Pembahasan Fisika UN 2016 No. 36 - 40

Pembahasan soal-soal Fisika Ujian Nasional (UN) tahun 2016 nomor 36 sampai dengan nomor 40 tentang:

• rangkaian kapasitor, 
• teori atom, 
• efek fotolistrik, 
• fisika inti, dan 
• radioaktivitas.

Soal No. 36 tentang Rangkaian Kapasitor

Lima buah kapasitor C₁, C₂, C₃, C₄, C₅ disusun seri seperti gambar.

Besar muatan yang tersimpan pada kapasitor C₅ adalah ....

A.   54 μC
B.   36 μC
C.   24 μC
D.   20 μC
E.   12 μC

Pembahasan

Karena rangkaian seri, muatan listrik yang tersimpan pada C₁, C₂, C₃, C₄, maupun C₅ besarnya sama, yaitu sama dengan muatan total rangkaian tersebut. Oleh karena itu, kita harus mencari kapasitas total terlebih dahulu.

Besar mutan yang tersimpan pada rangkaian tersebut adalah:

Jadi, besar muatan yang tersimpan pada kapasitor C₅ adalah 24 μC (C).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Kapasitor dan Rangkaian Kapasitor.

Soal No. 37 tentang Teori Atom

Gambar berikut ini merupakan model atom.

Dari pernyataan-pernyataan berikut:

1. Tidak dapat menjelaskan model atom hidrogen.
2. Tidak dapat menerangkan pengaruh medan magnet terhadap spektrum atom.
3. Tidak dapat menjelaskan stabilitas atom.
4. Tidak dapat menerangkan atom berelektron banyak.

Pernyataan yang benar tentang kelemahan model atom tersebut adalah ....

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

Pembahasan

Model atom pada gambar di atas adalah model atom Rutherford. Penggambaran model atom Rutherford adalah sebagai berikut:

• Semua muatan positif dan sebagian besar massa atom berada di tengah-tengah atom, yang disebut inti atom.
• Inti atom dikelilingi oleh elektron-elektron pada jarak yang relatif jauh.
• Elektron-elektron mengelilingi inti seperti planet-planet mengelilingi matahari (teori tata surya)

Sedangkan kelemahan dari model atom Rutherford adalah:

• tidak dapat menjelaskan kestabilan atom [pernyataan 3 benar]
• tidak menjelaskan spektrum garis pada atom hidrogen [pernyataan 1 benar]

Jadi, pernyataan yang benar tentang kelemahan model atom tersebut adalah pernyataan 1 dan 3 (B).

Soal No. 38 tentang Efek Fotolistrik

Pernyataan-pernyataan berikut ini berkaitan dengan efek fotolistrik:

1. menggunakan foton dengan panjang gelombang yang lebih pendek dari panjang gelombang ambang
2. menggunakan logam dengan nilai energi ambang kecil
3. penggunaan dengan frekuensi yang lebih besar dapat menyebabkan energi kinetik elektron bertambah besar
4. banyaknya elektron yang lepas dari permukaan logam bergantung pada frekuensi cahaya

Pernyataan yang benar adalah ....

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

Pembahasan

Efek fotolistrik adalah peristiwa terlepasnya elektron dari permukaan logam karena disinari cahaya atau foton. Efek fotolistrik dirumuskan sebagai: 

E_k = hf − W
     = hf − hf_o

dengan:

E_k : energi kinetik elektron yang terlepas
h   : konstanta Planck (6,6 × 10⁻³⁴ Js)
f    : frekuensi cahaya yang digunakan
f_o  : frekuensi ambang logam
W  : energi ambang logam

Berdasarkan rumus di atas, agar dihasilkan energi listrik yang besar maka: 

hf  > W

Artinya:

• frekuensi cahaya yang digunakan harus lebih besar [pernyataan 3 benar]
• energi ambang logam harus lebih kecil [pernyataan 2 benar]

Sesuai dengan hubungan f = c/λ maka perumusan di atas dapat diubah menjadi:

Agar diperoleh energi kinetik yang besar maka:

sehingga panjang gelombang foton yang digunakan harus lebih kecil daripada panjang gelombang ambang. [pernyataan 1 benar]

Sementara itu, untuk memperbanyak elektron yang lepas maka intensitas cahaya yang digunakan harus diperbesar. Sedangkan frekuensi berfungsi untuk mempercepat elektron yang lepas. [pernyataan 4 salah]

Jadi, pernyataan yang tentang efek fotolistrik adalah pernyataan 1, 2, dan 3 (B).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Efek Fotolistrik.

Soal No. 39 tentang Fisika Inti

Perhatikan reaksi inti berikut!

2 ₂He³ → ₂He⁴ + 2 ₁H¹

Jika diketahui massa:

He⁴ = 4,003 sma
He³ = 3,017 sma
H¹ = 1,008 sma

(1 sma setara dengan energi 931 MeV), maka energi yang dilepas pada reaksi tersebut adalah ....

A.   2794,860 MeV
B.   952,413 MeV
C.   95,655 MeV
D.   13,965 MeV
E.   11,761 MeV

Pembahasan

Karena melepas energi maka massa ruas kiri lebih besar dari massa ruas kanan. Selisih massa ini setara dengan energi yang dilepas.

Selisih massa (defek massa) reaksi tersebut adalah:

∆m = 2 m(He³) − [m(He⁴) + 2 m(He¹)]
      = 2 × 3,017 − (4,003 + 2 × 1,008)
      = 6,034 − 6,019
      = 0,015 sma

Sehingga energi yang dilepas adalah: 

E = ∆m × 931 MeV
   = 0,015 × 931 MeV
   = 13,965 MeV

Jadi, energi yang dilepas pada reaksi tersebut adalah 13,965 MeV (D).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Fisika Inti.

Soal No. 40 tentang Radioaktivitas

Perhatikan gambar grafik peluruhan!

Jumlah massa yang belum meluruh setelah 12 jam adalah ....

A.   50 gram
B.   75 gram
C.   100 gram
D.   125 gram
E.   150 gram

Pembahasan

Berdasarkan grafik dan pertanyaan soal, diketahui:

massa awal         : N_o = 800 gram
waktu paruh       : T = 4 jam
waktu peluruhan : t = 12 jam

Massa unsur radioaktif yang tersisa setelah peluruhan dirumuskan:

Jadi, jumlah massa yang belum meluruh setelah 12 jam adalah 100 gram (C).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Fisika Inti.

Simak Pembahasan Soal Fisika UN 2016 selengkapnya.

No. 01 - 05					No. 21 - 25
No. 06 - 10					No. 26 - 30
No. 11 - 15					No. 31 - 35
No. 16 - 20					No. 36 - 40

Simak juga:
Pembahasan Fisika UN 2014
Pembahasan Fisika UN 2015
Pembahasan Fisika UN 2017
Pembahasan Fisika UN 2018
Pembahasan Fisika UN 2019

Dapatkan pembahasan soal dalam file pdf  di sini.

Demikian, berbagi pengetahuan bersama Kak Ajaz. Silakan bertanya di kolom komentar apabila ada pembahasan yang kurang jelas. Semoga berkah.