung di atas air. Rasanya tubuh lebih ringan daripada saat berjalan di darat. Apakah kamu berpikir berat tubuhmu dan si astronot tadi berkurang?

Jika kamu berpikir demikian, maka jawabannya benar. Sebab, berat tubuh manusia berkurang ketika berada di luar angkasa, contohnya di bulan. Begitu pun ketika di air, wajar saja tubuhmu merasa lebih ringan. Walaupun hanya berkurang sedikit tetapi berendam di dalam air bisa mengurangi berat tubuh seseorang.

Lantas, bagaimana dengan massa? Apakah saat berat badan turun berarti massa juga berkurang? Tunggu dulu, nilai massa seseorang akan tetap. Entah sedang di dalam air, berada di ruang angkasa, atau sedang di udara saat penerbangan. Sebab, nilai massa itu tergantung dengan banyaknya materi dalam suatu objek.

Masih bingung? Tenang, ada penjelasan lebih lanjut mengenai keduanya. Yuk, simak poin-poin berikut supaya kamu bisa membedakan antara massa dan berat:

1. Definisi

Massa adalah banyaknya partikel yang menyusun sebuah zat atau benda. Contohnya, massa meja kayu. Berarti yang dilihat adalah jumlah materi yang terkandung dalam meja tersebut. Jumlah materi di sini dipahami sebagai zat penyusun kayu sehingga ketika diolah manusia bisa menjadi sebuah meja.

Sedangkan, berat merupakan besarnya gaya dari gravitasi yang mempengaruhi massa suatu objek. Jadi, berat benda diukur berdasarkan gaya gravitasi di mana sedang berada. Itulah sebabnya berat tubuhmu akan berbeda ketika ada di bulan dan di bumi karena gaya gravitasi keduanya berbeda. Adapun saat di air, berat badanmu hanya sedikit saja berkurang akibat adanya gaya apung yang mendorong ke atas.

2. Nilai dan Satuan Ukur

Berdasarkan definisinya, massa merupakan jumlah partikel penyusun. Jumlah ini tidak akan berubah di mana pun dan kapan pun sehingga nilai massa akan selalu tetap. Berbeda dengan berat yang dipengaruhi oleh gaya gravitasi. Berat sebuah benda akan berubah-ubah. Semakin besar gaya gravitasi suatu tempat, maka beratnya pun akan semakin besar. Begitu juga sebaliknya.

Dalam Satuan Internasional (SI), nilai massa dinyatakan dalam satuan kilogram (kg). Sedangkan, hasil pengukuran berat menggunakan satuan Newton (N). Lalu, mengapa hasil timbangan berat badan seseorang berupa nilai kilogram (kg)? Jangan-jangan selama ini yang diukur adalah massa, bukannya berat badan.

Timbangan berat badan manusia di bumi sudah memang hasilnya dalam kilogram. Setiap timbangan telah diatur sedemikian rupa sehingga menghasilkan nilai kilogram yang setara dengan nilai Newton sebenarnya. Hal ini dilakukan supaya orang-orang lebih mudah membaca dan memahami hasilnya. Selain itu, timbangan juga sudah disesuaikan dengan percepatan gravitasi bumi.

3. Jenis Besaran

Massa telah didefinisikan terlebih dahulu sebelum ditemukannya istilah berat. Kalau kamu memperhatikan tujuh unit dasar yang ditetapkan oleh International Bureau of Weights and Measures (BPIM) pada tahun 1960, massa adalah salah satunya. Maka dari itu, massa termasuk besaran pokok.

Berbeda dengan berat, ini merupakan besaran turunan. Kemunculannya tidak bisa dilepaskan dari massa sebagai besaran utama. Apabila dikaitkan dengan suatu aksi lain, contohnya gerak, maka berat memiliki nilai dan arah (besaran vektor). Hal ini tidak serupa pada massa yang hanya memiliki nilai saja (besaran skalar). Artinya, berat sebuah objek dipengaruhi juga oleh arah.

4. Alat Ukur

Massa dan berat sama-sama bisa diukur, hanya saja alat yang digunakannya berbeda. Sebab, massa tidak dipengaruhi gaya gravitasi, sedangkan berat sangat berkaitan erat. Masih ingat dengan prinsip itu, kan?

Untuk mengukur massa sebuah objek kamu membutuhkan alat bernama neraca. Ada macam-macam neraca, misalnya neraca digital atau neraca O’hauss tiga lengan. Sedangkan, berat diukur dengan neraca pegas atau dinamometer. Namun, kebanyakan orang menggunakan neraca pegas karena lebih mudah. Tinggal gantungkan saja benda pada pengaitnya, lalu pegas akan bergetar kemudian hasilnya muncul.

5. Penemu

Selain keempat poin di atas, kamu harus tahu siapa yang menggagas di balik ini semua. Ada para penemu hebat yang mencetuskan konsep tentang massa dan berat. Sir Isaac Newton adalah orang yang pertama kali memperkenalkan tentang massa. Ia seorang ilmuwan di bidang fisika, kimia, matematika, hingga ahli astronomi dan filsafat.

Berbeda dengan konsep berat, perhitungan ini pertama kali dikenalkan oleh ahli matematika dari Yunani, yaitu Archimedes. Sama seperti Newton, Archimedes pun ahli di bidang fisika, matematika, ilmu astronomi, serta seorang filsuf. Dari eksperimennya, Archimedes menciptakan prinsip Archimedes yang kini kamu ketahui dengan istilah terapung, melayang, dan tenggelam.

Menghitung Massa

Kalau kamu menggunakan neraca khusus menghitung massa, maka dapat dengan mudah melihat hasilnya. Sesuai dengan Satuan Internasional (SI), hasil yang kamu lihat dalam satuan kilogram (kg). Satuan ini bisa kamu ubah nilainya (konversi nilai) menjadi satuan turunan lainnya. Kamu pasti sudah akrab dengan istilah gram (g), miligram (mg), dan sebagainya, kan? Nah, untuk menghitungnya, kamu bisa menggunakan tangga hitung berikut:

Nilai yang kamu mau konversikan tinggal disesuaikan dengan posisi pada tangga. Misalnya, kamu mendapatkan hasil pengukuran 10 kilogrm (kg), lalu kamu mau tahu nilai tersebut sama dengan berapa gram (g). Maka yang harus kamu lakukan adalah mengalikannya seperti berikut:

10 kg = 10 x (10 x 10 x 10) g

10 kg = 10.000 g

Karena jarak dari kg ke g harus turun tangga sebanyak tiga kali, jadi kamu harus mengalikannya dengan 1000.

Begitu pun saat kamu mau mengonversi nilai yang ada di tangga atas. Kamu harus membaginya dengan 10 setiap naik satu tingkat. Contohnya, berapa desigram (dg) apabila hasil pengukuran menunjukkan angka 100 miligram (mg)? Cara menghitungnya sebagai berikut:

100 mg = … dg

100 mg = 100 / (10 x 10) dg

100 mg = 1 dg

Karena kamu harus naik dua kali anak tangga, maka nilai 100 mg dibagi dengan angka 100.

Dalam menghitung massa, ada istilah “massa jenis”. Massa jenis adalah ukuran yang menunjukkan perbandingan massa zat dengan volume objek tersebut. Nilai massa jenis benda dengan volume berbanding lurus, artinya kalau massa jenis benda itu besar tandanya volumenya juga besar.

Massa jenis dikenal juga dengan sebutan kerapatan zat. Cara menghitungnya dengan membagi massa zat oleh volumenya sehingga rumus massa jenis benda adalah:

• ρ (dibaca: rho) = kerapatan suatu zat (dalam kg/m ³ )

• m = massa (dalam kg)

• v = volume (dalam m ³ )

Satu hal yang perlu diingat dari massa jenis ini adalah setiap benda memiliki kerapatan zat yang berbeda. Ini tergantung dari seberapa rapat partikel penyusunnya.

Menghitung Berat

Seperti yang disebutkan di atas kalau berat nilainya bisa berubah-ubah sebagaimana besarnya percepatan gravitasi di mana objek berada. Untuk semua objek yang ada di bumi, maka dipengaruhi oleh gaya gravitasi bumi. Nilai yang telah disepakati untuk gaya gravitasi bumi adalah 9,807 m/s ² .

Sebelum lebih jauh membahas cara menghitung berat, kamu harus tahu dulu apa itu gaya gravitasi bumi. Gaya gravitasi bumi adalah gaya yang menarik benda pada bumi menuju pusatnya. Inilah yang membuat kita berjalan menapak bumi, buah jatuh ke tanah dari pohonnya, atau air tumpah ke bawah jika gelas jatuh dari meja.

Ada sesuatu yang membuat objek tertarik ke pusat bumi. Dalam kehidupan sehari-hari, kamu memahaminya jatuh ke bawah. Semakin besar berat sebuah benda, maka akan semakin cepat jatuh. Itulah hubungannya antara berat dengan gaya gravitasi. Coba bandingkan saat kamu menjatuhkan batu dan kapas ke lantai. Pasti kapas akan melayang-layang dahulu sebelum akhirnya menempel ke tanah. Hal ini disebabkan berat kapas lebih ringan sehingga gaya gravitasi yang menariknya pun lebih lambat.

Untuk memenuhi kegiatan sehari-hari, manusia kini tak perlu pusing menghitung berat karena sudah ada alat-alat yang disesuaikan dengan nilai gravitasi bumi. Misalnya, ketika ibu pergi ke pasar dan membeli telur. Si penjual akan dengan mudahnya menaruh telur-telur di dalam timbangan dan memberikan sejumlah yang ibu inginkan. Nilai pada timbangan tersebut sudah disesuai dengan berat yang seharusnya dalam satuan Newton (N). Bayangkan, betapa repotnya kalau penyesuaian timbangan itu tak ada.

Tapi, dalam beberapa kasus, ada perhitungan berat yang harus menggunakan rumus. Kamu pun bisa melakukannya dengan menggunakan rumus berikut:

• W = berat benda (dalam Newton (N))

• m = massa benda (dalam kg)

• g = percepatan gravitasi (dalam m/s ² )

Dalam hal ini, terkadang yang kamu hitung tidak selalu berapa berat bendanya. Beberapa soal kadang meminta kamu untuk menemukan berapa percepatan gravitasi di tempat tersebut. Kalau begini soalnya, maka kamu bisa menggunakan rumus ini:

Sebenarnya rumus di atas masih berhubungan dengan rumus menghitung berat benda. Hanya posisinya saja yang diubah sehingga kamu harus membagi berat benda terhadap massa benda tersebut.

Tentang Hukum Archimedes

Masih ingat siapa penemu konsep berat? Ya, nama penemunya adalah Archimedes. Ia menciptakan hukum Arcimedes yang menjelaskan tentang berat benda. Hukum tersebut menyebutkan bahwa ada hubungan antara gaya berat dan gaya ke atas ketika sebuah benda dimasukkan ke dalam air.

Gaya angkat (gaya apung) dalam sebuah benda akan membuat benda tersebut lebih ringan di dalam air. Itulah mengapa benda akan terangkat ke atas. Selain itu, berat benda pun jadi berkurang jika dibandingkan saat berada di darat. Untuk lebih rincinya, bunyi hukum Archimedes adalah, sebagai berikut:

“Suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut”.

• Fa = gaya ke atas

• Mf = massa zat cair yang keluar karena ada objek masuk

• g = gravitasi bumi

• ρf = massa jenis zat cair

• Vbf = volume benda yang masuk ke dalam zat cair

Dari hasil perhitungan rumus di atas, nantinya kamu bisa tahu apakah benda tersebut akan mengambang di atas air, melayang di tengah-tengah, atau justru tenggelam ke dasar. Untuk mudahnya, kamu harus mengingat prinsip-prinsip turunan yang menjadi dasar hukum Archimedes berikut:

1. Benda akan terapung jika massa jenis benda yang dimasukkan ke dalam air lebih kecil daripada massa jenis zat cairnya.

2. Benda akan melayang jika massa jenis benda yang dimasukkan ke dalam air sama dengan massa jenis zat cairnya.

3. Benda akan melayang jika massa jenis benda yang dimasukkan ke dalam air lebih besar daripada massa jenis zat cairnya.

Supaya lebih gampang, perhatikan poin-poin di bawah ini:

• Terapung --> massa jenis benda < massa jenis zat cair.

• Melayang --> massa jenis benda = massa jenis zat cair.

• Tenggelam --> massa jenis benda > massa jenis zat cair.

Contoh Penerapan Hukum Archimedes

Tanpa kamu sadari, ada banyak contoh penerapan hukum Archimedes di sekitarmu. Percobaan paling simpel yang dapat kamu lakukan adalah memasukkan benda-benda ke dalam gelas berisi air. Perhatikan apa yang terjadi pada benda tersebut, apakah mengapung, melayang, atau tenggelam. Contoh lainnya adalah:

• Kapal Selam

Kapal selam memiliki teknologi yang mampu mengatur massa-nya sendiri dengan cara memasukkan atau mengeluarkan air. Dengan begitu, massa kapal selam bisa bertambah atau berkurang sesuai kebutuhannya.

• Kapal Laut

Pernah tidak kamu berpikir kenapa kapal laut dapat mengapung padahal ukurannya begitu besar dan terbuat dari besi atau baja? Padahal kalau kamu melemparkan selempeng besi, bisa saja langsung tenggelam. Ini dikarenakan jumlah gaya angkat kapal laut sebanding dengan berat kapal tersebut. Pada bagian tengah kapal laut terdapat rongga yang berfungsi untuk mengatur volume air laut.

• Balon Udara

Prinsip Archimedes tidak hanya diterapkan pada zat cair, ternyata bisa juga diaplikasikan di udara. Contohnya adalah balon udara. Agar balon udara dapat terbang tinggi, balon harus diisi dengan gas yang massa jenisnya lebih kecil dari massa jenis udara dalam atmosfer ini. Dengan begitu, muncullah gaya tekan ke atas sehingga balon bisa terbang. Kamu perlu tahu kalau udara yang dipanaskan menyebabkan udara lebih renggang sehingga jadinya lebih ringan.

• Hidrometer

Hidrometer adalah alat pengukur berat zat cair. Kalau kamu mempunyai alat ini, kamu bisa benar-benar membuktikan hukum Archimedes karena prinsip kerjanya persis seperti bunyi hukum tersebut. Kamu bisa mengetahui nilai berat jenis zat cair yang dicelupkan hidrometer lewat skala yang muncul di sana. Sebab, jumlah air yang menenggelamkan hidrometer mengindikasikan nilai berat zat cair tersebut.