Kumpulan Contoh Soal TERLENGKAP! 32 Soal Fisika Waktu Paruh + Pembahasan Dijamin Paham!
Pilihan Ganda
1. 1. Waktu paruh suatu unsur radioaktif adalah waktu yang dibutuhkan agar…
A. seluruh inti meluruh
B. setengah dari inti meluruh
C. inti menjadi stabil
D. aktivitas menjadi nol
2. 2. Hubungan antara jumlah inti radioaktif yang tersisa (N), jumlah inti mula-mula (N₀), waktu yang telah berlalu (t), dan waktu paruh (T) adalah…
A. N = N₀ (2)ᵗ/ᵀ
B. N = N₀ (½)ᵗ/ᵀ
C. N = N₀ (½)ᵀ/ᵗ
D. N = N₀ (2)ᵀ/ᵗ
3. 3. Suatu unsur radioaktif memiliki waktu paruh 10 hari. Jika mula-mula terdapat 160 gram unsur tersebut, massa yang tersisa setelah 30 hari adalah…
A. 80 gram
B. 40 gram
C. 20 gram
D. 10 gram
4. 4. Sebanyak 200 gram zat radioaktif meluruh hingga tersisa 25 gram. Jika waktu paruh zat tersebut adalah 5 jam, waktu yang dibutuhkan untuk proses peluruhan ini adalah…
A. 5 jam
B. 10 jam
C. 15 jam
D. 20 jam
5. 5. Jika suatu sampel radioaktif meluruh dari 128 gram menjadi 4 gram, berapa kali waktu paruh telah terjadi?
A. 3 kali
B. 4 kali
C. 5 kali
D. 6 kali
6. 6. Setelah 20 hari, massa suatu unsur radioaktif yang tersisa adalah 12.5 gram. Jika waktu paruh unsur tersebut adalah 5 hari, massa mula-mula unsur tersebut adalah…
A. 50 gram
B. 100 gram
C. 200 gram
D. 400 gram
7. 7. Aktivitas suatu sampel radioaktif akan berkurang menjadi 1/4 dari aktivitas awalnya setelah berapa kali waktu paruh?
A. 1 kali
B. 2 kali
C. 3 kali
D. 4 kali
8. 8. Konstanta peluruhan (λ) berbanding terbalik dengan waktu paruh (T). Rumus yang tepat adalah…
A. λ = T ln 2
B. λ = T / ln 2
C. λ = ln 2 / T
D. λ = 1 / T
9. 9. Metode penentuan usia benda-benda purbakala menggunakan isotop karbon-14 (C-14) didasarkan pada prinsip…
A. Reaksi fisi nuklir
B. Reaksi fusi nuklir
C. Peluruhan radioaktif
D. Transmutasi inti
10. 10. Grafik yang paling tepat menggambarkan hubungan antara jumlah inti radioaktif yang tersisa (N) terhadap waktu (t) adalah grafik dengan pola…
A. Linear meningkat
B. Linear menurun
C. Eksponensial meningkat
D. Eksponensial menurun
11. 11. Suatu unsur memiliki waktu paruh 20 tahun. Konstanta peluruhannya adalah (ln 2 ≈ 0.693)…
A. 0.03465 tahun⁻¹
B. 0.0693 tahun⁻¹
C. 0.1386 tahun⁻¹
D. 0.693 tahun⁻¹
12. 12. Berapa persentase massa unsur radioaktif yang tersisa setelah melewati 2 waktu paruh?
A. 75%
B. 50%
C. 25%
D. 12.5%
13. 13. Jika waktu paruh suatu zat adalah 6 jam, berapa bagian zat tersebut yang telah meluruh setelah 18 jam?
A. 1/8
B. 1/4
C. 3/4
D. 7/8
14. 14. Suatu isotop X memiliki waktu paruh 8 hari. Jika pada awalnya terdapat 128 mg isotop X, setelah 24 hari berapa mg yang tersisa?
A. 64 mg
B. 32 mg
C. 16 mg
D. 8 mg
15. 15. Iodin-131 (I-131) digunakan dalam pengobatan tiroid memiliki waktu paruh sekitar 8 hari. Jika pasien diberikan 100 µg I-131, berapa µg yang tersisa setelah 16 hari?
A. 50 µg
B. 25 µg
C. 12.5 µg
D. 6.25 µg
16. 16. Suatu zat radioaktif memiliki waktu paruh 10 jam. Berapa lama waktu yang dibutuhkan agar zat tersebut tersisa 1/8 dari jumlah semula?
A. 10 jam
B. 20 jam
C. 30 jam
D. 40 jam
17. 17. Dalam 36 hari, 7/8 dari sampel radioaktif meluruh. Waktu paruh sampel tersebut adalah…
A. 6 hari
B. 9 hari
C. 12 hari
D. 18 hari
18. 18. Pernyataan yang benar mengenai waktu paruh adalah…
A. Waktu paruh dipengaruhi oleh suhu dan tekanan
B. Waktu paruh adalah waktu yang dibutuhkan agar inti menjadi stabil
C. Waktu paruh adalah karakteristik intrinsik suatu isotop radioaktif
D. Waktu paruh dapat dipercepat dengan katalis
19. 19. Jika A adalah aktivitas radioaktif, A₀ adalah aktivitas mula-mula, t adalah waktu, dan T adalah waktu paruh, maka persamaan yang benar adalah…
A. A = A₀ e⁻ᵗ/ᵀ
B. A = A₀ (½)ᵗ/ᵀ
C. A = A₀ e⁻ᵀ/ᵗ
D. A = A₀ (½)ᵀ/ᵗ
20. 20. Nuklida yang memiliki jumlah proton dan neutron yang tidak stabil cenderung mengalami…
A. Reaksi fisi
B. Reaksi fusi
C. Peluruhan radioaktif
D. Transmutasi buatan
Isian Singkat
1. 1. Waktu paruh adalah waktu yang dibutuhkan agar ____ dari jumlah inti radioaktif meluruh.
2. 2. Satuan SI untuk konstanta peluruhan (λ) adalah ____.
3. 3. Jika suatu zat radioaktif memiliki waktu paruh 2 jam, maka setelah 6 jam zat tersebut akan tersisa ____ bagian dari jumlah semula.
4. 4. Peluruhan radioaktif mengikuti hukum peluruhan ____.
5. 5. Isotop yang paling sering digunakan untuk penanggalan benda purbakala adalah ____.
Uraian
1. 1. Suatu sampel radioaktif memiliki waktu paruh 4 hari. Jika mula-mula terdapat 640 gram sampel tersebut, hitunglah:
a. Massa sampel yang tersisa setelah 12 hari.
b. Massa sampel yang telah meluruh setelah 12 hari.
c. Berapa kali waktu paruh yang telah terjadi dalam 12 hari.
2. 2. Sebuah inti radioaktif memiliki waktu paruh 20 menit. Berapa lama waktu yang dibutuhkan agar 87.5% dari inti tersebut meluruh?
3. 3. Jelaskan secara singkat prinsip kerja penanggalan karbon-14 (Carbon Dating) dalam menentukan usia artefak kuno.
4. 4. Suatu sampel radioaktif dengan massa awal 400 gram meluruh menjadi 50 gram dalam waktu 30 jam.
a. Tentukan waktu paruh dari sampel tersebut.
b. Berapa massa yang tersisa setelah 40 jam?
5. 5. Jelaskan mengapa waktu paruh suatu unsur radioaktif tidak dapat dipengaruhi oleh faktor-faktor eksternal seperti suhu, tekanan, atau senyawa kimia.
Mencocokkan
1. Cocokkan istilah berikut dengan definisinya yang tepat:
1. Waktu Paruh
2. Konstanta Peluruhan
A. Probabilitas peluruhan per satuan waktu
B. Waktu yang dibutuhkan agar setengah inti meluruh
2. Cocokkan isotop radioaktif berikut dengan perkiraan waktu paruhnya:
1. Karbon-14
2. Iodin-131
A. Sekitar 8 hari
B. Sekitar 5730 tahun
Kunci Jawaban dan Pembahasan
Pilihan Ganda
1. B
Pembahasan: Waktu paruh didefinisikan sebagai waktu yang dibutuhkan agar setengah dari jumlah inti radioaktif yang ada meluruh.
2. B
Pembahasan: Rumus peluruhan radioaktif secara umum adalah N = N₀ (½)ⁿ, di mana n adalah jumlah waktu paruh yang telah berlalu, yaitu t/T.
3. C
Pembahasan: Jumlah waktu paruh (n) = t/T = 30 hari / 10 hari = 3. Massa sisa = N₀ (½)ⁿ = 160 gram × (½)³ = 160 gram × 1/8 = 20 gram.
4. C
Pembahasan: Perbandingan sisa/awal = 25/200 = 1/8. Karena (½)ⁿ = 1/8, maka n = 3. Waktu yang dibutuhkan (t) = n × T = 3 × 5 jam = 15 jam.
5. C
Pembahasan: Perbandingan sisa/awal = 4/128 = 1/32. Karena (½)ⁿ = 1/32, maka n = 5. Jadi, 5 kali waktu paruh telah terjadi.
6. C
Pembahasan: Jumlah waktu paruh (n) = t/T = 20 hari / 5 hari = 4. Massa sisa = N₀ (½)ⁿ → 12.5 = N₀ (½)⁴ → 12.5 = N₀ (1/16). Maka N₀ = 12.5 × 16 = 200 gram.
7. B
Pembahasan: Aktivitas juga mengikuti pola peluruhan yang sama. Jika aktivitas menjadi 1/4, maka (½)ⁿ = 1/4, sehingga n = 2. Dua kali waktu paruh.
8. C
Pembahasan: Hubungan antara konstanta peluruhan (λ) dan waktu paruh (T) adalah λ = ln 2 / T.
9. C
Pembahasan: Penanggalan karbon-14 bekerja berdasarkan peluruhan radioaktif isotop C-14 yang memiliki waktu paruh tertentu.
10. D
Pembahasan: Peluruhan radioaktif adalah proses acak yang mengikuti pola eksponensial menurun, artinya laju peluruhan sebanding dengan jumlah inti yang ada.
11. A
Pembahasan: Konstanta peluruhan λ = ln 2 / T = 0.693 / 20 tahun = 0.03465 tahun⁻¹.
12. C
Pembahasan: Setelah 1 waktu paruh, tersisa 50%. Setelah 2 waktu paruh, tersisa 50% dari 50%, yaitu 25%. Atau (½)² = 1/4 = 25%.
13. D
Pembahasan: Jumlah waktu paruh (n) = t/T = 18 jam / 6 jam = 3. Bagian yang tersisa = (½)³ = 1/8. Bagian yang meluruh = 1 – (1/8) = 7/8.
14. C
Pembahasan: Jumlah waktu paruh (n) = t/T = 24 hari / 8 hari = 3. Massa sisa = N₀ (½)ⁿ = 128 mg × (½)³ = 128 mg × 1/8 = 16 mg.
15. B
Pembahasan: Jumlah waktu paruh (n) = t/T = 16 hari / 8 hari = 2. Massa sisa = N₀ (½)ⁿ = 100 µg × (½)² = 100 µg × 1/4 = 25 µg.
16. C
Pembahasan: Jika tersisa 1/8, maka (½)ⁿ = 1/8, sehingga n = 3. Waktu yang dibutuhkan (t) = n × T = 3 × 10 jam = 30 jam.
17. C
Pembahasan: Jika 7/8 meluruh, maka yang tersisa adalah 1 – 7/8 = 1/8. Karena (½)ⁿ = 1/8, maka n = 3. Waktu total (t) = n × T → 36 hari = 3 × T. Jadi, T = 36/3 = 12 hari.
18. C
Pembahasan: Waktu paruh adalah sifat bawaan (intrinsik) dari inti atom radioaktif dan tidak dapat dipengaruhi oleh faktor eksternal seperti suhu, tekanan, atau reaksi kimia.
19. B
Pembahasan: Aktivitas radioaktif (A) juga meluruh secara eksponensial dengan rumus yang sama seperti jumlah inti, yaitu A = A₀ (½)ᵗ/ᵀ.
20. C
Pembahasan: Inti atom yang tidak stabil (radioaktif) akan mengalami peluruhan untuk mencapai konfigurasi yang lebih stabil.
Isian Singkat
1. setengah
2. s⁻¹ (per detik)
3. 1/8
4. eksponensial
5. Karbon-14 (C-14)
Uraian
1. a. 80 gram, b. 560 gram, c. 3 kali
Pembahasan: a. Jumlah waktu paruh (n) = t/T = 12 hari / 4 hari = 3. Massa sisa = N₀ (½)ⁿ = 640 gram × (½)³ = 640 gram × 1/8 = 80 gram.
b. Massa yang meluruh = Massa awal – Massa sisa = 640 gram – 80 gram = 560 gram.
c. Jumlah waktu paruh yang terjadi adalah 3 kali.
2. 60 menit
Pembahasan: Jika 87.5% inti meluruh, maka sisa inti adalah 100% – 87.5% = 12.5%. Dalam bentuk pecahan, 12.5% = 1/8. Kita tahu bahwa N/N₀ = (½)ⁿ. Jadi, 1/8 = (½)ⁿ, yang berarti n = 3. Waktu yang dibutuhkan (t) = n × T = 3 × 20 menit = 60 menit.
3. Prinsip penanggalan karbon-14 didasarkan pada fakta bahwa semua organisme hidup menyerap karbon-14 dari atmosfer. Ketika organisme mati, penyerapan berhenti dan karbon-14 yang ada di dalamnya mulai meluruh secara radioaktif dengan waktu paruh sekitar 5730 tahun. Dengan mengukur rasio sisa karbon-14 terhadap karbon-12 yang stabil di dalam sampel dan membandingkannya dengan rasio yang diharapkan pada organisme hidup, para ilmuwan dapat menghitung berapa lama sejak organisme tersebut mati, sehingga menentukan usia artefak.
4. a. 10 jam, b. 25 gram
Pembahasan: a. Perbandingan sisa/awal = 50 gram / 400 gram = 1/8. Karena N/N₀ = (½)ⁿ, maka 1/8 = (½)ⁿ, sehingga n = 3. Waktu total (t) = n × T → 30 jam = 3 × T. Jadi, waktu paruh (T) = 30/3 = 10 jam.
b. Setelah 40 jam, jumlah waktu paruh (n) = t/T = 40 jam / 10 jam = 4. Massa sisa = N₀ (½)ⁿ = 400 gram × (½)⁴ = 400 gram × 1/16 = 25 gram.
5. Waktu paruh suatu unsur radioaktif adalah sifat intrinsik dari inti atomnya. Peluruhan radioaktif melibatkan perubahan di dalam inti atom (proton dan neutron), bukan interaksi elektron di kulit terluar atom. Faktor-faktor eksternal seperti suhu, tekanan, atau pembentukan senyawa kimia hanya memengaruhi interaksi elektron valensi dan struktur molekul, tetapi tidak memengaruhi stabilitas atau struktur inti atom. Oleh karena itu, laju peluruhan dan waktu paruh tetap konstan, tidak peduli kondisi lingkungan eksternal.
Mencocokkan
1. 1-B, 2-A
2. 1-B, 2-A