Soal Ujian Mid Semester Pendahuluan Fisika Inti.docx

NAMA

: TIYAS SUKMARANI

NIM

: 4151121069

KELAS

: FISIKA DIK A 2015

MATA PELAJARAN : FISIKA INTI Soal Ujian Mid Semester Pendahuluan Fisika Inti 1. Dari setiap inti atom berikut, gunakan rumus masa semiempiris untuk menghitung besar energi ikat inti dan energi coulomb dari : a) 21𝑁𝑒 ; b) 57𝐹𝑒 2. Berapa energy minimum foton yang dibutuhkan untuk memisahkan? Anggap energy ikatnya sebesar 2,224589 MeV. 3. Hitung effek massa dari : a)

32

𝑆 ; b) 20𝐹

4. Partikel-partikel berikut meluruh dengan partikel alpha, tentukan reaksi peluruhannya! 𝑎) 210 84𝑃𝑜 →

+

𝑏) 238 92𝑈 →

+

5. Partikel-partikel berikut meluruh dengan partikel beta, tentukan reaksi peluruhannya! 𝑎) 146𝐶 →

+

90 𝑏) 38 𝑆𝑟 →

+

6. Tiga sumber radioaktif masing-masing mempunyai aktivitas 1,0 𝜇𝐶𝑖 pada saat t = 0. Waktu paruh ketiganya berturut-turut adalah 1s, 1 jam, dan 1 dari. a) Seberapa banyak inti radioaktif pada saat t = 0 pada setiap sumbernya? b) Seberapa banyak inti yang meluruh ketika t = 0 dan t = 1s? c) Seberapa banyak peluruhan antara t = 0 dan t = 1 jam? 7. Sebuah kayu gelondongan yang digunakan untuk membangun tempat perlindungan pada masa lampu diinginkan untuk dihitung umurnya. Sample dari kayu dianalisis mengandung

14

𝐶 dan mempunyai 2,1

peluruhan per menit. Sampel lain dengan ukuran dan tipe yang sama dari potongan kayu yang diambil dalam waktu baru-baru ini mempunyai 5,3 peluruhan per menit. Berapa umur sampel tersebut?

JAWABAN: 1) A.

21

𝑁𝑒

𝑀𝑜 = 𝑍𝑀𝑝 + 𝑁𝑀𝑛 = (10)(1,007825𝜇) + (11)(1,008665𝜇) = 10,07825 + 11,095315 = 21,1736𝜇 𝑀1 = −𝑎𝑣 𝐴

= −(0,16912𝜇)(21) = −3,55152

𝑀2 = 𝑎𝑠 𝐴2/3 = (0,019114𝜇)212/3 = (0,4)2 3

= √0,16 = 1,2𝜇 𝑀3 = 𝑎𝑐

𝑧(𝑧 − 1) 1 𝐴3

=

(0,0007226𝜇)(10)(21 − 1) 1 213

= 6,882𝜇 𝑀4 = 𝑎𝑐

𝑧(𝑧 − 1) 1 𝐴3

=

(0,10175𝜇)(21 − 2 − 11) 1

213 = 0,59𝜇 3

𝑀𝑠 = 𝑎𝑢 𝐴3/4 = (0,036𝜇)(21)4 4

= √0,432 = 2,63𝜇 𝑀(𝐴, 𝑍) =

21 10𝑁𝑒

= 𝑀𝑂 + 𝑀1 + 𝑀2 + 𝑀3 + 𝑀4 + 𝑀𝑆 = 36,03𝜇

(𝐺𝑎𝑦𝑎 𝐶𝑜𝑙𝑜𝑢𝑚𝑏)

Energi ikat inti 𝐵(𝐴, 𝑍) = (𝑍𝑚𝐻 + 𝑁𝑚𝑁 − 𝑀(𝐴, 𝑍)𝐶 2 = (10.1,008665𝜇 + 11.1,007825𝜇 − 36,03𝜇) × 931,5 𝑀𝑒𝑉 = (10,08665 + 11,086075 − 36,03) × 931,5𝑀𝑒𝑉 = −14,8573 × 931,5 = −13839,552 𝑀𝑒𝑉 B.

57

𝐹𝑒

𝑀𝑜 = 𝑍𝑀𝑝 + 𝑁𝑀𝑛 = (21)(1,007825𝜇) + (30)(1,008665𝜇) = 21,164325 + 30,25995 = 51,424275𝜇 𝑀1 = −𝑎𝑣 𝐴

= −(0,16912𝜇)(57) = −9,63984

𝑀2 = 𝑎𝑠 𝐴2/3 = (0,019114𝜇)572/3 = (1,089)2 3

= √1,186 = 3,267𝜇 𝑀3 = 𝑎𝑐

𝑧(𝑧 − 1) 1 𝐴3

=

(0,0007226𝜇)(26)(26 − 1) 1 573

(𝐺𝑎𝑦𝑎 𝐶𝑜𝑙𝑜𝑢𝑚𝑏)

= 8,612𝜇 𝑀4 = 𝑎𝑐

𝑧(𝑧 − 1) 1

=

(0,10175𝜇)(57 − 2 − 26) 1

𝐴3

573 = 0,67𝜇 3

𝑀𝑠 = 𝑎𝑢 𝐴3/4 = (0,036𝜇)(57)4 4

= √4,211 = 8,208𝜇 𝑀(𝐴, 𝑍) =

21 10𝑁𝑒

= 𝑀𝑂 + 𝑀1 + 𝑀2 + 𝑀3 + 𝑀4 + 𝑀𝑆 = 81,82𝜇

Energi ikat inti 𝐵(𝐴, 𝑍) = (𝑍𝑚𝐻 + 𝑁𝑚𝑁 − 𝑀(𝐴, 𝑍)𝐶 2 = (26)(1,008665𝜇) + (30)(1,007825𝜇 − 81,82𝜇) × 931,5 𝑀𝑒𝑉 = (26,22529 + 30,23475 − 81,82) × 931,5𝑀𝑒𝑉 = −25,35996 × 931,5 = −23.622,8 𝑀𝑒𝑉 2) Energi = 2,224589 MeV × 931,5MeV = 2.072,20 MeV

3) Defek massa dari : a. a)

32

𝑆 dan b. 20𝐹

32

𝑆 𝚫m = 𝑍𝑚𝑝 + (𝐴 − 𝑍)𝑚𝑛 − 𝑚𝑥

= (16)(1,007285 𝑠𝑚𝑎) + (32 − 16)(1,00866 𝑠𝑚𝑎) − 32,066 = (16)(1,00728) + (16)(1,00866) − 32,006 = (16,11648 + 16,13856) − 32,006 = 0,24904 𝑠𝑚𝑎 b)

20

𝐹 𝚫m = 𝑍𝑚𝑝 + (𝐴 − 𝑍)𝑚𝑛 − 𝑚𝑥

= (9)(1,007285 𝑠𝑚𝑎) + (10)(1,00866 𝑠𝑚𝑎) − 18,998 = (9,06552 + 10,0866) − 18,998 = 0,15412 𝑠𝑚𝑎

4)

5)

𝑎) 210 84𝑃𝑜 →

206 82𝑃𝑏

𝑏) 238 92𝑈 →

234 88𝑅𝑎

𝑎) 146𝐶 → 90 𝑏) 38 𝑆𝑟 →

+ +

4 2𝑒 4 2𝑒

14 7𝑁

+

0 −1𝑒

90 39𝑌

+

0 −1𝑒

6) Dik : 𝑁0 = 1,0𝜇𝐶𝑖 t=0 𝑇1/2 = 1 𝑠, 1 𝑗𝑎𝑚, 𝑑𝑎𝑛 1 ℎ𝑎𝑟𝑖 Dit : a. 𝑁0 ?

b. N? c. λ?

Jawab : a)

𝑁𝑡 𝑁𝑜

1 𝑛

= (2)

𝑁𝑡 1 0 1,0 =( ) = = 0,5 𝑔𝑟𝑎𝑚 1,0 2 1/2 𝑇

1 1/2

b) 𝑁1 = 𝑁0 (2) 0

1 1/2 1 𝑁1 = 1,0 ( ) = 𝑁𝑜 2 2 𝑇

1 1/2 𝑁2 = 𝑁0 ( ) 2 30

1 1/2 𝑁2 = 1,0 ( ) = 7,5𝑁𝑜 2 c) 𝜆1 =

0,693 𝑇 1/2

𝜆1 =

0,693 = 0,693 0 1/2

𝜆2 =

0,693 𝑇 1/2

𝜆3 =

0,693 = 5,77𝑔 × 10−3 60 1/2

7) Dik : A(t) = 2,1 peluruhan per menit A(t) = 5,3 peluruhan per menit 𝑁0 =

14

𝐶

Dit : Umur sampel? Jawaban : 𝑁0 =

14

𝐶=(

1 𝑔/𝑚𝑜𝑙)/(6,0 × 1023 𝑎𝑡𝑜𝑚/𝑚𝑙) 14,0

= 0,43 × 1023 = 43.1021 = (1,25 × 1012 )(43 × 1021 ) = 53,75 × 109 = 53,8 × 109 𝑚𝑜𝑙 𝑇1/2 = 3,16 × 107 𝑠 𝜆=

=

0,693 𝑇1/2

0,693 3,16 × 107

= 2,2 × 10−8 𝑠 𝐴𝑂 = 𝜆𝑁0 = (2,2 × 10−8 )(53,8 × 109 ) = 1184𝐵𝑞 1 𝑛 𝐴(𝑡) = ( ) 𝐴𝑜 2 𝑡

1 𝑇 = ( ) 𝐴𝑜 2

𝑡

1 𝑇 𝐴(𝑡) ( ) = 2 𝐴𝑜 𝑡

1 𝑇 1/19 ( ) = 2 1184 𝑡

1 𝑇 ( ) = 4,45 × 10−5 2 𝑡 1 ( ) 𝐼𝑛 ( ) = 𝐼𝑛 4,45 𝑇1/2 2 𝑡 1 ( ) 𝐼𝑛 ( ) = 1,49 𝑇1 2 2

𝑡=

1 − 1,49 −0,49 = = 70 𝑇𝑎ℎ𝑢𝑛 1 1 𝐼𝑛 (2) 𝐼𝑛 (2)