KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT yang melimpahkan rahmat dan karunia-Nya kepada penulis, sehingga makalah Seminar Fisika dapat diselesaikan dengan judul “Kereta Api Magnetic Levitation”. Adapun tujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk memenuhi tugas individu mata kuliah Seminar Fisika. Dalam penulisan makalah ini penulis banyak menemui kesulitan. Namun berkat dukungan dan bantuan dari berbagai pihak, maka makalah ini dapat diselesaikan. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada Dosen Pembimbing dan pihak-pihak lainnya. Penulis menyadari bahwa penyusunan makalah ini masih jauh dari kesempurnaan. Hal ini dikarenakan keterbatasan kemampuan dan pengalaman penulis. Untuk itu, penulis mengharapkan saran dan kritikan yang bersifat membangun dari pembaca untuk dapat penulis
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
KATA PENGANTARPuji syukur kehadirat Allah SWT yang melimpahkan rahmat dan karunia-
Nya kepada penulis, sehingga makalah Seminar Fisika dapat diselesaikan dengan
judul “Kereta Api Magnetic Levitation”.
Adapun tujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk memenuhi tugas
individu mata kuliah Seminar Fisika. Dalam penulisan makalah ini penulis banyak
menemui kesulitan. Namun berkat dukungan dan bantuan dari berbagai pihak,
maka makalah ini dapat diselesaikan. Oleh karena itu, penulis mengucapkan
terima kasih kepada Dosen Pembimbing dan pihak-pihak lainnya.
Penulis menyadari bahwa penyusunan makalah ini masih jauh dari
kesempurnaan. Hal ini dikarenakan keterbatasan kemampuan dan pengalaman
penulis. Untuk itu, penulis mengharapkan saran dan kritikan yang bersifat
membangun dari pembaca untuk dapat penulis perbaiki dimasa yang akan datang.
Semoga makalah ini dapat bermanfaat untuk kita semua.
Padang, 22 April 2014
Penulis
DAFTAR ISIKATA PENGANTAR........................................................................................................i
DAFTAR ISI......................................................................................................................ii
BAB I PENDAHULUAN.................................................................................................1
A. Latar Belakang.......................................................................................................1
B. Rumusan Masalah..................................................................................................2
C. Tujuan Penulisan....................................................................................................3
D. Manfaat Penulisan..................................................................................................3
BAB II KAJIAN TEORITIS.............................................................................................4
A. Magnet...................................................................................................................4
B. Medan Magnetik....................................................................................................4
C. Induksi Magnetik...................................................................................................6
D. Hukum Lenz...........................................................................................................7
E. Bahan Magnetik.....................................................................................................7
F. Superkonduktivitas...............................................................................................10
G. Efek Meissner Pada Magnetic Levitation.............................................................12
BAB III KONSEP MAGNET PADA KERETA API MAGNETIC LEVITATION..........14
A. Sejarah Perkembangan Kereta Api.......................................................................14
B. Magnetic Levitation Train....................................................................................15
C. System Kerja Magnetic Levitation Train..............................................................15
D. Kelebihan dan Kekurangan Magnetic Levitation Train........................................22
BAB IV PENUTUP........................................................................................................23
A. Kesimpulan..........................................................................................................23
B. Saran....................................................................................................................24
DAFTAR PUATAKA......................................................................................................25
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Transportasi dapat diartikan sebagai pemindahan barang atau
manusia dari suatu tempat ke tempat lain yang menjadi tujuan.
Pemindahan barang atau manusia ini dapat dilakukan dengan berbagai
cara. Cara-cara ini dapat kita sebut sebagai sebuah system, dimana system
transportasi merupakan cara-cara yang dapat dilakukan untuk melakukan
transportasi untuk tujuan tertentu. Dalam suatu system transportasi
dibutuhkan berbagai sarana dan prasarana yang mendukung jalannya suatu
transportasi. Sarana ini berupa kendaraan yang memindahkan barang atau
manusia. Prasarana berupa media yang dapat mendukung terjadinya suatu
transportasi yaitu jalan raya, rel, terminal, sungai dan udara. Sarana dan
prasarana transportasi ini terus mengalami perkembangan seiring
berkembangnya Ilmu Pengetahuan dan Teknologi (IPTEK).
Ilmu Pengetahuan dan Teknologi (IPTEK) memberikan kontribusi
yang besar dalam perkembangan system transportasi, karena system
transportasi selalu berkembang mengikuti perkembangan IPTEK. Dimulai
dengan berjalan kaki, menggunakan hewan, penemuan roda untuk pertama
kalinya pada tahun 3500 SM yang merupakan cikal bakal transportasi
modern. Perkembangan system transportasi selanjutnya ditandai dengan
diciptakannya alat transportasi berupa kereta yang ditarik oleh hewan
seperti kuda, onta, sapi dan sebagainya, penemuan kapal, lokomotif uap,
mesin mobil dengan bahan bakar dan lain sebgainya.
Perkembangan system transportasi didukung oleh penemuan pada
bergabagai bidang ilmu sains. Fisika sebagai salah satu bagian dari ilmu
sains slalu menyumbangkan karya-karya inovatifnya dalam system
transportasi. Mobil, motor, kereta api, sepeda, kapal laut, kapal selam,
perahu, pesawat, helikopter dan roket merupakan beberapa alat transortasi
yang merupakan hasil penemuan inovatif dalam bidang fisika.
System transportasi diharapkan mampu menyediakan transportasi
yang aman dan nyaman bagi penggunanya, namun saat ini perkembangan
system transportasi di Indonesia sangat jauh dari harapan. Berbagai
masalah di bidang transportasi sangat banyak kita temui, seperti
kemacetan yang terjadi di kota-kota besar yang padat penduduk.
Kemacetan terjadi karena pertambahan jumlah kendaraan yang tidak
sebanding dengan pertambahan jalur lalu lintas. Di Indonesia pertambahan
jumlah kendaraan berkisar antara 8%-12% per-tahun, sedangkan
pertambahan jalur lalu lintas hanya berkisar 2%-5% per-tahun dengan
rata-rata jalur lalu lintas di Indonesia kurang dari 4% dari total wilayah
kota. Masyarakat masa kini yang memiliki tingkat kesibukan yang tinggi
menuntut suatu system transportasi yang lancar tanpa macet, cepat dan
aman, sehingga mereka tidak menghabiskan waktu berjam-jam dalam
kemacetan dan perjalanan serta tidak selalu cemas akan keamanan mereka
dalam melakukan perjalanan.
Untuk menjawab kebutuhan masyarakat masa kini, dikembangkan
suatu alat transportasi yang dapat melaju dengan sangat cepat, dengan
lintasan tanpa hambatan dan memiliki tingkat keamanan perjalanan yang
cukup tinggi. Alat transportasi ini berupa kereta api super cepat yang
dikenal dengan Magnetic Levitation Train (Maglev Train) yang
menerapkan prinsip fisika dalam pergerakannya. Prinsip fisika yang
diterapkan dalam Maglev Train ini adalah konsep magnet. Berdasarkan
latar belakang tersebut maka penulis tertarik untuk membahas prinsip
kerja dari kereta Maglev Train ini yang berjudul “Kereta Api Magnetic
Levitation”.
B. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah tersebut, rumusan masalah adalah
sebagai berikut :
1. Teori fisika apa saja yang yang mendasari cara kerja Magnetic
Levitation Train?
2. Bagaimana sejarah perkembangan kereta api?
3. Apa pengertian Magnetic Levitation Train?
4. Bagaimana system kerja Magnetic Levitation Train?
5. Apa kelebihan dan kekurangan Magnetic Levitation Train?
C. Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan makalah ini adalah untuk mengetahui
1. Teori fisika yang terkait dengan Magnetic Levitation Train
2. Sejarah perkembangan kereta api
3. Pengertian Magnetic Levitation Train
4. System kerja Magnetic Levitation Train
5. Kelebihan dan kekurangan Magnetic Levitation Train
D. Manfaat Penulisan
Adapun manfaat penulisan makalah ini adalah :
1. Bagi penulis, menambah ilmu pengetahuan tentang konsep magnet
pada Magnetic Levitation Train.
2. Bagi pembaca, menambah pengetahuan tentang konsep magnet pada
Magnetic Levitation Train.
BAB II
KAJIAN TEORITIS
Magnetic Levitation Train sebagai salah satu alat transportasi modern
memanfaatkan magnet dalam pergerakannya. Disini akan dijelaskan teori-teori
yang terkait dengan prinsip kerja dari Magnetic Levitation Train.
A. Magnet
Magnet merupakan sutau objek yang memiliki medan magnet yang
dapat menarik material berjenis logam. Magnet barasal dari kata
“magnesia” yang merupakan nama suatu daerah di Asia kecil yang
menjadi tempat ditemukannya magnet untuk pertama kali. Sebuah magnet
terdiri dari magnet-magnet kecil yang tersusun teratur (disusun dengan
arah yang sama), magnet-magnet kecil ini disebut magnet elementer. Pada
logam biasa (bukan magnet) megnet elementernya tersusun sembarang
atau tidak sejajar, magnet-magnet elementer tersebut bersifat saling
meniadakan, sehingga logam tidak memiliki kutub-kutub magnet. Magnet
memiliki kutub pada kedua ujung-ujungnya,yaitu kutub positif dan kutub
negative. Ujung-ujung magnet ini memiliki sifat kemagnetan yang paling
tinggi.
B. Medan Magnetik
Medan magnet merupakan daerah disekitar magnet yang dipengaruhi oleh
gaya-gaya magnet. Young & Freedman (2001) menyatakan :
Medan magnetic adalah sebuah medan vector, yakni, sebuah kuantitas vector yang di asosiasikan dengan setiap titik dalam
ruang. Kita akan menggunakan symbol B→
untuk medan magnetic.
Di sembarang posisi, arah B→
didefenisikan sebagai arah yang
cenderung ditunjuk oleh kutub utara sebuah magnet kompas.
Sebuah partikel yang tidak bergerak tidak memiliki gaya magnetic. Dalam
suatu medan magnet, gaya magnetic F selalu tegak lurus terhadap B→
maupun v→
.
Gambar 1. Saat berada pada sudut ϕterhadap
Sumber: Young & Freedman (2001)
F = |q|⊥ = |q| sin ϕ
Dimana |q| = besarnya muatan (C) ,ϕ = sudut yang di ukur dari arah v→
ke
arah B→
.
Dan gaya magnetic pada sebuah partikel bermuatan yang bergerak :
F = q x
Satuan SI dari B→
adalah equivalen dengan 1N . s/C . m, atau karena 1 A
adalah satu coulomb per detik (1A=1C/s), 1 N/A.m. satuan ini dinamakan
tesla (disingkat T), untuk menghormati Nikola Tesla(1857-1943), seorang
ilmuwan keturunan Amerika-Serbia dan seorang penemu :
1 tesla = 1 T =1 N/A.m
Satuan cgs dari B→
, yakni gauss (1 G = 10-4 T).
Young & Freedman (2001)
v→
B→
(2)
v→
v→
B→
B→ (1)
v→
B→
C. Induksi Magnetik
Dhina (2013) menyatakan bahwa:
Jika sebuah penghantar dialiri arus listrik maka disekitar kawat penghantar akan timbul medan magnet. Hal ini dikemukakan oleh Hans Christian Oersted (1777-1851) melalui percobaannya yang dikenal dengan percobaan Oersted. Oersted menyimpulkan bahwa disekitar arus listrik terdapat medan magnet atau perpindahan muatan listrik menimbulkan medan magnet.Arah garis-garis medan magnet atau arah induksi magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik tersebut dapat ditentukan dengan kaidah tangan kanan. Jika arah ibu jari menunjukkan arah arus listrik maka arah lipatan jari lainnya menunjukkan arah medan magnet atau arah induksi magnetic.
Gambar 2. Kaidah tangan kanan
Sumber: http://pepustakaancyber.blogspot.com
Jika suatu bahan magnetic diletakkan dalam medan luar H , makan akan
dihasilkan medan tersendiri sebesar H ' yang meningkatkan nilai total
medan magnetic bahan tersebut. Induksi magnetic yang didefenisikan
sebagai medan total bahan ditulis sebagai
B= H+H '
Hubungan medan sekunder H ' = 4ᴨM, satuan B dalam cgs adalah gauss
dan dalam SI adalah tesla (T).
(3)
D. Hukum Lenz
Hukum Lenz menyatakan : Arah sembarang efek induksi magnetik adalah
sedemikian rupa sehingga menentang penyebab efek itu.
Penyebab efek induksi dapat berupa fluks yang berubah-ubah
melalui sebuah rangkaian stasioner yang ditimbulkan oleh sebuah medan
magnetik yang berubah-ubah, atau dapat berupa fluks yang berubah-ubah
yang ditimbulkan oleh gerak konduktor yang membentuk rangkaian, atau
dapat berupa gabungan dari keduanya. Jika fluks dalam sebuah rangkaian
stasioner berubah, maka arus induksi itu menimbulkan medan
magnetiknya sendiri. Di dalam luas yang di batasi oleh rangkaian itu,
medan ini berlawanan dengan medan yang semula jika medan yang
semula itu semakin bertambah, tetapi mempunyai arah yang sama seperti
medan medan yang semula jika medan yang semula semakin berkurang.
Yakni, arus induksi menentang perubahan fluks yang melalui rangkaian
tersebut (bukan fluks itu sendiri).
Jika perubahan fluks ditimbulkan oleh gerak konduktor, maka arus induksi
dalam konduktor yang bergerak adalah sedemikian rupa sehingga arah
gaya medan magnetik pada konduktor berlawanan dengan gerak
konduktor tersebut. Jadi, gerak konduktor yang menyebabkan arus induksi
akan di tentang.
Hukum lenz juga secara langsung dikaitkan dengan kekekalan
energi seandainya arus induksi berada dalam arah yang berlawanan dengan
arah yang diberikan oleh hukum lenz, maka gaya magnetik pada batang itu
akan mempercepat batang ke laju yang terus bertambah tanpa ada sumber
energi luar, walaupun energi listrik disisipkan dalam rangkaian itu. Ini
jelas merupakan pelanggaran kekekalan energi dan tidak terjadi di alam.
E. Bahan Magnetik
Magnetic materials atau bahan magnetic merupakan suatu bahan
yang memiliki sifat kemagnetan dalam bahan penyusunnya. Berdasarkan
perilaku molekulnya di dalam medan magnetic luar, bahan magnetic
dibedakan menjadi tiga yaitu paramagnetisme, diamagnetisme dan
feromagnetisme.
1. Paramagnetisme
Menurut Halliday & Resnick (1989) : bahan paramagnetic
adalah bahan yang resultan medan magnet atomis total seluruh
atom/molekulnya tidak nol, hal ini disebabkan karena gerakan
atom/molekul acak, sehingga resultan medan magnet atomis masing-
masing atom saling meniadakan. (dikutip dalam
http://magnet.repository.usu.ac.id).
Gambar 3. Arah domain-domain dalam bahan paramagnetic sebelum
diberi medan magnet luar
Sumber : http://magnet.repository.usu.ac.id
Bahan ini jika diberi medan magnet luar, maka elektron-
elektronnya akan berusaha sedemikian rupa sehingga resultan medan
magnet atomisnya searah dengan medan magnet luar. Sifat
paramagnetik ditimbulkan oleh momen magnetik spin yang menjadi
terarah oleh medan magnet luar. Pada bahan ini, efek diamagnetik
(efek timbulnya medan magnet yang melawan medan magnet
penyebabnya) dapat timbul, tetapi pengaruhnya sangat kecil.