Latihan Soal Fisika Volume Lengkap: Pahami Konsep & Rumus!

A. Pilihan Ganda

1. Apa yang dimaksud dengan volume dalam fisika?
   • Ukuran panjang suatu benda
   • Ukuran luas permukaan suatu benda
   • Ukuran banyaknya ruang yang ditempati oleh suatu objek
   • Ukuran berat suatu benda
   Jawaban: Ukuran banyaknya ruang yang ditempati oleh suatu objek
   Penjelasan: Volume adalah besaran turunan yang menyatakan seberapa banyak ruang tiga dimensi yang ditempati oleh suatu zat atau objek.
2. Satuan SI untuk volume adalah…
   • Liter (L)
   • Centimeter kubik (cm³)
   • Meter kubik (m³)
   • Kilogram (kg)
   Jawaban: Meter kubik (m³)
   Penjelasan: Satuan Internasional (SI) untuk volume adalah meter kubik (m³).
3. Rumus untuk menghitung volume kubus dengan panjang sisi ‘s’ adalah…
   • 6s²
   • s²
   • s³
   • s x t
   Jawaban: s³
   Penjelasan: Volume kubus dihitung dengan mengalikan panjang sisinya sebanyak tiga kali.
4. Rumus untuk menghitung volume balok dengan panjang ‘p’, lebar ‘l’, dan tinggi ‘t’ adalah…
   • 2(pl + pt + lt)
   • p × l
   • p × l × t
   • p + l + t
   Jawaban: p × l × t
   Penjelasan: Volume balok dihitung dengan mengalikan panjang (p), lebar (l), dan tinggi (t) dari balok tersebut.
5. Rumus untuk menghitung volume tabung dengan jari-jari ‘r’ dan tinggi ‘t’ adalah…
   • 2 × π × r × t
   • π × r² × t
   • 1/3 × π × r² × t
   • 4/3 × π × r³
   Jawaban: π × r² × t
   Penjelasan: Volume tabung dihitung dengan mengalikan luas alas (lingkaran) dengan tingginya. Luas alas lingkaran adalah πr².
6. Rumus untuk menghitung volume bola dengan jari-jari ‘r’ adalah…
   • π × r²
   • 2 × π × r²
   • 4 × π × r²
   • 4/3 × π × r³
   Jawaban: 4/3 × π × r³
   Penjelasan: Rumus ini adalah standar untuk menghitung volume bola dengan jari-jari ‘r’.
7. Rumus untuk menghitung volume kerucut dengan jari-jari ‘r’ dan tinggi ‘t’ adalah…
   • π × r² × t
   • 2 × π × r × t
   • 1/3 × π × r² × t
   • 4/3 × π × r³
   Jawaban: 1/3 × π × r² × t
   Penjelasan: Volume kerucut adalah sepertiga dari volume tabung dengan jari-jari dan tinggi yang sama.
8. Bagaimana cara menentukan volume benda padat yang bentuknya tidak beraturan?
   • Dengan mengukur panjang, lebar, dan tingginya lalu dikalikan
   • Dengan mengukur massa benda tersebut
   • Dengan metode perpindahan air (prinsip Archimedes)
   • Dengan mengukur suhu benda
   Jawaban: Dengan metode perpindahan air (prinsip Archimedes)
   Penjelasan: Benda tidak beraturan tidak dapat diukur volumenya dengan rumus geometri sederhana. Metode perpindahan air atau prinsip Archimedes adalah cara paling umum untuk mengukur volumenya.
9. Jika suatu benda memuai (volumenya bertambah) sedangkan massanya tetap, apa yang terjadi pada massa jenis benda tersebut?
   • Massa jenis benda akan meningkat
   • Massa jenis benda akan menurun
   • Massa jenis benda tidak berubah
   • Massa jenis benda menjadi nol
   Jawaban: Massa jenis benda akan menurun
   Penjelasan: Massa jenis (ρ) = massa (m) / volume (V). Jika massa tetap dan volume meningkat, maka massa jenis akan menurun.
10. Berapakah 5000 cm³ jika dikonversi ke dalam satuan meter kubik (m³)?
    • 5 m³
    • 0,5 m³
    • 0,05 m³
    • 0,005 m³
    Jawaban: 0,005 m³
    Penjelasan: 1 m³ = 1.000.000 cm³. Jadi, 5000 cm³ = 5000 / 1.000.000 m³ = 0,005 m³.
11. Sebuah kubus memiliki panjang sisi 5 cm. Berapa volumenya?
    • 25 cm³
    • 50 cm³
    • 100 cm³
    • 125 cm³
    Jawaban: 125 cm³
    Penjelasan: Volume kubus = s³ = (5 cm)³ = 5 × 5 × 5 cm³ = 125 cm³.
12. Sebuah balok memiliki panjang 10 cm, lebar 4 cm, dan tinggi 3 cm. Berapa volumenya?
    • 30 cm³
    • 40 cm³
    • 120 cm³
    • 240 cm³
    Jawaban: 120 cm³
    Penjelasan: Volume balok = p × l × t = 10 cm × 4 cm × 3 cm = 120 cm³.
13. Sebuah tabung memiliki jari-jari alas 7 cm dan tinggi 5 cm. Berapa volumenya? (Gunakan π = 22/7)
    • 110 cm³
    • 220 cm³
    • 770 cm³
    • 1540 cm³
    Jawaban: 770 cm³
    Penjelasan: Volume tabung = π × r² × t = (22/7) × (7 cm)² × 5 cm = (22/7) × 49 cm² × 5 cm = 22 × 7 cm² × 5 cm = 770 cm³.
14. Sebuah bola memiliki jari-jari 21 cm. Berapa volumenya? (Gunakan π = 22/7)
    • 441 cm³
    • 8.820 cm³
    • 38.808 cm³
    • 77.616 cm³
    Jawaban: 38.808 cm³
    Penjelasan: Volume bola = 4/3 × π × r³ = 4/3 × (22/7) × (21 cm)³ = 4/3 × (22/7) × 9261 cm³ = 4 × 22 × (9261 / 21) / 3 cm³ = 88 × 441 / 3 cm³ = 38808 cm³.
15. Sebuah kerucut memiliki jari-jari alas 7 cm dan tinggi 6 cm. Berapa volumenya? (Gunakan π = 22/7)
    • 154 cm³
    • 308 cm³
    • 616 cm³
    • 924 cm³
    Jawaban: 308 cm³
    Penjelasan: Volume kerucut = 1/3 × π × r² × t = 1/3 × (22/7) × (7 cm)² × 6 cm = 1/3 × (22/7) × 49 cm² × 6 cm = 1/3 × 22 × 7 cm² × 6 cm = 1/3 × 924 cm³ = 308 cm³.
16. Bagaimana sifat volume zat cair?
    • Volume zat cair selalu tetap dan bentuknya juga tetap
    • Volume zat cair selalu berubah mengikuti wadahnya
    • Volume zat cair menyesuaikan bentuk wadahnya
    • Volume zat cair tidak dapat diukur
    Jawaban: Volume zat cair menyesuaikan bentuk wadahnya
    Penjelasan: Zat cair memiliki sifat mempertahankan volumenya tetapi bentuknya selalu menyesuaikan wadah yang ditempatinya.
17. Berapa literkah 1 dm³?
    • 10 cm³
    • 100 cm³
    • 1000 cm³
    • 1 Liter
    Jawaban: 1 Liter
    Penjelasan: 1 dm³ sama dengan 1 liter.
18. Metode yang paling akurat untuk mengukur volume batu yang bentuknya tidak beraturan adalah dengan menggunakan…
    • Rumus luas permukaan
    • Penggaris
    • Timbangan
    • Prinsip perpindahan air
    Jawaban: Prinsip perpindahan air
    Penjelasan: Prinsip perpindahan air (Prinsip Archimedes) adalah metode yang digunakan untuk mengukur volume benda tidak beraturan dengan melihat volume air yang dipindahkan.
19. Rumus umum untuk menghitung volume prisma adalah…
    • Luas alas
    • Keliling alas × tinggi
    • Luas alas × tinggi
    • 1/3 × luas alas × tinggi
    Jawaban: Luas alas × tinggi
    Penjelasan: Volume prisma dihitung dengan mengalikan luas alas prisma dengan tingginya.
20. Di antara besaran berikut, manakah yang BUKAN merupakan faktor langsung dalam perhitungan volume dasar?
    • Massa
    • Tinggi
    • Massa jenis
    • Luas permukaan
    Jawaban: Tinggi
    Penjelasan: Volume, massa, dan massa jenis adalah besaran fisika yang saling terkait (ρ = m/V). Tinggi adalah besaran panjang.

B. Isian Singkat

1. Apa yang dimaksud dengan volume?
   Jawaban: Volume adalah ukuran banyaknya ruang tiga dimensi yang ditempati oleh suatu zat atau objek.
2. Sebutkan 3 contoh satuan volume selain meter kubik (m³).
   Jawaban: Liter (L), centimeter kubik (cm³), mililiter (mL), desimeter kubik (dm³), galon.
3. Bagaimana cara mengukur volume benda padat tidak beraturan?
   Jawaban: Menggunakan metode perpindahan air, yaitu dengan mencelupkan benda ke dalam gelas ukur berisi air dan menghitung selisih volume air sebelum dan sesudah benda dicelupkan (prinsip Archimedes).
4. Jelaskan perbedaan antara volume dan luas permukaan suatu benda.
   Jawaban: Volume mengukur ruang yang ditempati objek (isi objek), sedangkan luas permukaan mengukur total area dari semua sisi luar objek.
5. Sebuah balok memiliki panjang 10 cm, lebar 5 cm, dan tinggi 2 cm. Berapa volumenya?
   Jawaban: Volume = panjang × lebar × tinggi = 10 cm × 5 cm × 2 cm = 100 cm³.

C. Uraian

1. Jelaskan secara rinci bagaimana prinsip Archimedes dapat digunakan untuk menentukan volume benda yang bentuknya tidak beraturan, lengkap dengan langkah-langkah eksperimennya.
   Pembahasan:
   Prinsip Archimedes menyatakan bahwa gaya apung yang dialami suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam fluida sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut. Untuk menentukan volume benda tidak beraturan menggunakan prinsip ini, langkah-langkahnya adalah:
   1. **Siapkan Alat:** Sediakan gelas ukur atau bejana berpancuran (overflow can), air, dan benda tidak beraturan yang akan diukur volumenya.
   2. **Ukur Volume Awal Air (jika menggunakan gelas ukur):** Isi gelas ukur dengan sejumlah air dan catat volume awalnya (V₁).
   3. **Celupkan Benda:** Ikat benda tidak beraturan dengan benang dan celupkan perlahan ke dalam air hingga seluruh bagian benda terendam. Pastikan tidak ada gelembung udara yang menempel pada benda.
   4. **Ukur Volume Akhir Air (jika menggunakan gelas ukur):** Setelah benda terendam sempurna, catat volume akhir air dalam gelas ukur (V₂).
   5. **Hitung Volume Benda:** Volume benda tidak beraturan adalah selisih antara volume akhir dan volume awal air (V_benda = V₂ – V₁).

   Jika menggunakan bejana berpancuran:
   1. **Isi Bejana Penuh Air:** Isi bejana berpancuran hingga air mulai tumpah melalui saluran pancurannya. Biarkan hingga air berhenti menetes.
   2. **Siapkan Gelas Ukur:** Letakkan gelas ukur kosong di bawah saluran pancuran untuk menampung air yang tumpah.
   3. **Celupkan Benda:** Celupkan benda tidak beraturan secara perlahan ke dalam bejana berpancuran hingga seluruh bagian benda terendam.
   4. **Ukur Volume Air Tumpahan:** Air yang tumpah akan masuk ke dalam gelas ukur. Ukur volume air yang tertampung di gelas ukur tersebut (V_tumpah).
   5. **Volume Benda:** Volume benda tidak beraturan adalah sama dengan volume air yang tumpah (V_benda = V_tumpah).

2. Bandingkan dan kontraskan rumus perhitungan volume untuk kubus, balok, dan tabung. Jelaskan mengapa masing-masing memiliki rumus yang berbeda meskipun sama-sama benda 3 dimensi.
   Pembahasan:
   Meskipun kubus, balok, dan tabung sama-sama benda tiga dimensi, mereka memiliki rumus volume yang berbeda karena bentuk dasar dan cara pembentukannya yang berbeda:
   1. **Kubus:** Dibentuk oleh enam sisi persegi yang kongruen. Semua sisinya (panjang, lebar, tinggi) memiliki ukuran yang sama. Oleh karena itu, rumusnya sangat sederhana: V = sisi × sisi × sisi = s³.
   2. **Balok:** Dibentuk oleh enam sisi persegi panjang, di mana sisi-sisi yang berhadapan kongruen. Panjang, lebar, dan tingginya umumnya berbeda atau setidaknya ada satu yang berbeda. Rumusnya adalah V = panjang × lebar × tinggi = p × l × t. Ini adalah generalisasi dari kubus; jika p=l=t=s, maka rumus balok menjadi s³.
   3. **Tabung:** Dibentuk oleh dua alas lingkaran yang kongruen dan sebuah selimut berbentuk persegi panjang yang melengkung. Volume tabung dihitung dengan mengalikan luas alas (lingkaran) dengan tingginya. Luas alas lingkaran adalah π × r², sehingga volume tabung adalah V = π × r² × t.

   Perbedaan rumus ini mencerminkan geometri unik dari setiap bangun ruang. Kubus dan balok adalah polihedra dengan sisi datar, sementara tabung adalah benda melengkung dengan alas berbentuk lingkaran. Setiap rumus secara efektif “menumpuk” luas alas berulang kali sepanjang ketinggiannya, dengan bentuk alas yang berbeda untuk setiap bangun ruang.

3. Sebuah tangki air berbentuk silinder memiliki diameter dasar 1,4 meter dan tinggi 2 meter. Jika tangki tersebut terisi air hingga 3/4 bagiannya, berapa liter air yang ada di dalam tangki? (Gunakan π = 22/7). Tunjukkan langkah-langkah perhitungannya.
   Pembahasan:
   Diketahui:
   Diameter tangki (d) = 1,4 meter
   Jari-jari tangki (r) = d/2 = 1,4/2 = 0,7 meter
   Tinggi tangki (t) = 2 meter
   Bagian tangki terisi air = 3/4
   π = 22/7

   Langkah-langkah perhitungan:
   1. **Hitung volume total tangki (volume silinder):**
   V_total = π × r² × t
   V_total = (22/7) × (0,7 m)² × 2 m
   V_total = (22/7) × 0,49 m² × 2 m
   V_total = 22 × 0,07 m² × 2 m
   V_total = 3,08 m³

   2. **Hitung volume air di dalam tangki:**
   V_air = (3/4) × V_total
   V_air = (3/4) × 3,08 m³
   V_air = 3 × 0,77 m³
   V_air = 2,31 m³

   3. **Konversi volume air dari meter kubik (m³) ke liter:**
   Kita tahu bahwa 1 m³ = 1000 liter.
   V_air_liter = 2,31 m³ × 1000 liter/m³
   V_air_liter = 2310 liter

   Jadi, ada 2310 liter air di dalam tangki.

4. Massa jenis suatu benda didefinisikan sebagai massa per satuan volume (ρ = m/V). Jelaskan bagaimana perubahan volume (misalnya akibat pemuaian termal) dapat mempengaruhi massa jenis suatu benda, asumsikan massanya tetap. Berikan contoh dalam kehidupan sehari-hari.
   Pembahasan:
   Massa jenis (ρ) didefinisikan sebagai massa (m) per satuan volume (V), atau ρ = m/V. Jika massa suatu benda tetap, maka perubahan volume akan secara langsung mempengaruhi massa jenisnya.

   * **Jika Volume Meningkat:** Jika volume benda meningkat (misalnya karena pemuaian termal akibat kenaikan suhu), sementara massanya tetap, maka massa jenis benda akan **menurun**. Ini karena massa yang sama kini tersebar pada ruang yang lebih besar, membuat benda menjadi kurang padat.
   Contoh: Air panas lebih ringan (massa jenis lebih kecil) daripada air dingin. Saat air dipanaskan, molekul-molekulnya bergerak lebih cepat dan jarak antarmolekul membesar, sehingga volume air bertambah. Karena massa air tidak berubah, massa jenisnya berkurang.

   * **Jika Volume Menurun:** Sebaliknya, jika volume benda menurun (misalnya karena penyusutan termal akibat penurunan suhu atau kompresi), sementara massanya tetap, maka massa jenis benda akan **meningkat**. Massa yang sama kini terkonsentrasi pada ruang yang lebih kecil, membuat benda menjadi lebih padat.
   Contoh: Air dingin memiliki massa jenis lebih tinggi daripada air panas. Saat air mendingin (di atas 4 °C), molekul-molekulnya bergerak lebih lambat dan jarak antarmolekul mengecil, sehingga volumenya berkurang. Karena massa air tidak berubah, massa jenisnya meningkat. (Pengecualian khusus pada air adalah anomali air, di mana air memiliki massa jenis maksimum pada 4 °C).

   Secara umum, ada hubungan berbanding terbalik antara volume dan massa jenis ketika massa dijaga konstan: jika V naik, ρ turun; jika V turun, ρ naik.

5. Sebuah pabrik memproduksi kaleng minuman berbentuk silinder dengan tinggi 15 cm dan jari-jari 3,5 cm. Untuk menghemat biaya produksi, mereka ingin mendesain ulang kaleng agar memiliki volume yang sama tetapi dengan tinggi yang lebih pendek, yaitu 10 cm. Berapa jari-jari kaleng baru yang dibutuhkan? (Gunakan π = 22/7). Tunjukkan perhitungan Anda.
   Pembahasan:
   Diketahui:
   Kaleng lama:
   Tinggi (t₁) = 15 cm
   Jari-jari (r₁) = 3,5 cm
   π = 22/7

   Kaleng baru:
   Tinggi (t₂) = 10 cm
   Volume kaleng baru = Volume kaleng lama

   Langkah-langkah perhitungan:
   1. **Hitung volume kaleng lama:**
   V₁ = π × r₁² × t₁
   V₁ = (22/7) × (3,5 cm)² × 15 cm
   V₁ = (22/7) × 12,25 cm² × 15 cm
   V₁ = 22 × 1,75 cm² × 15 cm
   V₁ = 577,5 cm³

   2. **Gunakan volume ini untuk mencari jari-jari kaleng baru:**
   Karena V₂ = V₁, maka V₂ = 577,5 cm³.
   V₂ = π × r₂² × t₂
   577,5 cm³ = (22/7) × r₂² × 10 cm

   3. **Selesaikan untuk r₂²:**
   577,5 = (220/7) × r₂²
   r₂² = 577,5 × (7/220)
   r₂² = 4042,5 / 220
   r₂² = 18,375 cm²

   4. **Hitung r₂:**
   r₂ = √18,375 cm
   r₂ ≈ 4,2866 cm

   Jadi, jari-jari kaleng baru yang dibutuhkan adalah sekitar 4,29 cm agar memiliki volume yang sama.

D. Menjodohkan