Taklukkan Fisika Inti! Kumpulan Contoh Soal Pilihan Ganda, Isian, Uraian & Matching Terbaik!

1. C

Pembahasan: Inti atom tersusun dari proton yang bermuatan positif dan neutron yang tidak bermuatan. Elektron bergerak mengelilingi inti atom.

2. A

Pembahasan: Dalam notasi ᴬᶻX, Z adalah nomor atom (jumlah proton dan elektron dalam atom netral), dan A adalah nomor massa (jumlah proton + neutron). Jadi, proton = 13, elektron = 13, dan neutron = A – Z = 27 – 13 = 14.

3. D

Pembahasan: Isotop memiliki jumlah proton (nomor atom) yang sama tetapi jumlah neutron (nomor massa) yang berbeda.

4. B

Pembahasan: Gaya inti kuat (strong nuclear force) adalah gaya fundamental yang bertanggung jawab untuk mengikat proton dan neutron di dalam inti atom, mengatasi tolakan elektrostatik antar proton.

5. A

Pembahasan: Defek massa adalah selisih antara total massa nukleon penyusun inti (proton dan neutron) dengan massa inti atom yang sebenarnya. Massa inti selalu lebih kecil dari total massa penyusunnya.

6. C

Pembahasan: Energi ikat inti adalah energi yang dilepaskan saat nukleon-nukleon bergabung membentuk inti, atau energi yang diperlukan untuk memisahkan inti menjadi nukleon-nukleon penyusunnya. Besarnya energi ini sebanding dengan defek massa (E = Δmc²).

7. C

Pembahasan: Partikel alfa adalah inti helium, ⁴₂He. Ketika sebuah inti meluruh dengan memancarkan partikel alfa, nomor massanya berkurang 4 dan nomor atomnya berkurang 2.

8. B

Pembahasan: Pada peluruhan beta minus, sebuah neutron (¹₀n) di dalam inti berubah menjadi proton (¹₁p), memancarkan elektron (⁰₋₁e) dan antineutrino. Nomor atom bertambah 1, nomor massa tetap.

9. D

Pembahasan: Radiasi gamma adalah gelombang elektromagnetik berenergi tinggi yang tidak memiliki massa maupun muatan. Peluruhan gamma terjadi ketika inti berada dalam keadaan tereksitasi dan kembali ke keadaan dasar, melepaskan kelebihan energi.

10. A

Pembahasan: Waktu paruh (T½) adalah waktu yang dibutuhkan agar separuh dari jumlah inti radioaktif suatu sampel meluruh.

11. B

Pembahasan: Jumlah waktu paruh (n) = Waktu total ÷ Waktu paruh = 6 jam ÷ 2 jam = 3. Fraksi yang tersisa = (1/2)ⁿ = (1/2)³ = 1/8.

12. A

Pembahasan: Fisi nuklir adalah proses di mana inti atom berat (misalnya uranium atau plutonium) dibelah menjadi dua atau lebih inti yang lebih kecil, disertai pelepasan energi besar, neutron, dan radiasi.

13. B

Pembahasan: Fusi nuklir adalah proses di mana dua atau lebih inti atom ringan bergabung membentuk inti atom yang lebih berat, disertai pelepasan energi yang sangat besar. Contohnya terjadi di Matahari.

14. C

Pembahasan: Moderator (seperti air berat atau grafit) berfungsi untuk memperlambat neutron cepat yang dihasilkan dari reaksi fisi agar dapat diserap lebih efektif oleh inti bahan bakar lain, sehingga reaksi berantai dapat berlanjut.

15. D

Pembahasan: Sterilisasi alat medis, penentuan umur fosil, dan terapi kanker adalah aplikasi radioisotop. Sterilisasi makanan adalah aplikasi di bidang pangan/industri. Sedangkan deteksi kebocoran pipa adalah aplikasi di bidang industri.

16. C

Pembahasan: Radiasi gamma memiliki daya tembus paling kuat, mampu menembus bahan padat tebal seperti beton atau timbal. Partikel alfa memiliki daya tembus terlemah (dapat dihentikan oleh kertas), diikuti oleh partikel beta (dapat dihentikan oleh aluminium).

17. A

Pembahasan: Pencacah Geiger-Muller adalah alat umum yang digunakan untuk mendeteksi radiasi pengion seperti partikel alfa, beta, dan radiasi gamma.

18. B

Pembahasan: Transmutasi inti adalah perubahan satu unsur kimia atau isotop menjadi unsur kimia atau isotop lain. Ini dapat terjadi melalui peluruhan radioaktif alami atau reaksi nuklir buatan (misalnya, penembakan inti dengan partikel).

19. D

Pembahasan: Nukleosintesis bintang adalah proses pembentukan unsur-unsur kimia baru dari unsur-unsur yang sudah ada (terutama hidrogen dan helium) melalui reaksi fusi nuklir di dalam bintang.

20. A

Pembahasan: Persamaan E=mc² (Energi = massa × kecepatan cahaya²) menunjukkan bahwa massa dan energi adalah bentuk yang dapat saling diubah. Dalam reaksi nuklir, sebagian kecil massa diubah menjadi energi yang sangat besar.

1. MeV (Mega elektron Volt)

2. Batang kendali

3. Timbal-206 (²⁰⁶₈₂Pb)

4. Neutron

5. Jumlah waktu paruh yang telah berlalu

1. Reaksi fisi nuklir adalah proses pemecahan inti atom berat (misalnya Uranium-235 atau Plutonium-239) menjadi inti-inti yang lebih ringan, disertai pelepasan energi yang sangat besar, neutron, dan radiasi. Aplikasi utamanya adalah pada pembangkit listrik tenaga nuklir (reaktor nuklir) dan senjata nuklir (bom atom).
Reaksi fusi nuklir adalah proses penggabungan dua atau lebih inti atom ringan (misalnya deuterium dan tritium) membentuk inti atom yang lebih berat, disertai pelepasan energi yang jauh lebih besar daripada fisi. Contoh alami fusi adalah proses yang terjadi di Matahari dan bintang-bintang lain. Aplikasi buatan yang sedang dikembangkan adalah reaktor fusi untuk energi bersih di masa depan (misalnya proyek ITER) dan senjata termonuklir (bom hidrogen).

2. Aplikasi Radioisotop di Bidang Medis:
1. Diagnosis: Contohnya I-131 untuk mendiagnosis gangguan tiroid, Tc-99m untuk pencitraan organ tubuh (misalnya jantung, otak, tulang) karena memiliki waktu paruh pendek dan energi gamma yang sesuai.
2. Terapi: Contohnya Co-60 atau I-131 untuk radioterapi kanker, di mana radiasi digunakan untuk membunuh sel kanker.
3. Sterilisasi: Radiasi gamma dari Co-60 digunakan untuk mensterilkan alat-alat medis, obat-obatan, dan produk farmasi.

Aplikasi Radioisotop di Bidang Industri:
1. Deteksi Kebocoran: Radioisotop ditambahkan ke cairan dalam pipa, kemudian detektor digunakan untuk melacak radiasi dan menemukan lokasi kebocoran.
2. Pengukuran Ketebalan Bahan: Radiasi dari radioisotop ditembakkan melalui bahan (misalnya lembaran logam atau kertas), dan jumlah radiasi yang menembus digunakan untuk mengukur ketebalan secara non-invasif.
3. Radiografi Industri: Digunakan untuk memeriksa cacat pada material logam atau las, mirip dengan X-ray medis tetapi dengan sumber radiasi yang lebih kuat.

3. Kestabilan inti atom sangat dipengaruhi oleh rasio jumlah neutron (N) terhadap jumlah proton (Z).
1. Inti Ringan (Z ≤ 20): Inti cenderung stabil jika rasio N/Z mendekati 1. Contohnya, ⁴₂He memiliki N=2, Z=2, N/Z=1.
2. Inti Berat (Z > 20): Untuk inti yang lebih berat, gaya inti kuat harus mengatasi tolakan elektrostatik antar proton yang semakin besar. Oleh karena itu, inti berat membutuhkan lebih banyak neutron daripada proton untuk stabil, sehingga rasio N/Z cenderung lebih besar dari 1 dan meningkat seiring bertambahnya Z (hingga sekitar 1,5 untuk inti sangat berat).
3. Pita Kestabilan: Ada ‘pita kestabilan’ pada grafik N terhadap Z. Inti yang berada di luar pita ini bersifat tidak stabil (radioaktif) dan akan meluruh melalui emisi partikel (alfa, beta) atau penangkapan elektron untuk mencapai konfigurasi yang lebih stabil. Inti di atas pita kestabilan (terlalu banyak neutron) cenderung meluruh beta minus, sedangkan inti di bawah pita (terlalu banyak proton) cenderung meluruh beta plus atau penangkapan elektron.

4. Diketahui:
Waktu paruh (T½) = 10 hari
Massa awal (N₀) = 80 gram
Waktu total (t) = 30 hari

Langkah 1: Hitung jumlah waktu paruh (n).
n = t ÷ T½ = 30 hari ÷ 10 hari = 3

Langkah 2: Hitung massa yang tersisa (N) menggunakan rumus N = N₀ (1/2)ⁿ.
N = 80 gram × (1/2)³
N = 80 gram × (1/8)
N = 10 gram

Jadi, massa sampel yang tersisa setelah 30 hari adalah 10 gram.

5. Diketahui:
Massa inti ⁴₂He = 4,0026 sma
Massa proton (mp) = 1,0073 sma
Massa neutron (mn) = 1,0087 sma
Konversi 1 sma = 931,5 MeV

Inti ⁴₂He memiliki 2 proton (Z=2) dan 2 neutron (N=A-Z = 4-2=2).

Langkah 1: Hitung total massa nukleon penyusun inti.
Massa total nukleon = (2 × mp) + (2 × mn)
Massa total nukleon = (2 × 1,0073 sma) + (2 × 1,0087 sma)
Massa total nukleon = 2,0146 sma + 2,0174 sma
Massa total nukleon = 4,0320 sma

Langkah 2: Hitung defek massa (Δm).
Δm = Massa total nukleon – Massa inti ⁴₂He
Δm = 4,0320 sma – 4,0026 sma
Δm = 0,0294 sma

Langkah 3: Hitung energi ikat inti (E_ikat).
E_ikat = Δm × 931,5 MeV/sma
E_ikat = 0,0294 sma × 931,5 MeV/sma
E_ikat = 27,3861 MeV

Langkah 4: Hitung energi ikat inti per nukleon.
Jumlah nukleon (A) = 4
E_ikat per nukleon = E_ikat ÷ Jumlah nukleon
E_ikat per nukleon = 27,3861 MeV ÷ 4
E_ikat per nukleon = 6,8465 MeV/nukleon

Jadi, energi ikat inti per nukleon untuk inti ⁴₂He adalah sekitar 6,85 MeV/nukleon.

1. 1. Peluruhan Alfa: Inti Helium (⁴₂He)
2. Peluruhan Beta minus: Elektron (⁰₋₁e)

2. 1. Isotop: Inti-inti dengan jumlah proton sama tetapi jumlah neutron berbeda.
2. Isobar: Inti-inti dengan jumlah nomor massa sama tetapi jumlah proton berbeda.