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