Perhatikan pernyataan berikut! 1. 2. 3. 4. Mendeteksi curah hujan. Pengobatan kanker. Mendeteksi keaslian uang kertas. Pengobatan kelenjar getah bening. Pernyataan di atas yang merupakan manfaat dari unsur radioaktif adalah .... A. B. C. D. E. (1) dan (2) (1) dan (3) (1) dan (4) (2) dan (3) (2) dan (4) Kita periksa satu per satu pernyataan-pernyataan di atas. 1. Mendeteksi curah hujan adalah fungsi dari gelombang radar (gelombang elektromagnetik). 2. Pengobatan kanker adalah fungsi dari Co-60 (unsur radioaktif). 3. Mendeteksi keaslian uang adalah fungsi dari sinar ultraviolet (gelombang elektromagnetik). 4. Pengobatan kelenjar getah bening adalah fungsi dari I-131 (unsur radioaktif). Jadi, pernyataan yang merupakan manfaat unsur radioaktif adalah nomor 2 dan 4 (E). Faktor-faktor sebagai berikut: 1. 2. 3. 4. Frekuensi foton yang datang. Fungsi kerja logam. Intensitas cahaya yang datang. Tetapan Stefan-Boltzmann. Yang memengaruhi besarnya energi kinetik maksimum pada efek fotolistrik adalah .... A. B. C. D. E. (1) dan (2) (1) dan (3) (2) dan (3) (2) dan (4) (3) dan (4) Efek fotolistrik adalah peristiwa terlepasnya elektron dari suatu logam karena logam tersebut disinari cahaya. Terlepasnya elektron ini akan menimbulkan energi kinetik. Energi kinetik fotolistrik terjadi jika energi cahaya lebih besar dari energi ambang logam. Ek = hf − W dengan f adalah frekuensi cahaya (foton) yang datang dan W adalah energi ambang atau fungsi kerja logam. Dengan demikian, yang memengaruhi besarnya energi kinetik adalah foton dan fungsi kerja logam. Sedangkan intensitas cahaya hanya memperbanyak elektron yang lepas tetapi tidak mempercepat gerak elektron sehingga energi kinetiknya tetap. Adapun tetapan Stefan-Boltzmann sama sekali tidak berhubungan dengan peristiwa efek fotolistrik. Tetapan Stefan-Boltzmann berhubungan dengan intensitas radiasi benda hitam. Jadi, faktor yang memengaruhi besarnya energi kinetik pada efek fotolistrik adalah faktor nomor 1 dan 2 (A). Perhatikan reaksi inti di bawah ini! 92U 238 → 90Th234 + X Pada reaksi inti di atas, X adalah .... A. B. C. D. E. proton elektron neutron deutron partikel alfa Pada reaksi inti berlaku hukum kekekalan nomor atom dan nomor massa. Jika nomor atom dan nomor massa partikel X berturut-turut adalah a dan b maka 238 92U → 90Th234 + aXb Berlaku hubungan Nomor atom 92 = 90 + a a=2 Nomor massa 238 = 234 + b b=4 Jadi, partikel X pada reaksi inti tersebut adalah 2α4 atau partikel alfa (E). Berapakah massa relativistik sebuah partikel yang bermassa mo ketika bergerak dengan kecepatan 0,6 c ( c = kecepatan cahaya)? A. 5/2 mo. B. 5/3 mo. C. 5/4 mo. D. 4/5 mo. E. 2/5 mo. assa suatu benda akan mengalami pertambahan jika bergerak dengan kecepatan relativistik. Jika v = 0,6 c = 3/4 c maka α = 4/5 (triple Pythagoras 3, 4, 5). Silakan buka Pembahasan Fisika UN 2014 No. 38. Sehingga diperoleh: Jadi, massa relativistik partikel tersebut adalah 5/4 mo (C). Soal No. 40 tentang Teori Atom Pernyataan yang benar tentang teori atom adalah .... A. Dalam atom hidrogen terdapat satu elektron yang bergerak mengelilingi inti atom adalah teori atom Rutherford. B. Sebagian besar atom adalah ruang kosong, merupakan teori atom Neils Bohr. C. Elektron-elektron seperti bintang di langit mengelilingi matahari adalah teori atom Thomson. D. Muatan positif berkumpul di tengah-tengah atom yang dinamakan inti atom adalah teori atom Rutherford. E. Atom berbentuk bola bermuatan positif dan elektron tersebar merata merupakan teori atom Dalton. Baik Dalton maupun Thomson menggambarkan atom seperti kelereng yang tak bermuatan (netral). Bedanya, di masa Dalton belum ditemukan elektron dan proton. Ketika ditemukan partikel bermuatan tersebut, Thomson menggambarkan atom sebagai bola bermuatan positif yang dinetralkan oleh elektron yang tersebar merata di seluruh isi atom. Teorinya Thomson ini kemudian dikenal dengan teori roti kismis (Seandainya Thomson orang Jawa, mungkin disebut teori onde-onde). Sedangkan Rutherford dan Bohr menggambarkan atom seperti tata surya, muatan positif sebagai inti dan dikelilingi oleh elektron. Bedanya, di massa Rutherford belum dikenal mekanika kuantum, masih menggunakan mekanika klasik. Menurut mekanika klasik, elektron yang bergerak mengelilingi inti akan memancarkan energi sehingga lintasannya akan semakin mengecil yang pada akhirnya akan menumbuk inti (teori obat nyamuk). Mekanika kuantum sendiri diperkenalkan oleh Bohr. Bohr membuat batasan bahwa elektron mengelilingi inti tidak memancarkan energi. Energi hanya dipancarkan jika elektron pindah lintasan. Mari kita periksa setiap opsi jawaban! Opsi A adalah teori atom Bohr. Opsi B, C, dan D adalah teori tata surya, baik Rutherford maupun Bohr. Tetapi karena Bohr hanya menyempurnakan pancaran energinya saja, maka teori ini dianggap sebagai teori atom Rutherford. Opsi E adalah teori atom Thomson. Jadi, pernyataan yang benar tentang teori atom adalah opsi (D). Gambar berikut ini merupakan model atom. Dari pernyataan-pernyataan berikut: 1. 2. 3. 4. Tidak dapat menjelaskan model atom hidrogen. Tidak dapat menerangkan pengaruh medan magnet terhadap spektrum atom. Tidak dapat menjelaskan stabilitas atom. Tidak dapat menerangkan atom berelektron banyak. Pernyataan yang benar tentang kelemahan model atom tersebut adalah .... A. B. C. D. E. (1) dan (2) (1) dan (3) (2) dan (3) (2) dan (4) (3) dan (4) Model atom pada gambar di atas adalah model atom Rutherford. Penggambaran model atom Rutherford adalah sebagai berikut: Semua muatan positif dan sebagian besar massa atom berada di tengah-tengah atom, yang disebut inti atom. Inti atom dikelilingi oleh elektron-elektron pada jarak yang relatif jauh. Elektron-elektron mengelilingi inti seperti planet-planet mengelilingi matahari (teori tata surya) Sedangkan kelemahan dari model atom Rutherford adalah: tidak dapat menjelaskan kestabilan atom [pernyataan 3 benar] tidak menjelaskan spektrum garis pada atom hidrogen [pernyataan 1 benar] Jadi, pernyataan yang benar tentang kelemahan model atom tersebut adalah pernyataan 1 dan 3 (B). Pernyataan-pernyataan berikut ini berkaitan dengan efek fotolistrik: 1. menggunakan foton dengan panjang gelombang yang lebih pendek dari panjang gelombang ambang 2. menggunakan logam dengan nilai energi ambang kecil 3. penggunaan dengan frekuensi yang lebih besar dapat menyebabkan energi kinetik elektron bertambah besar 4. banyaknya elektron yang lepas dari permukaan logam bergantung pada frekuensi cahaya Pernyataan yang benar adalah .... A. B. C. D. E. (1), (2), (3), dan (4) (1), (2), dan (3) (1) dan (3) saja (2) dan (4) saja (3) saja Efek fotolistrik adalah peristiwa terlepasnya elektron dari permukaan logam karena disinari cahaya atau foton. Efek fotolistrik dirumuskan sebagai: Ek = hf − W = hf − hfo dengan: Ek : energi kinetik elektron yang terlepas h : konstanta Planck (6,6 × 10−34 Js) f : frekuensi cahaya yang digunakan fo : frekuensi ambang logam W : energi ambang logam Berdasarkan rumus di atas, agar dihasilkan energi listrik yang besar maka: hf > W Artinya: frekuensi cahaya yang digunakan harus lebih besar [pernyataan 3 benar] energi ambang logam harus lebih kecil [pernyataan 2 benar] Sesuai dengan hubungan f = c/λ maka perumusan di atas dapat diubah menjadi: Agar diperoleh energi kinetik yang besar maka: sehingga panjang gelombang foton yang digunakan harus lebih kecil daripada panjang gelombang ambang. [pernyataan 1 benar] Sementara itu, untuk memperbanyak elektron yang lepas maka intensitas cahaya yang digunakan harus diperbesar. Sedangkan frekuensi berfungsi untuk mempercepat elektron yang lepas. [pernyataan 4 salah] Jadi, pernyataan yang tentang efek fotolistrik adalah pernyataan 1, 2, dan 3 (B). Perhatikan reaksi inti berikut! 2 2He3 → 2He4 + 2 1H1 Jika diketahui massa: He4 = 4,003 sma He3 = 3,017 sma H1 = 1,008 sma (1 sma setara dengan energi 931 MeV), maka energi yang dilepas pada reaksi tersebut adalah .... A. B. C. D. E. 2794,860 MeV 952,413 MeV 95,655 MeV 13,965 MeV 11,761 MeV Karena melepas energi maka massa ruas kiri lebih besar dari massa ruas kanan. Selisih massa ini setara dengan energi yang dilepas. Selisih massa (defek massa) reaksi tersebut adalah: ∆m = 2 m(He3) − [m(He4) + 2 m(He1)] = 2 × 3,017 − (4,003 + 2 × 1,008) = 6,034 − 6,019 = 0,015 sma Sehingga energi yang dilepas adalah: E = ∆m × 931 MeV = 0,015 × 931 MeV = 13,965 MeV Jadi, energi yang dilepas pada reaksi tersebut adalah 13,965 MeV (D Perhatikan gambar grafik peluruhan! Jumlah massa yang belum meluruh setelah 12 jam adalah .... A. 50 gram B. 75 gram C. 100 gram D. 125 gram E. 150 gram Berdasarkan grafik dan pertanyaan soal, diketahui: massa awal : No = 800 gram waktu paruh : T = 4 jam waktu peluruhan : t = 12 jam Massa unsur radioaktif yang tersisa setelah peluruhan dirumuskan: Jadi, jumlah massa yang belum meluruh setelah 12 jam adalah 100 gram (C). Pada reaksi inti: 4Be 9 + x → 6C12 + 0n1 maka x adalah …. A. B. C. D. E. sinar α sinar β sinar γ sinar X proton Misal nomor atom dan nomor massa x berturut-turut adalah a dan b, persamaan reaksi inti di atas menjadi: 4Be 9 + axb → 6C12 + 0n1 Sehingga diperoleh: 4+a=6+0 a=6−4 =2 9 + b = 12 + 1 b = 13 − 9 =4 Dengan demikian, partikel x adalah: ax b = 2He4 = 2α4 Jadi, partikel x adalah sinar α (A). Peluruhan massa zat radioaktif X memenuhi grafik di bawah. Berdasarkan grafik, konstanta peluruhan (λ) zat radioaktif adalah … (ln 2 = 0,693). A. B. C. D. E. 0,344 0,231 0,116 0,693 0,062 Pada grafik di atas, massa awal zat radioaktif adalah 120 gram. Setelah 3 sekon massa zat menjadi 60 gram (menjadi separuhnya). Artinya, waktu paruh zat radioaktif tersebut adalah 3 sekon. t1/2 = 3 s Sementara itu, waktu paruh dirumuskan sebagai: Dengan λ konstanta peluruhan, sehingga: Jadi, konstanta peluruhan (λ) zat radioaktif adalah 0,231 (B). Perbedaan antara massa inti dengan massa partikel penyusunnya berkaitan dengan …. A. inti atom tersusun dari proton dan elektron B. massa inti selalu lebih besar daripada massa nukleon C. selisih antara massa nukleon dengan massa inti digunakan untuk mengikat elektron-elektron dalam atom D. selisih massa nukleon dengan massa inti digunakan sebagai energi ikat elektron E. sebagian massa inti berubah menjadi energi untuk mengikat proton dan proton lain di dalam inti Berikut ini hal-hal yang berkaitan dengan inti atom. Inti atom tersusun dari nukleon-nukleon (partikel penyusun inti), yaitu proton dan neutron. [opsi A salah] Massa nukleon lebih besar dari massa inti. [opsi B salah] Selisih massa nukleon dan massa inti disebut defek massa (∆m). Defek massa akan menjadi energi ikat inti, yaitu energi untuk mengikat proton-proton dan neutron-neutron. [opsi C dan D salah] Jadi, perbedaan antara massa inti dan massa partikel penyusunnya adalah yang paling tepat adalah opsi (E). Suatu unsur radioaktif (X231) semula bermassa m0 dam memiliki konstanta peluruhan 0,03465 hari−1. Setelah 60 hari massanya tinggal 25 gram. Jika NA bilangan Avogadro maka waktu paruh dan aktivitas radioaktif mula-mula unsur radioaktif tersebut adalah …. A. B. C. D. E. 5 hari dan 3,0 NA partikel.hari−1 10 hari dan 0,3 NA partikel.hari−1 10 hari dan 3,0 NA partikel.hari−1 20 hari dan 0,03 NA partikel.hari−1 20 hari dan 0,3 NA partikel.hari−1 Waktu paruh peluruhan unsur radioaktif dirumuskan: T = 0,693/λ Diketahui konstan peluruhan λ = 0,03465 sehingga: T = 0,693/0,03465 = 20 Sedangkan aktivitas peluruhan dirumuskan: A = λNA = 0,03465 NA = 0,03 NA Jadi, waktu paruh dan aktivitas radioaktif mula-mula unsur radioaktif tersebut adalah 20 hari dan 0,03 NA partikel.hari−1 D). Massa sebuah int atom 6C12 = 12,0000 sma, massa proton = 1,0078 sma, dan massa neutron = 1,0087 sma. Besarnya defek massa pada pembentukan inti 6C12 adalah …. A. B. C. D. E. 0,099 sma 1,078 sma 6,047 sma 6,052 sma 12,099 sma Defek massa (∆m) adalah selisih antara massa penyusun inti (proton dan neutron) dengan massa inti. ∆m = [Z ∙ mp + (A − Z) mn] − m = [6 ∙ 1,0078 + (12 − 6) ∙ 1,0087] − 12,0000 = (6,0480 + 6,0522) − 12,0000 = 12,0990 − 12,0000 = 0,099 Jadi, besar defek massa pada pembentukan inti 6C12 adalah 0,099 sma (A). Massa suatu benda yang sedang bergerak menurut pengamat yang diam di bumi bertambah 25% dari massa diamnya. Bila c = kelajuan cahaya dalam ruang hampa maka kecepatan gerak benda tersebut adalah …. A. B. C. D. E. 0,3 c 0,4 c 0,6 c 0,8 c 1,25 c Diketahui: m = (1 + 25%) m0 = 5/4 m0 Massa suatu benda akan mengalami pertambahan jika bergerak dengan kecepatan relativistik. Sampai di sini sudah bisa ditebak bahwa v = 3/5 c (triple Pythagoras). Ok, lanjut! Jadi, kecepatan gerak benda tersebut adalah 0,6 c (C). Massa sebuah int atom 6C12 = 12,0000 sma, massa proton = 1,0078 sma, dan massa neutron = 1,0087 sma. Besarnya defek massa pada pembentukan inti 6C12 adalah …. A. 0,099 sma B. 1,078 sma C. 6,047 sma D. 6,052 sma E. 12,099 sma Defek massa (∆m) adalah selisih antara massa penyusun inti (proton dan neutron) dengan massa inti. ∆m = [Z ∙ mp + (A − Z) mn] − m = [6 ∙ 1,0078 + (12 − 6) ∙ 1,0087] − 12,0000 = (6,0480 + 6,0522) − 12,0000 = 12,0990 − 12,0000 = 0,099 Jadi, besar defek massa pada pembentukan inti 6C12 adalah 0,099 sma (A).
