Home / bank soal fisika / Pembahasan Fisika UN 2014 No. 36 – 40

Pembahasan Fisika UN 2014 No. 36 – 40

Pembahasan soal Fisika UN 2014 nomor 36 sampai dengan nomor 40 tentang:

  • teori atom,
  • efek fotolistrik,
  • teori dasar relativitas,
  • fisika inti, dan
  • radioisotop.

Soal No. 36 tentang Teori Atom

Perbedaan model atom menurut Rutherford dan Bohr adalah ….

RutherfordBohr
A.Radiasi dipancarkan ketika elektron pindah dari lintasan dengan energi ke energi rendahSebagian besar massa atom berkumpul pada sebuah titik di tengah-tengah atom
B.Atom berbentuk bola padat dengan muatan listrik positif merata di seluruh bagian bolaElektron mengelilingi inti atom dalam keadaan stasioner dan tidak dapat berpindah lintasan
C.Elektron mengelilingi inti atom dalam keadaan stasioner dan tidak dapat berpindah lintasanAtom berbentuk bola padat dengan muatan listrik positif merata di seluruh bagian bola
D.Sebagian besar massa atom berkumpul pada sebuah titik di tengah-tengah atomRadiasi dipancarkan ketika elektron pindah dari lintasan dengan energi tinggi ke energi rendah
E.Atom berbentuk bola padat dengan muatan listrik positif merata di seluruh bagian bolaElektron mengelilingi inti atom dalam keadaan stasioner dan tidak dapat berpindah lintasan

Pembahasan

Pada dasarnya, model atom Rutherford (1911) dan model atom Bohr (1913) sama-sama menganut teori tata surya, yaitu elektron bergerak mengelilingi inti sebagaimana planet mengelilingi matahari. Sebagian besar massa atom berkumpul pada inti atom.

Tetapi, menurut hukum Mekanika Newton (Mekanika Klasik atau Newtonian), model atom ini tidak mungkin terjadi. Elektron yang bergerak mengelilingi inti akan selalu memancarkan energi. Akibatnya, lintasan akan semakin mengecil dan pada akhirnya akan bersatu dengan inti. Jadi, model atom ini bukan merupakan teori tata surya, tapi teori obat nyamuk.

Bohr, yang sebenarnya murid Rutherford, tetap mendukung model atom Rutherford. Dengan catatan, mekanika Newton tidak berlaku dalam hal ini. Bohr mengajukan mekanika model baru yang disebut Mekanika Kuantum.

Dengan mekanika barunya ini, Bohr menyempurnakan model atom gurunya, bahwa elektron bergerak dalam orbit yang stabil atau stasioner tanpa memancarkan energi. Setiap lintasan mempunyai tingkat energi. Energi akan dipancarkan jika elektron pindah dari tingkat energi lebih tinggi ke tingkat yang lebih rendah.

Waduh, kebanyakan cerita nih! Terus jawabannya mana? Secara konsep, sejujurnya tidak ada jawaban yang sesuai dengan pertanyaan.

Opsi B, C, dan E sudah pasti salah karena terdapat pernyataan ‘Atom berbentuk bola padat dengan muatan listrik positif merata di seluruh bagian bola.’ Ini konsep model atom Thomson.

Opsi A juga salah. Pernyataan tentang Rutherford tersebut adalah model atom Bohr.

Tinggal satu opsi, yaitu opsi D. Terpaksa kita harus menjatuhkan pilihan pada opsi ini. Kenapa demikian?

Coba perhatikan pernyataan opsi D tentang Rutherford: “Sebagian besar massa atom berkumpul pada sebuah titik di tengah-tengah atom”. Pernyataan ini bukan perbedaanantara Rutherford dan Bohr, tetapi justru persamaannya. Perbedaan Rutherford dan Bohr hanya pada pancaran energi. Yang lainnya sama, karena Bohr hanya menyempurnakan model atom Rutherford.

Jadi, opsi jawaban yang paling benar adalah opsi (D).

Soal No. 37 tentang Efek Fotolistrik

Perhatikan pernyataan berikut!

  1. Frekuensi cahaya yang menyinari katoda harus lebih besar dari frekuensi ambang.
  2. Fungsi kerja logam katoda lebih besar dari energi cahaya yang menyinari katoda.
  3. Panjang gelombang ambang harus lebih besar dari panjang gelombang cahaya yang menyinari katoda.
  4. Energi kinetik elektron yang terlepas dari katoda harus lebih besar dari energi ambang.

Agar terjadi fotoelektron maka harus memenuhi ….

A.   (1) dan (2)
B.   (1) dan (3)
C.   (2) dan (3)
D.   (2) dan (4)
E.   (3) dan (4)

Pembahasan

Fotoelektron atau fotolistrik adalah peristiwa terlepasnya elektron dari permukaan logam (katoda) karena disinari oleh cahaya. Secara matematis fotoelektron dirumuskan: 

Ek = E − W
Ek = hf − hfo
Rumus fotoelektron atau efekfoto listrik dalam lambda

Syarat terjadinya fotoelektron (nilai Ek positif) adalah: 

E > W
f  fo
λ < λo

Dengan demikian, agar elektron terlepas dari katoda syaratnya adalah:

  • energi cahaya yang digunakan harus lebih besar dari energi ambang atau fungsi kerja logam,
  • frekuensi cahaya yang digunakan harus lebih besar dari frekuensi ambang, atau
  • panjang gelombang cahaya yang digunakan harus lebih kecil dari panjang gelombang ambang.

Jadi, pernyataan yang memenuhi terjadi foto elektron adalah pernyataan nomor 1 dan 3 (B).

Soal No. 38 tentang Teori Dasar Relativitas

Sebuah pesawat mempunyai panjang 95 m saat diam di bumi. Ketika pesawat bergerak dengan kecepatan v, menurut pengamat di bumi panjang pesawat adalah 76 m. Besar kecepatan v adalah ….

A.   0,25 c
B.   0,50 c
C.   0,60 c
D.   0,75 c
E.   0,80 c

Pembahasan

Ini adalah soal relativitas tentang kontraksi Lorentz, di mana panjang benda yang bergerak dengan kecepatan relativistik akan mengalami penyusutan panjang yang dirumuskan sebagai:

Rumus Kontraksi Lorentz, penyusutan panjang

Kita tentukan nilai α berdasarkan rumus di atas.

Hubungan α dengan v ibarat hubungan sin x dan cos x pada segitiga siku-siku.
Triple Pythagoras, hubungan sin dan cos

Jika   α = cos x = 4/5
maka v = sin x = 3/5 = 0,6

Jadi, besar kecepatan v pada peristiwa tersebut adalah 0,6 c (C).

Soal No. 39 tentang Fisika Inti

Perhatikan reaksi inti berikut!

6C13 + 1H2 → 6C14 + 1H1 + energi

Jika diketahui massa inti: 

6C13 = 13,0033 sma 
1H2  = 2,0141 sma 
6C14 = 14,0030 sma 
1H1  = 1,0078 sma

Bila massa 1 sma setara dengan energi 931 MeV maka energi yang terjadi pada reaksi inti tersebut adalah ….

A.   5,5860 MeV
B.   6,1446 MeV
C.   6,1492 MeV
D.   6,2320 MeV
E.   6,2377 MeV

Pembahasan

Jika lupa-lupa ingat cara menghitungnya, kiri dikurangi kanan atau kanan atau dikurangi kiri? Ikuti saja polanya. Perhatikan energinya di ruas kanan.

6C13 + 1H2 → 6C14 + 1H1 + energi
massa kiri = massa kanan + energi

Dengan demikian, energi = massa kiri − massa kanan.

E = [(mC13 + mH2) − (mC14 + mH1)] × 931
= [(13,0033+2,0141) − (14,0030+1,0078)]×931
= 0,0066 × 931
= 6,1446

Jadi, energi yang terjadi pada reaksi inti tersebut adalah 6,1446 MeV (B).

Soal No. 40 tentang Radioisotop

Zat radioisotop Iodium-131 dimanfaatkan manusia untuk ….

A.   mendeteksi kelenjar gondok
B.   mendeteksi penyakit tulang
C.   membunuh sel kanker
D.   menentukan usia fosil
E.   memeriksa material tanpa merusak

 

Pembahasan

Beberapa manfaat radioisotop yang perlu dihafal.

RadioisotopManfaat
I-131mendeteksi fungsi kelenjar gondok (tiroid)
I-123mendeteksi gangguan ginjal
Na-24mendeteksi penyakit otak dan kebocoran pipa
Co-60membunuh sel kanker
Pb-210mendeteksi pemalsuan keramik
C-14menentukan usia fosil
Sr-85mendeteksi penyakit tulang

Jadi, manfaat Iodium-131 adalah untuk mendeteksi kelenjar gondok (A).

About farrel Studio

Check Also

Pembahasan Fisika UN 2014 No. 21 – 25

Pembahasan soal Fisika UN 2014 nomor 21 sampai dengan nomor 25 tentang: gelombang elektromagnetik, alat-alat …

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

error: Developer Farrel Studio !!
%d blogger menyukai ini: