Radioaktivitas merupakan salah satu materi penting dalam pelajaran fisika SMA yang sering muncul dalam ujian harian, Ujian Nasional, hingga seleksi masuk perguruan tinggi. Radioaktif berkaitan dengan peluruhan inti atom yang tidak stabil menjadi lebih stabil melalui pelepasan partikel alfa, beta, atau sinar gamma. Memahami konsep radioaktif adalah kunci untuk menguasai soal fisika nuklir, perhitungan waktu paruh, aktivitas, energi peluruhan, hingga peluruhan beruntun. Artikel ini menyajikan kumpulan contoh soal radioaktif fisika SMA beserta jawaban secara lengkap, sehingga siswa dapat belajar dengan lebih efektif dan memahami konsep dasar serta penerapannya dalam soal.
Baca juga:Download Contoh Soal MAPSI SD Lengkap untuk Kelas 4, 5,
1. Soal Radioaktif Dasar
Soal: Sebuah inti radioaktif memiliki waktu paruh 4 jam. Jika awalnya terdapat 64 gram, tentukan sisa inti setelah 12 jam.
Jawaban:
Rumus sisa inti: N = N₀ × (1/2)^(t/T)
N = 64 × (1/2)^(12/4) = 64 × (1/2)^3 = 64 × 1/8 = 8 gram
2. Menghitung Waktu Paruh
Soal: Dari 160 gram suatu unsur radioaktif, hanya tersisa 20 gram setelah 16 jam. Tentukan waktu paruhnya.
Jawaban:
N = N₀ × (1/2)^(t/T) → 20 = 160 × (1/2)^(16/T) → 1/8 = (1/2)^(16/T) → (1/2)^3 = (1/2)^(16/T) → 16/T = 3 → T = 16/3 ≈ 5,33 jam
3. Aktivitas Radioaktif Awal
Soal: Sebuah sampel memiliki 100 gram dengan waktu paruh 10 jam. Hitung aktivitas awal jika λ = ln2/T.
Jawaban:
λ = ln2 / 10 ≈ 0,0693 jam⁻¹
A₀ = λ × N₀ = 0,0693 × 100 = 6,93 unit (dapat dikonversi ke Bq jika N dalam jumlah inti)
4. Peluruhan Alfa
Soal: Inti Uranium-238 mengalami peluruhan alfa. Tuliskan reaksi peluruhan dan tentukan inti hasilnya.
Jawaban:
²³⁸U → ⁴He + ²³⁴Th
Inti hasil adalah Thorium-234
5. Peluruhan Beta
Soal: Inti Carbon-14 mengalami peluruhan beta. Tentukan inti hasilnya.
Jawaban:
¹⁴C → ¹⁴N + e⁻ + ν̅ₑ
Inti hasil adalah Nitrogen-14
6. Energi Peluruhan
Soal: 2 gram Polonium-210 melepaskan energi total 1,06 × 10¹⁴ J. Tentukan energi rata-rata per inti jika jumlah inti ≈ 5 × 10²¹.
Jawaban:
E per inti = 1,06 × 10¹⁴ / 5 × 10²¹ ≈ 2,12 × 10⁻⁸ J
7. Soal Campuran Radioaktif
Soal: Sebuah sampel mengandung isotop A dan B dengan waktu paruh masing-masing 2 jam dan 6 jam. Hitung sisa masing-masing setelah 6 jam jika awalnya masing-masing 48 gram.
Jawaban:
A: N = 48 × (1/2)^(6/2) = 48 × (1/2)^3 = 48 × 1/8 = 6 gram
B: N = 48 × (1/2)^(6/6) = 48 × 1/2 = 24 gram
8. Aktivitas Campuran Radioaktif
Soal: Hitung aktivitas total dari campuran isotop di atas jika λ₁ = ln2/2, λ₂ = ln2/6.
Jawaban:
λ₁ = 0,3466 jam⁻¹, λ₂ = 0,1155 jam⁻¹
A_total = λ₁ N₁ + λ₂ N₂ = 0,3466 × 6 + 0,1155 × 24 ≈ 2,08 + 2,77 = 4,85 unit
9. Waktu Paruh dari Data Sisa Inti
Soal: Sebuah sampel tersisa setengahnya setelah 7 jam. Tentukan waktu paruh.
Jawaban:
Jika N/N₀ = 1/2, maka t = T → T = 7 jam
10. Peluruhan Beruntun
Soal: Inti X meluruh alfa menjadi Y, yang kemudian meluruh beta menjadi Z. Tuliskan persamaan lengkap.
Jawaban:
X → Y + ⁴He, Y → Z + e⁻ + ν̅ₑ
Contoh: ²³⁸U → ²³⁴Th → ²³⁴Pa
11. Jumlah Inti Sisa Setelah Beberapa Waktu
Soal: 80 gram unsur radioaktif dengan waktu paruh 8 jam, berapa sisa inti setelah 24 jam?
Jawaban:
N = 80 × (1/2)^(24/8) = 80 × (1/2)^3 = 80 × 1/8 = 10 gram
12. Aktivitas Radioaktif Setelah Beberapa Waktu
Soal: Aktivitas awal 1000 Bq, waktu paruh 5 jam. Hitung aktivitas setelah 15 jam.
Jawaban:
A = A₀ × (1/2)^(t/T) = 1000 × (1/2)^(15/5) = 1000 × (1/2)^3 = 125 Bq
13. Energi Radioaktif dari Banyak Inti
Soal: Inti melepaskan energi 2 × 10⁻¹³ J per peluruhan. Jika 3 × 10¹⁵ inti meluruh, tentukan total energi.
Jawaban:
E_total = 2 × 10⁻¹³ × 3 × 10¹⁵ = 6 × 10² J
14. Menggunakan Logaritma dalam Peluruhan
Soal: Jumlah inti berkurang menjadi 1/32 dari jumlah awal. Berapa kali waktu paruh telah berlalu?
Jawaban:
N/N₀ = (1/2)^n → 1/32 = (1/2)^n → n = 5
Waktu yang berlalu = 5 × T
15. Kombinasi Alfa, Beta, dan Waktu Paruh
Soal: Inti A mengalami peluruhan alfa dengan waktu paruh 4 jam. Jika 32 gram awal tersisa 4 gram, tentukan waktu yang telah berlalu.
Jawaban:
N = N₀ × (1/2)^(t/T) → 4 = 32 × (1/2)^(t/4) → 1/8 = (1/2)^(t/4) → t/4 = 3 → t = 12 jam
Kesimpulan
Dari 15 contoh soal radioaktif fisika SMA beserta jawaban di atas, dapat disimpulkan bahwa pemahaman konsep waktu paruh, peluruhan alfa, beta, gamma, aktivitas, dan jumlah inti sisa sangat penting dalam menyelesaikan berbagai soal fisika radioaktif. Soal-soal ini membantu siswa memahami penerapan rumus N = N₀ × (1/2)^(t/T), A = λN, serta konsep peluruhan beruntun. Dengan latihan rutin menggunakan kumpulan soal ini, siswa dapat meningkatkan kemampuan menghitung sisa inti, aktivitas radioaktif, energi peluruhan, dan memprediksi peluruhan unsur radioaktif dengan cepat dan tepat.
Penulis: Maharani Noeralifa
Post Comment