Soal Latihan Fisika Inti [PDF]

Citation preview

NAMA : NAUFAL MUTAWAKKIL WAHID NIM : 06111011034 CONTOH SOAL BAB RADIOAKTIVITAS 1. Jika waktu paroh radon 3,8 hari dalam waktu tertentu 60 % radon meluruh. Bera pa waktu yang diperlukan untuk meluruh tersebut ? Jawab : N No



e



 t



=



sehingga λ t = ℓn



3,8 H 0,693 t =



No N



atau t =



1 



ℓn



No N



=



1 



No (1  0,6) N o



ℓn



1 0,4 ℓn



= 5,02 H



2. Bagaimana cara membuat zat radioaktif buatan ? Jawab Zat radioaktif buatan diperoleh dengan cara penembakan zat dengan partikel ter tentu (reaksi inti antara zat dengan sinar radioaktif). Pasangan Curie-Jolit tahun 1934 melakukan percobaan menembaki aluminium dengan partikel alpha (partikel alpha yang ke luar dari polonium) mendapatkan neutron, proton dan positron ke luar dari logam aluminium. Mereka menemukan pancaran positron yang kontinyu setelah pe-nembakan dengan partikel alpha berhenti. Aktivitas positron berkurang secara eks-ponensial dengan waktu dan peristiwa berlaku seperti zat radioaktif alam.



BAB PELURUHAN ALFA 190 78 Pt



1. Reaksi



190 76 0 s



→



4 2 He



+ 190 78 Pt



Diketahui massa



190 76 0 s



= 189,959917 μ ;



4 2 He



=



185,953830μ dan



=



4,002603 μ Dapatkah Pt melakukan peluruhan alpha secara spontan ? Jika hal tersebut terjadi sehingga berapakah a. energi peluruhan alpha b. Ekα c. Ek inti yang terlempar jawab



NAMA : NAUFAL MUTAWAKKIL WAHID NIM : 06111011034 Q = (189,959917 μ - 185,953830 μ - 4,002603 μ)(3 .10 8 m s-1) = 3,25 M eV 190 78 Pt



(didahului merubah 1 μ = 1,66



.10



-27



kg). Nilai Q > 0 sehingga



dapat



meluruh secara spontan dengan energi peluruhan alpha 3,25 M eV.



Ekα =



EkD =



190  4 190 4 190



(3,25 M eV) = 3,18 M eV



(3,25 M eV) = 0,068 M eV



2. Apa yang menyebabkan terjadinya peluruhan alfa ? Jawab Pancaran  adalah suatu efek dari gaya tolak Coulomb. Hal ini semakin penting untuk inti-inti berat, karena gaya coulomb sebanding dengan Z 2 , seperti terjadi pada gaya ikat inti yang mendekati A. Mengapa partikel  dipilih sebagai perantara untuk membawa secara spontan ? Proses spontan dapat diartikan bahwa beberapa energi kinetik yang tiba-tiba muncul dalam inti induk. Energi ini berasal dari suatu penurunan jumlah massa dalam system. Dipilih partikel , karena partikel  sangat stabil, dari struktur pancarannya kuat, mempunyai massa relatif kecil dibandingkan massa unsur pokok yang lain. Partikel  sebagai suatu partikel emisi diharapkan dapat menghasilkan peluruhan berbentuk cahaya, dengan demikian dapat dihasilkan energi kinetik yang sangat besar



BAB PELURUHAN BETA



12 5B



1. Diketahui massa



12 6C



= 12,0144 μ,



= 12,0000 μ



Hitunglah energi



maksimum elektron yang terpancar dari peluruhan zat radioaktif yang 12 5B



meluruh dengan sinar betha dengan reaksi Jawab



12 6C



→



+



o 1 e



v +



!



NAMA : NAUFAL MUTAWAKKIL WAHID NIM : 06111011034 Ek v Q = EkP + EkD + = (mP - mD) c2 Q = [12,0144 μ - 12,0000 μ ] 931,5 M eV μ -1 = 0,34 M eV = 21,5 .10-13 J Nilai energi 0,34 M eV = 21,5 .10-13 J merupakan nilai Ek maksimum elektron (dalam ini sinar β-) 2. Jelaskan bagaimana proses penangkapan electron pada peluruhan beta Jawab Dalam proses penangkapan elektron (ec) hampir semua energi peuruhan Q o 1 e



1 1H



1 on



v



menjadi neutrino. Dibentuk reaksi + → + . Proses ini (penangkapan elektron) terjadi jika N N z z ( ) < ( )stabil (merupakan bentuk lawan dari peluruhan β +). Proton berubah menjadi neutron dengan penangkapan elektron dari kulit K atau L. Ke kosongan pada kulit K diisi oleh elektron dari kulit L yang disertai pemancaran sinar x. Sinar x ini dapat berinteraksi dengan elektron pada kulit lain sehingga elektron tersebut dilempar ke luar. Elektron ini dinamakan elektron Auger. Terjadinya proses penangkapan elektron diamati dengan adanya elektron Auger yang yang dipancarkan



PELURUHAN GAMMA 1. Koefisien atenuasi linier sinar gamma 2 M eV dalam air sekitar 5 m -1. Carilah intensitas relatif sinar gamma 2 M eV setelah melalui 10 cm air. Berapa jauh berkas seperti itu harus melalui air sebelum intensitasnya tereduksi menjadi 1 % dari harga semula. Jawab n( I o / I )  I = Io e-μx atau x = -1 Nilai μ x = (5 m )(0,1 m) = 0,5 sehingga I/Io = e-0,5 = 0,61. Dengan demikian berkas sinar terduksi menjadi 61 % haga semula setelah melewati air setebal 10 cm. Jika nilai I o/I = 1 % maka x = ℓn (100)/5 m -1 = 0,92 m.



2. Sebutkan sifat-sifat sinar gamma Jawab



NAMA : NAUFAL MUTAWAKKIL WAHID NIM : 06111011034 Sifat-sifat sinar gamma antara lain: 1. tidak dipengaruhi oleh medan magnet (tidak bermuatan) 2. berupa gelombang elektromagnet 3. memiliki daya tembus paling besar (dibanding alpha atau betha) 4. memiliki energi antara 100 k eV - beberapa M eV.



BAB AKSELELATOR 1. Sebuah partikel elektron ditembakkan melewati LINAC. LINAC tersebut memiliki tegangan 100 gV. Tentukan kecepatan elektron saat melewati tabung ke lima? Diket:



V o=100 gV ;



me =511,0 KeV /c 2 ; e=1,6021 x 10−19 Coulomb n=4 Ditanya:



V 5=… ?



Jawab : 2



V 5=2 ne V o /me



V 5=



√



2ne V o me 11



V o=10 V



;



NAMA : NAUFAL MUTAWAKKIL WAHID NIM : 06111011034



me =511,0



KeV 2 c



me =511,0 x 103



me =



eV c2



511,0 x 103 eV 2



( 3 x 10 8 m/ s )



me =



511,0 x 103 eV 9 x 1016 m2 / s2



1 eV =1,6021 x 10−19 Joule Jadi,



me =



( 511,0 x 103 ) ( 1,6021 x 10−19 ) Joule 9 x 1016 m2 /s 2 Untuk memindahkan muatan listrik satu Coulomb melalui beda



potensial satu Volt setara dengan satu Joule. Dengan kata lain Joule sama dengaan Coulomb.Volt (Joule = C.V). maka,



V 5=



√



8 ( 1,6021 x 10−19 ) ( 10 11 ) Joule



( 511,0 x 103 ) ( 1,6021 x 10−19) Joule 9 x 1016 m2 /s2



V 5=



V 5=



√



√



8 ( 9 x 1016 m2 /s2 ) ( 1011 ) 511,0 x 103



( 72 x 1016 m 2 /s 2 ) ( 1011 ) 3



511,0 x 10



NAMA : NAUFAL MUTAWAKKIL WAHID NIM : 06111011034



V 5=



√



( 72 x 1027 m2 /s 2 ) 511,0 x 10 3



√



72 x 10 27 m 2 /s 2 V 5= 511,0 x 103



V 5=



√



72 x 10 24 m 2 /s 2 511,0



V 5=√ 0,141 x 1024 m2 /s2 V 5=√ 14,1 x 1022 m2 / s 2 11



V 5=3,755 x 10 m/ s



Jadi kecepatan elektron saat melewati tabung kelima adalah



3,755 x 1011 m/s



2. Sebutkan perbedaan siklotron dan betatron Jawab Perbedaan siklotron dan betatron : Siklotron Bentuknya terdiri dari dua bidang setengah lingkaran yang terpisah Target berada di luar lingkaran (eksternal) Magnet yang digunakan tidak sebesar betatron Jari jari kelengkungan lintasannya berubah-



Betatron Bentuknya seperti donat Target berada didalam lingkaran donat tersebut (internal) Memerlukan magnet yang berukuran sangat besar Jari-jari kelengkungan lintasannya tetap



NAMA : NAUFAL MUTAWAKKIL WAHID NIM : 06111011034 ubah Tegangan yang diberikan berupa arus bolakbalik (AC) Umumnya partikel bermuatan yang digunakan adalah proton



Tegangan yang diberikan berupa arus searah (DC) Umumnya partikel bermuatan yang digunakan adalah elektron



Tidak seperti pada siklotron, medan magnet pada betatron tidaklah tetap. Medan magnet dihasilkan oleh kumparan, kemudian fluks magnet akan memasuki doughnat tube. Peningkatan fluks magnet akan menghasilkan medan listrik azimut yang dapat mempercepat elektron didalam ruang hampa.