Tugas KB4 Modul 4 IPA 1. Sebatang magnet dipotong seperti pada gambar di bawah. Tuliskan simbol N dan S pada kotak untuk menunjukkan kutub dari ujung yang dipotong!
S N
J awab: Pada setiap magnet selalu ada dua kutub yaitu kutub utara dan kutub selatan. Bila
sebuah magnet batang dipotong ditengah menjadi dua bagian, maka akan terjadi kutubkutub baru dengan polaritas yang berlawanan pada kedua ujung potongan. Setiap seperdua/setengah magnet batang itu memiliki sebuah kutub utara dan sebuah kutub selatan. Jadi setiap magnet yang dipotong dua akan menghasilkan dua magnet baru yang lebih kecil. Bagian terkecil sekalipun yang telah dipotong akan bersifat magnet. Bagianbagian magnet kecil yang menyusun sebuah magnet disebut magnet elementer.
2. Gambar berikut menunjukkan jarum kompas dengan label utara dan selatannya. Kompas tersebut diletakkan di dekat sebuah magnet batang seperti gambar di bawah.
Gambarkan jarum kompas pada lingkaran di bawah dan beri label kutub utara dan selatannya. Jelaskan jawaban Anda menggunakan pengetahuan Anda tentang magnet
J awab: Magnet memiliki dua kutub yaitu kutub Utara (N) dan kutub Selatan (S), Bila dua
buah magnet didekatkan maka kutub magnet yang senama(sejenis) akan tolak menolak dan sebaliknya bila kutub magnet yang tidak senama(tak sejenis) didekatkan akan tarik menarik.
3. Gambar berikut menunjukkan apa yang akan terjadi pada tiga magnet ketika ketiga magnet tersebut diletakkan berdekatan pada sebuah pensil. Magnet X dan Y bergerak sampai bersentuhan tapi magnet Y dan Z tetap terpisah.
Jelaskan mengapa magnet X dan Y dapat bersentuhan?
J awab: Dikarenakan sifat magnet dimana arah kutub utara ring magnet X dan kutub
selatan ring magnet Y arah sisinya berdekatan sehingga terjadi tarik menarik/ sisi kutub berlainan jenis berdekatan antara magnet X dan Y. (penjelasan bisa lihat gambar di atas arah kutub utara dan kutub selatan pada magnet Ring) Jelaskan mengapa magnet Y dan Z tetap terpisah? Dikarenakan sisi antara magnet Y dan Z sejenis sehingga terjadi gaya tolak menolak.
4. Dayu memiliki dua batang logam. Dia tahu batang logam 1 merupakan magnet. a. Bagaimana dia menggunakan batang logam 1 untuk mencari tahu jika batang logam 2 adalah magnet? J awab: Cara mencek batang logam 2 apakah termasuk magnet atau hanya logam bukan magnet, yaitu dengan menggunakan logam 1(magnet) menguji dengan mendekatkan ujung sisi yang satu, dan setelah itu sisi yang lainnya dari logam batang 2, jika terjadi gaya tolak-menolak disalah satu ujungnya, maka disimpulkan logam batang 2 adalah magnet, jika tidak ada tolak-menolak maka hanya logam bukan magnet. b. Apa yang seharusnya dia amati jika batang logam 2 merupakan magnet? J awab: Yang harus diamati adalah respon gaya tolak-menolak akan terjadi pada saat salah satu ujungnya logam 2 terjadi dua kutub sejenis didekatkan dengan magnet logam 1. 5. Jelaskan bagaimana prinsip kerja kereta maglev! J awab: Maglev atau “levitasi magnet” adalah teknik mengangkat objek menggunakan prinsip magnet dalam fisika dasar. Dua kutub magnet yang sama (misalnya, utara-utara atau selatan-selatan) akan tolak-menolak. Sedangkan dua kutub magnet yang berlainan, yaitu utara dan selatan, akan tarik-menarik. Secara umum, pengembangan teknologi
maglev bisa dikategorikan dalam dua prinsip itu, yakni gaya tarik dan gaya tolak magnet. Eksplorasi teknik tersebut dipelopori dua negara maju, yaitu Jerman dan Jepang. Jerman menggunakan EMS (sistem suspensi elektromagnetik) dan Jepang menggunakan EDS (sistem suspensi elektrodinamis). EMS menggunakan prinsip gaya tarik magnet, sedangkan EDS menggunakan gaya tolak magnet. Tentunya, sangat tidak efisien kereta membawa batang magnet yang berkekuatan besar yang nanti digunakan untuk mengangkat kereta tersebut. Karena itu, kita harus berterima kasih kepada fisikawan berkebangsaan Estonia, Lenz. Fisikawan yang hidup pada 1804-1865 itu berhasil menjelaskan fenomena magnetisme dan merumuskannya dalam sebuah hukum yang terkenal dengan nama hukum Lenz. Hukum tersebut menyatakan, perubahan fluks magnet dalam ruang yang dikelilingi sistem kawat yang membentuk kumparan tertutup akan mengakibatkan terciptanya medan magnet yang melawan perubahan fluks magnet dalam sitem itu. Hal tersebut terjadi karena alam, dalam hal ini kumparan tertutup itu, ingin mempertahankan kondisi awal fluks magnet yang dimiliki ruang dalam lingkaran kawat tertutup tersebut. Hukum itu juga sering disebut kelembaman magnetik. Hukum tersebut kemudian digunakan menciptakan medan magnet yang cukup besar. Medan magnet itu diperhadapkan dengan medan magnet lain yang akan menciptakan gaya tarik, jika kedua kutub magnet yang berhadapan berlawanan arah atau gaya tolak jika kedua kutub magnet tersebut.
Seperti namanya, prinsip dari kereta api ini adalah memanfaatkan gaya angkat magnetik pada relnya sehingga terangkat sedikit ke atas, kemudian gaya dorong dihasilkan oleh motor induksi Linear. Kereta ini mampu melaju dengan kecepatan sampai 650 km/jam jauh lebih cepat dari kereta biasa. Kereta Maglev mengambang kurang lebih 10 mm di atas rel magnetiknya. Dorongan ke depan dilakukan melalui interaksi antara rel magnetik dengan mesin induksi yang juga menghasilkan medan magnetik di dalam kereta (lihat gambar). Kumparan magnet berjalan di sepanjang trek, disebut guideway, repels magnet besar di kereta bawah mobil, yang memungkinkan kereta untuk melayang antara 0,39 dan 3,93 inci (1 sampai 10 cm) di atas relnya. Setelah kereta yang levitated, listrik dipasok ke kumparan
di dalam dinding guideway untuk menciptakan sebuah sistem unik medan magnet yang menarik dan mendorong kereta sepanjang guideway. Arus listrik yang dipasok ke kumparan di dinding guideway terus bolak mengubah polaritas kumparan magnet. Perubahan polaritas menyebabkan medan magnet di depan kereta untuk menarik kendaraan ke depan, sementara medan magnet di belakang kereta menambahkan dorongan lebih maju. Kereta Maglev mengapung di atas bantalan udara, menghilangkan gesekan. Kurangnya gesekan dan desain aerodinamis kereta ‘mengizinkan ker eta api untuk mencapai kecepatan transportasi darat belum pernah terjadi sebelumnya lebih dari 310 mph (500 kph), atau dua kali lebih cepat sebagai kereta komuter tercepat Amtrak. Sebagai perbandingan, sebuah pesawat Boeing 777-komersial yang digunakan untuk penerbangan jarak jauh dapat mencapai kecepatan tertinggi 562 mph sekitar (905 kph). Pengembang mengatakan bahwa maglev kereta akhirnya akan menghubungkan kota-kota yang hingga 1.000 mil (1.609 km) terpisah. Pada 310 mph, Anda bisa melakukan perjalanan dari Paris ke Roma hanya dalam waktu dua jam. Kereta maglev bisa bergerak di karenakan di bagian bawah masing-masing kaki kereta maglev ada 2 bagian magnet yaitu magnet penyokong (support magnet) adalah magnet yang menarik kereta agar mengambang dan menggerakkannya sedangkan di bagian sisi-sisinya adalah magnet penuntun (guidance magnet) menjaga kereta tetap di jalur rel. Magnet penyokong dan penuntun ini di pasang pada kedua sisi sepanjang kaki kereta dan sistem kontrol elektronik memastikan kereta melayang di ketinggian 10mm dengan stabil. Kereta maglev ketika bergerak dan mengerem di kendalikan oleh sistem *SLLMotor. Motor ini tidak terdapat dalam kereta maglev melainkan di relnya sendiri. fungsinya sama seperti seperti motor rotasi elektronik yg umum hanya saja lilitan dari motor di rubah menjadi bagian dari rel sementara magnet dari motor menjadi bagian dari kereta magnet. Medan magnetik yg menggerakkan kereta magnet dihasilkan oleh lilitan di rel. kereta maglev saat berpindah jalur rel menggunakan sistem perpindahan jalur rel baja yang bisa melengkung (bendable steel switches system). Pada saat menikung kereta maglev bisa mencapai kecepatan 200km/jam dan 300-400km/jam ketika bergerak lurus. Fungsi sistem kontrol (kontrol room) adalah menjaga keselamatan kereta-kereta maglev, mengatur perpindahan jalur rel dll. Kereta maglev berkomunikasi dengan sistem kontrol melalui sistem komunikasi radio. Sistem komunikasi ini dilakukan secara otomatis yg terpasang pada sistem rel dan kereta maglev. Sistem radio memberikan informasi lokasi kereta magnet dan mengaktifkan rel yg akan dan sedang dilalui kereta maglev. Teknologi maglev ini menyebabkan kereta maglev bisa beroperasi dalam kecepatan 300-400km/jam. Dalam uji coba di Jepang, JR-Maglev Kereta maglev tercepat dunia dengan kecepatan resmi, 581 km/jam (2003, Guiness World Record). Penggunaan energi kereta maglev lebih rendah dari kereta api/listrik, 3x lebih hemat dari mobil dan 5x lebih hemat dari pesawat terbang .Lebih dari itu kereta maglev tidak berisik dan berguncang karena tidak ada suspensi apalagi roda. Perawatan yang murah dan konsumsi energi yang hemat dibanding kereta api/listrik menjadi faktor penting bagi pertumbuhan ekonomi. Kereta maglev terdiri dari 2 gerbong minimal dan tergantung dari jumlah penumpang maksimal bisa 10 gerbong. Kereta maglev bisa juga sebagai kereta kargo dengan kapasitas seberat 15ton/gerbong.
