pengereman magnetik-sujiani
Post on 30-Jun-2015
2.377 Views
Preview:
TRANSCRIPT
EKSPERIMEN FISIKA II
PENGEREMAN MAGNETIK
Disusun Oleh:
Sujiani
208700657
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI
SUNAN GUNUNG DJATI
BANDUNG
2009/2010
ABSTRAK
Telah dilakukan uji coba yang bertujuan untuk mengetahui sifa-sifat gaya pengereman
magnetik serta pengaruh jarak dan kecepatan terhadap konduktor magnetik. Metode yang
digunakan adalah metode menggelindingkan magnet pada lintasan konduktor. Penelitian
dilakukan ketika magnet telah bergerak dengan kecepatan konstan, maka berlaku FPM = -k0 dp
vn = -k1 vn dimana FPM adalah gaya pengereman magnetik . Penelitian dimulai dengan
menggelindingkan magnet pada bidang miring, dilanjutkan mencatat waktu tempuh magnet
(t) dan jarak (d) serta variasi sudut kemiringan bidang sebanyak lima variasi. Harga n dan p
diperoleh melalui grafik. Dari hasil analisis data diperoleh harga n yaitu 1,43 sedangkan p
sebesar 0,186.
Kata Kunci: pengereman magnetik, kecepatan konstan, konduktor
ABSTRACT
Has been observed to determine the characteristic force of magnetic braking and influence
distance and velocity to magnetic conductor. The method utilised the roll magnetic on the
conductor flish, assuming that if the magnet roll with constant velocity, thus the magnetic
braking force FPM = -k0 dp vn = -k1 vn which FPM is equals to magnetic braking force, then
measuring roll time t and angle variation d as many as five variation. The experimental
results from graphic give the n and p values are 1,43 and 0,186.
Keywords: magnetic braking, constant velocity, conductor
1. Tujuan
1. Mempelajari sifat-sifat gaya pengereman magnetik.
2. Menentukan ketergantungan gaya pengereman magnetik pada jarak dan kecepatan
relatif terhadap konduktor nonmagnetik.
2. Dasar Teori
Ketika magnet bergerak di dekat konduktor non-magnetik seperti tembaga dan
aluminum, ia akan mengalami gaya disipasi yang disebut gaya pengereman magnetik
(magnetic breaking force). Dalam eksperimen ini, kita akan menyelidiki sifat alami dari gaya
ini. Gaya pengereman magnetik bergantung pada
kekuatan magnet (momen magnet µ),
konduktivitas konduktor (σc ),
ukuran dan geometri magnet maupun konduktor,
jarak antara magnet dan permukaan konduktor (d), dan
kecepatan magnet relatif terhadap konduktor (v).
Pada eksperimen ini gaya pengereman magnet dianggap bergantung pada kecepatan (v) dan
jarak magnet dengan aluminum (d). Secara empiris dituliskan sebagai
F =−k d pvn (2.1)
ko : suatu konstanta bergantung µ,σc , dan geometri magnet dan konduktor yang tidak berubah
dalam experimen ini. Dimana: d : jarak dari tengah magnet ke permukaan konduktor.
v : kecepatan magnet relatif terhadap konduktorp dan n : faktor pangkat (tidak harus bulat)
yang akan dicari dari eksperimen
Prinsip dari pengereman magnetik biasa digunakan pada kereta, rem magnetik terdiri
dari satu atau dua lapis magnet neodymium . Ketika sisi logam (biasanya tembaga atau
tembaga / aluminium alloy) lewat di antara deretan magnet, arus eddy dihasilkan dalam sirip,
yang membuat medan magnet berlawanan dengan gerak sirip. Resultan gaya pengereman
berbanding lurus dengan kecepatan di mana sirip bergerak melalui bagian rem. Rem adalah
komponen yang sangat penting tetapi salah satu kelemahan pengereman magnet dalam gaya
eddy adalah kereta tidak pernah dapat benar-benar berhenti kereta dalam kondisi ideal. Efek
pengereman magnetik dapat dijelaskan dengan contoh saat roda kereta melewati setiap
rangkaian rem. Kecepatan kereta (dalam unit apapun) pada awalnya akan menjadi 40,
kemudian 20, 10, 5, dan seterusnya. Hal ini kemudian sering diperlukan untuk membawa
kereta berhenti sempurna dengan paket tambahan rem sirip atau "roda kicker" dengan ban
karet sederhana yang melakukan kontak dengan kereta .
Karena magnet yang digunakan cukup kuat sehingga magnet bumi memberi torka
cukup kuat padanya. Torka ini akan memutar magnet ketika magnet menggelinding turun,
sehingga akan menimbulkan gaya gesek yang kuat dengan lintasan. Pada percobaan torka
harus diminimalkan yaitu dengan cara membuat sudut (memiringkan) pada bidang lintasan
sehingga saat magnet menggelinding pada lintasan gaya gesek juga dapat diperkecil. Sesuai
hukum III Newton, akan ada gaya aksi reaksi dengan besar yang sama tetapi berlawanan arah
dengan kerja magnet. Gaya aksi reaksi inilah dikenal sebagai gaya pengereman magnetik.
Jika jarak magnet dengan konduktor konstan, maka gaya pengereman magnetik hanya
bergantung pada kecepatan gerak magnetik. Sehingga persamaannya menjadi
F =−k d pvn = -k1vn (2.2)
K1 adalah konstanta dalam eksperimen.
Jika jarak magnet dengan konduktor divariasikan maka gaya pengereman magnetik
akan bergantung pada kecepatan gerak magnetik dan jarak magnet-konduktor (d). Ketika
magnet mencapai kecepatan terminal maka total torsi samadengan nol. Persamaan geraknya
menjadi
(2.3)
3. Metode
3.1 Waktu dan Tempat
Hari / Tanggal : Minggu, 24 Oktober 2010
Waktu : 09.30 – 12.00 WIB
Tempat : Laboratorium Fisika, Sains dan Teknologi, UIN SGD
Bandung
3.2 Alat Dan Bahan
1. Magnet donut 2 buah
2. Batang alumunium 2 buah
3. Bidang miring dengan track 1 buah
4. Penyangga kayu 1 buah
5. Penggaris dan busur @ 1buah
6. Stopwatch (hp) 1 buah
3.3 Prosedur Percobaan
Percobaan 1. Ketergantungan Gaya Pada Kecepatan
Bidang lintasan yang sudah dipasang jalur lintasan diatur posisinya sehingga bidang
lintasan berada pada sudut tertentu dengan lima variasi sudut. Jarak magnet dengan
konduktor diatur pada jarak d=2cm dan tidak berubah. Untuk mendapatkan nilai kecepatan
dilakukan percobaan dengan cara menggelindingkan magnet dari ujung atas hingga akhir,
saat magnet menggelinding pada lintasan catat jarak dan waktu tempuhnya.
Percobaan 2. Ketergantungan Gaya Pada Jarak
Pada percobaan ini percobaan yang dilakukan tidak beda jauh dengan percobaan yang
pertama hanya saja pada percobaan ini sudut bidang lintasan tidak divariasikan atau tetap
dengan jarak konduktor dengan magnet divariasikan sebanyak lima kali dengan pengambilan
data pada tiap jarak magnet-konduktor sebanyak 20kali.
a. Diagram Alir
3.3.1 Diagram Alir Ketergantungan Gaya Pada Kecepatan
MULAI
Ukur ketinggian bidang lintasan untuk mendapatkan
sudut kemiringan.
Ukur jarak dan waktu tempuh dengan cara menggelindingkan magnet untuk
mendapatkan kecepatan.
Apakah ketinggian bidang
divariasikan?
SELESAISudah
YA
Apakah pengambilan data sudah dilakukan sebanyak 20kali pengulangan untuk setiap sudut kemiringan
bidang lintasan?
Sudah
3.3.2. Diagram Alir Ketergantungan Gaya Pada Jarak
Mulai
Ukur ketinggian bidang miring untuk mendapatkan sudut kemiringan.
Ukur jarak magnet ke konduktor (d).
Ukur jarak dan waktu tempuh dengan cara menggelindingkan magnet untuk
mendapatkan kecepatan.
Apakah jarak d
divariasikan?
YA
sudah Selesai
Apakah pengambilan data sudah dilakukan sebanyak 20kali pengulangan untuk
masing masing jarak d?
Sudah
4. Hasil Pengamatan
Tabel 4.1. Percobaan Ketergantungan Gaya pada Kecepatan.
± 0,5 5 10 15 20 25
ln -2,44 -1,75 -1,35 -1,07 -0,86
d±0,05(×10-2m) 2 2 2 2 2
t ± ∆t (s) 2,53±0,49 1,73±0,25 1,13±0,12 0,97±0,15 0,79±0,07
X ± 0,0005 (m) 1,22 1,22 1,22 1,22 1,22
V ± ∆V (m/s) 0,48±0,09 0,71±0,10 1,08±0,12 1,26± 0,19 1,54±0,14
%ketelitian (V) 81,25% 85,91% 88,89% 84,92% 90,91%
Tabel 4.2. Percobaan Ketergantungan Gaya pada Jarak.
± 0,5 10 10 10 10
d × (m) 2 3 4 6
t ± ∆t (s) 2,38±0,16 2,32±0,15 2,26±0,11 2,07±0,15
X ± 0,0005 (m) 1,22 1,22 1,22 1,22
V ± ∆V (m/s) 0,51±0,03 0,53±0,03 0,54±0,03 0,59±0,04
%ketelitian (V) 94,12% 94,34% 94,44% 93,22%
Menentukan konstanta n
mg - kvn = 0
mg = kvn
MLT-2 = Ln T-n
L1 = Ln
Maka n = 1
Menentukan konstanta p
mg – k0 dp vn = 0
mg = k0 dp vn
MLT-2 = Lp Ln T-n
L1 = Ln+p
1 =n+p
Maka p = 1-n
Grafik 4.1. grafik ln(sin ) terhadap ln(v) untuk menentukan harga n.
Grafik 4.2. grafik –n ln(v) terhadap ln(d) untuk menentukan harga p.
5. Pembahasan
Pada percobaan yang pertama dilakukan dengan memvariasikan kemiringan bidang
lintasan sedangkan jarak magnet ke konduktor (d) tetap, hasil yang didapatkan yaitu makin
besar sudut kemiringan maka waktu tempuh makin kecil sehingga kecepatan makin besar.
Pada percobaan kedua kemiringan bidang miring tidak berubah atau konstan tetapi jarak
magnet ke konduktor divariasikan, hasil dari pengamatan yaitu makin jauh jarak magnet dari
konduktor membuat waktu tempuh magnet pada lintasan semakin kecil dan hal ini berarti
berbanding terbalik dengan nilai kecepatannya. Dengan menurunkan dimensi pada rumus mg
- kvn = 0 maka didapatkan nilai n = 1, melalui grafik nilai n didapatkan sebesar 1,43.
Nilai ketepatan sebesar 57%. Sedangkan untuk mendapatkan nilai p didapatkan melalui
penurunan rumus mg – k0 dp vn = 0 sehingga diketahui bahwa p=1-n, melalui grafik nilai
p didapatkan sebesar 0,19.
Nilai yang didapatkan melalui grafik dengan literatur memang memiliki selisih yang
cukup jauh nilai ketepatan pun cukup kecil hal ini mungkin dipengaruhi oleh beberapa hal
saat percobaan yang dapat mengacaukan data perhitungan, hal hal tersebut diantaranya:
kesalahan paralaks, kesalahan pembacaan alat ukur, ketidaktepatan dalam pencatatan waktu
tempuh magnet, dan juga kesalahan prosedur praktikum.
6. Kesimpulan
Pada percobaan yang telah dilakukan dapat diketahui jika jarak magnet-konduktor
tetap sedangkan sudut bervariasi berpengaruh terhadap waktu tempuh magnet pada lintasan
sehingga memberikan pengaruh terhadap kecepatan, berdasarkan rumus makin besar
kecepatannya maka makin besar gaya pengereman magnetiknya. Sedangkan pada percobaan
dengan jarak d divariasikan menghasilkan kesimpulan makin besar jarak d maka makin cepat
waktu tempuh magnet pada lintasan.
7. DAFTAR PUSTAKA
1. HALLIDAY-RESNICK, 1985, Fisika, Penerbit Erlangga, Jakarta.
2. TIPLER, 1998, Fisika Untuk Sains dan Teknik, Penerbit Erlangga, Jakarta.
3. Serway, R. “Physics for Science & Engineers With Modern Physics” , James
Madison university Harrison Burg, Virginia, 1989.
4. Sanjaya, M. “Modul Belajar Listrik Magnet”, Universitas Islam Negeri Sunan
Gunung Djati, Bandung, 2010.
5. http://duniaguru.com/index.php?
option=com_content&task=view&id=168&Itemid=31
6. http://translate.google.co.id/translate?hl=id&langpair=en|id&u=http://
www.suite101.com/content/magnetic-brakes-and-lenzs-law-a54882
top related