Artikel Unik Fisika - KERETA TERBANG, Bukti Aplikasi Fisika dalam Teknologi Modern

KERETA TERBANG, Bukti Aplikasi Fisika dalam Teknologi Modern

Manusia adalah makhluk ciptaan tuhan paling sempurna yang selalu ingin berkembang. Dengan kecerdasannya, manusia berhasil membuat kemajuan/perkembangan dalam berbagai bidang dengan begitu pesat, Salah satunya adalah perkembangan di bidang Teknologi Transportasi.

Dibalik Kecerdasan dan kesempurnaan yang dimilikinya, masih banyak hal yang belum bisa dilakukan manusia, salah satunya adalah mengapung di udara (Terbang). Melihat Burung terbang dengan begitu bebasnya, manusia pun berkeinginan agar bisa terbang di udara layaknya burung. dan semejak itulah manusia terus berusaha untuk membuat inovasi dalam dunia teknologi transportasi.

Tahun 1903, Wright Bersaudara (Orville Wright dan Wilbur Wright) dengan rancangannya pesawatnya sendiri yang dinamai flyer merupakan orang yang pertama kali menerbangkan pesawat terbang. Samuel F Cody Joseph Montgolfier dan Etiene Montgolfier adalah beberapa orang yang turut mengembangkan desain ideal pesawat terbang sampai akhirnya sekarang perkembangan Pesawat terbang sudah berkembang begitu pesat dan canggih.
Sekarang Pesawat Terbang merupakan salah satu alat transportasi andalan manusia, bahkan sering juga digunakan sebagai alat perang.

Melihat Pesawat terbang sekarang tentu sudah menjadi hal yang biasa bagi kita, tapi melihat KERETA TERBANG tentu masih asing bagi kita semua. Bagaimana mungkin kereta yang begitu panjang dan berat dapat terbang ? Apa mungkin ?

Kenapa tidak ?

Pesawat saja bisa terbang, masa kereta tidak bisa ?
Sekarang pasti dalam benak kalian muncul pertanyaan, 

Bagaimana Caranya Kereta tersebut dapat terbang, lantas apakah terbangnya kereta sama dengan terbangnya pesawat ?

Terbangnya kereta ini memiliki konsep dan teknologi yang sangat jauh berbeda dengan pesawat terbang dan mobil terbang.  Seperti kita ketahui bersama bahwa pesawat terbang yang menjelajahi angkasa menggunakan konsep aerodinamika, sedangkan Kereta terbang yang dikenal sebagai Magnetically Levitated Train (Maglev Train) ini hanya  melayang setinggi beberapa sentimeter saja di atas rel kereta.

Walaupun hanya melayang beberapa centimenter di atas rel, tapi kereta tersebut benar benar terbang karena sama sekali tidak bersentuhan dengan rel kereta. Kereta ini juga tidak akan memiliki sayap seperti pesawat terbang (dalam aerodinamika, sayap merupakan bagian paling penting untuk terbang). Selain bisa terbang, kereta ini juga bisa meluncur dengan kecepatan sangat tinggi. waw..

Rahasia dibalik keajaiban tersebut adalah Konsep Magnet dan Listrik, ternyata konsep tersebut banyak menyimpan "keajaiban". Dilihat dari Namanya "Magnetically Levitated Train" menunjukan jika Kereta tersebut dapat terangkat/melayang di udara karena gaya-gaya magnet. 

Saat SD, SMP, maupun SMA , kita pasti sudah diajari jika Magnet itu memiliki 2 kutub , yaitu Kutub Utara (U) dan Kutub Selatan (S). Jika 2 magnet dengan Kutub sejenis (misal Kutub Utara) di dekatkan maka akan tolak menolak, dan 2 kutub berlainan jenis ( Kutub Utara dan Kutub Selatan) didekatkan akan tarik menarik. Prinsip dasar inilah yang digunakan untuk membuat kereta melayang/terbang di udara.

Kereta terbang ini, memiliki lintasan rel yang berbeda dari lintasan rel pada umumnya. Pada kedua sisi lintasan rel terdapat dinding-dinding yang dilengkapi dengan kumparan-kumparan kawat. Oleh prinsip induksi elektromagnet, kumparan-kumparan kawat ini dapat menjadi magnet.
Kereta bisa bergerak maju disebabkan karena adanya interaksi antara magnet-magnet pada dinding-dinding itu dengan magnet-magnet pada kereta.
Lihat gambar dibawah ini agar kalian lebih jelas dengan penjelasan diatas !!

Dari gambar tersebut, kita juga bisa melihat jajaran Magnet di sepanjang dinding dan di sepanjang kereta, U menunjukkan kutub Utara, dan S menunjukkan kutub Selatan. 

Jajaran magnet di sepanjang dinding tersebut dihasilkan oleh arus listrik bolak-balik dari stasiun-stasiun terdekat. Kutub Utara (U) di gerbong kereta paling depan ditarik oleh kutub Selatan dan ditolak oleh kutub Utara dinding lintasan. Hal yang sama terjadi pada sisi kereta yang lain. 

Pada gambar diatas, Panah berwarna hijau menunjukkan gaya tarik antara kutub Utara dan Selatan yang menarik maju kereta. Panah kecil berwarna biru menunjukkan gaya tolak antar kutub sejenis (Utara dengan Utara, Selatan dengan Selatan). Prinsip diatas adalah Prinsip yang membuat kereta tersebut dapat bergerak maju.

Sedangkan Prinsip/konsep yang membuat kereta tersebut dapat terbang/melayang adalah Gaya tarik dan Tolak antara kutub kutub magnet. Magnet tersebut sendiri dihasilkan oleh induksi Elektromagnetik akibat gerakan kereta.Ketika posisi kereta beberapa centimeter dibawah pusat magnet dinding ini, maka kutub Selatan dinding akan menarik kereta ke atas dan kutub Utaranya akan mendorong kereta juga ke atas. Gaya tarik dan gaya dorong ini membuat kereta melayang , tidak menyentuh rel sama sekali.

Selain menarik dan mendoronng kereta,Dinding yang memagari lintasan kereta juga berfungsi mengendalikan arah laju kereta agar kereta tersebut tidak keluar dari jalurnya.Selain itu Kutub kutub tersebut juga dapat mencegah kereta oleng dar jalurnya dengan menggunakan gaya tolak menolak dan tarik menarik antar kutub.

Prinsip terakhir yang digunakan Agar Kereta Tersebut dapat melaju dengan kecepatan luar biasa adalah Gesekan. 

Karena Kereta tersebut melayang diudara, maka tidak ada gaya gesekan yang terjadi antara Rel dengan Kereta, yang menyebabkan kereta tersebut melaju dengan sangat cepat melebihi laju kereta pada Umumnya. Karena Gesekan tersebutlah yang selama ini menjadi hambatan kereta-kereta selama ini.

Nah kan masih ada Gesekan dengan Udara, nah lho ??

Untuk mengatasi /mengurangi gaya hambat/gesekan dengan udara maka moncong kereta dibuat seperti moncong lumba lumba. dengan bentuk moncong ramping yang menyerupai moncong lumba maka gaya hambat (Drag) dapat diminimalisir. dengan begitu maka Kereta dapat melaju dengan sangat cepat ( Rekkor kecepatan yang dicapai 542 km/jam).

Selain itu kereta ini juga tidak bersuara bising seperti kereta lainnya yang disebabkan Karena kereta ini tidak mengalami gesekan dengan Rel.

Teknologi kereta terbang ini semakin maju dengan aplikasi konsep superkonduktor dan dalam perkembangannya, kereta ini juga masih dikembangkan lagi dengan Prototipe dan bentuk-baru yang bermuculan.

Sekian , semoga bermanfaat

Download File (PDF), KLIK DISINI

Referensi :

Teknologi by Yohannes SuryaReferensi :Halliday,Resnick,,Walker. (2008). Dasar-Dasar Fisika Versi Diperluas. Tangerang: Binarupa Aksara

Artikel Unik Fisika - Kekuatan Fisika Yang Menakjubkan Dibalik Keindahan Nada

Kekuatan Fisika Yang Menakjubkan Dibalik Keindahan Nada

William Shakespeare (sastrawan Inggris dan juga pengarang novel romeo dan juliet) pernah menulis dalam puisinya “if music be the food of love, play on” jika musik adalah makanan cinta, mainkanlah. 

Mendengarkan musik dapat membuat jiwa menjadi lebih hidup. Musik yang indah, yang terdiri atas kombinasi dari nada-nada yang serasi akan memiliki nilai estetika yang tidak dapat digambarkan dengan kata-kata, namun hanya dapat dirasakan. 

Nada sendiri merupakan suara yang memiliki frekuensi yang teratur. Tidak hanya alat musik yang dapat menghasilkan nada, Manusia pun dapat menghasilkan nada. Untuk dapat menghasilkan nada yang pas, baik itu untuk nada tinggi maupun rendah diperlukan bakat dan latihan yang konsisten. Umumnya manusia menghasilkan suara pada kisaran frekuensi 100 Hz sampai 10.000 Hz.

Ternyata, Dibalik keindahan dari suatu nada-nada tersembunyi kekuatan yang menakjubkan.

Pada film-film barat sering ditayangkan bahwa seorang penyanyi opera dapat memecahkan gelas anggur karena frekuensi suara yang dihasilkan cukup tinggi, bahkan kacamata dari seorang penonton pun dapat pecah karenanya. Efek dramatis ini ternyata tidak hanya terjadi di film. Ternyata hal itu terjadi juga di dunia nyata.

Pada tahun 2005 seorang penyanyi rock, Jaime Vendera dapat memecahkan gelas anggur hanya dengan mengeluarkan nada. Nada yang dihasilkan oleh penyanyi ini memiliki frekuensi yang sama dengan frekuensi alamiah dari gelas anggur tersebut. frekuensi alamiah ini juga ditentukan oleh keliling dari gelas anggur. Frekuensi alamiah terendah untuk gelas anggur adalah frekuensi dimana panjang gelombangnya sama dengan keliling gelas tersebut. hal ini sama dengan gelombang pada tali yang panjang talinya sama dengan keliling lingkaran gelas. Untuk lebih jelasnya dapat diilihat ilustrasi berikut ini. 

Jika panjang gelombang minimal sama dengan keliling gelas anggur maka gelombang tersebut akan berinterferensi konstruktif (interferensi maksimum) dan semakin memperkuat amplitudonya.

Jika seorang penyanyi dapat mempertahankan frekuensi tersebut dalam waktu yang relatif lama (tentu saja hal ini tidak mudah kecuali untuk orang yang profesional) gelas akan bergetar dengan Amplitudo cukup besar. Jika getarannya melebihi batas elastisitas bahan gelas maka gelas akan pecah.

Sebagai perhitugan kasar, kecepatan bunyi di medium kaca adalah sekiitar 900 m/s. Sedangkan keliling gelas anggur sekitar 20 cm, atau panjang gelombang minimal yan diperlukan 20 cm, maka frekuensi nada yang diperlukan sebesar 4500 Hz. Jika penyanyi dapat menghasilkan nada yang lebih tinggi lagi dimana keliling gelas dapat menampung kelipatan dari panjang gelombangnya maka kemungkinan gelas untuk pecah akan lebih tinggi.

Namun jika panjang gelombang yang dihasilkan didalam gelas adalah bukan bilangan bulat, atau pecahan gelombang semisal 1,5 panjang gelombang. Gelombang tersebut akan berinterferensi destruktif (interferensi minimum). Gelombang-gelombang yang terjadi akan saling melemahkan amplitudonya, atau suara yang dihasilkan terdiri atas banyak frekuensi atau frekuensi yang dihasilkan tidak konstan. Hal ini juga mempengaruhi interferensi gelombang yang terjadi pada gelas.

Semoga Bermanfaat.

Download File (PDF), KLIK DISINI

Referensi : Serway, Raymond A.dan John W. Jewett. (2008). Physics for Scientists and Engineers with modern physics (7^th Edition). USA: Thompson Brooks/Cole

Artikel Unik Fisika - Interferensi Di Instrument Landing System Pada Pendaratan Pesawat

Interferensi Di Instrument Landing System Pada Pendaratan Pesawat

Pesawat merupakan alat transportasi yang sangat penting di zaman sekarang ini. Jarak yang jauh antar Negara sudah bukan masalah karena dapat ditempuh dalam beberapa jam dengan menggunakan pesawat. bahkan anda dapat “datang ke tujuan sebelum berangkat” dengan menaiki pesawat. 

pesawat selain sebagai alat transportasi yang penting juga merupakan senjata militer yang tidak kalah penting dan ampuh.  Berbagai kemampuan pesawat seperti terbang, melesat, bergerak melebihi kecepatan suara, “menghilang” merupakan aplikasi dari ilmu fisika.

Fisika sebagai ilmu dasar memberikan kerangka kerja dan kerangka dasar dalam menciptakan suatu teknologi. Dengan suatu prinsip fisika yang sederhana jika diaplikasikan dapat menciptakan teknologi yang luar biasa. Produk teknologi dari konsep fisika kali ini adalah system navigasi pendaratan pesawat pada bandara atau yang dikenal dengan Instrument Landing System.

Instrument Landing System sangat diperlukan jika keadaan cuaca yang tidak mendukung seperti adanya kabut yang sangat tebal atau asap kebakaran hutan yang telah terjadi akhir-akhir ini sehingga jarak pandang pesawat menjadi sangat dekat. Pesawat yang tidak dapat melihat jelas pastinya akan sulit untuk menentukan lintasan pendaratan pada bandara sehingga diperlukanlah Instrument Landing System agar pesawat dapat mendarat dengan tepat.

Prinsip yang mendasari Instrument Landing System adalah percobaan interferensi celah ganda Young. Saat dua celah sumber cahaya memancarkan cahaya, maka cahaya tersebut akan berinterferensi . jika di depan celah tersebut dipasang layar akan Nampak pola interferensi cahaya berupa pola gelap-terang. Pola terang terjadi saat interferensi yang dihasilkan maksimum atau hasil dari interferensi dari dua gelombang yang perbedaan fasenya 1,2,3 atau merupakan bilangan genap. Sedangkan ipola gelap terjadi saat interferensi yang dihasilkan minimum atau hasil interferensi dari dua gelombang yang perbedaan fasenya ½ , 3/2 , 5/2, atau merupakan setengah kelipatan bilangan bulat. Paling tengah dari pola-pola tersebut terdapat terang pusat, dimana letaknya ditengah-tengah diantara dua celah yang merupakan sumber cahaya koheren. Terang pusat memiliki intensitas paling tinggi. Percobaan interferensi celah ganda dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

Percobaan celah ganda Young mendasari instrument landing system yang digunakan untuk memandu pesawat udara untuk mendarat dengan aman saat jarak pandang buruk. Meskipun system-sistem yang nyata jauh lebih rumit dibandingkan  contoh yang dijelaskan disisni, tetapi prinsip kerjanya pada dasarnya sama. Dua antena radio A1 dan A2 diposisikan berdekatan sejajar dengan landasan , terpisah sejauh beberapa puluh meter. Antenna-antena tersebut memancarkangelombang radio yang koheren yang tidak dimodulasi pada frekuensi sekitar 30 MHz.

Saat antena-antena radio tersebut memancarkan gelombang radio, gelombang tersebut akan berinterferensi sehingga terbentuklah pola-pola interferensi  berupa gelombang yang kuat (interferensi maksimum) san lemah (interferensi minimum). Pesaawat yang memiliki  radio penerima akan “mengunci sasaran” pada sinyal kuat yang dipancarkan di sepanang maksimum hasil interferensi dan pilot mengemudikan pesawatnya sedemikian rupa hingga sinyal yang diterimanya tetap kuat. Jika ia telah menemukan maksimum pusat, maka pesawatnya pasti telah mendapatkan arah yang tepat untuk mendarat saat mencapai landasan. Saat pesawat berada pada maksimum yang salah atau maksimum pertama, bukan maksimum pusat. Petugas dari bandara dapat mengirimkan dua sinyal dari masing-msing antenna dan melengkapi pesawat dengan radio penerima dua channel. Sehingga pilot dapat mengetahui bahwa ia berada pada jalur yang salah.

Semoga Bermanfaat.

Download File (PDF), KLIK DISINI

Sumber: http://pakgurufisika.blogspot.co.id/2015/11/interferensi-di-instrument-landing.html

Artikel Unik Fisika - Fenomena Pelangi, Bukti Keindahan Fisika

Fenomena Pelangi, Bukti Keindahan Fisika

Kalian sudah pernah melihat Pelangi, kan ?

indah, kan ?

Karena keindahanya, Kata Pelangi pun sering digunakan Sebagai Judul Lagu anak-anak, Judul lagu pop (Pelangi di matamu, By Jamrud), Puisi dan banyak karya lainnya. Dibalik Keindahanya, Apakah kalian pernah menyadari bahwa Pelangi merupakan fenomena alam yang terjadi dengan proses fisika yang sangat menarik untuk dipelajari ?

Hmm,,lagi-lagi Ilmu Fisika, Kok di blog ini sering banget ya membahas Fenomena yang berhubungan dengan Ilmu Fisika ya ?

Kan nama Blognya aja Pakgurufisika, jadi sering banget Fenomena/peristiwa yang terjadi disekitar kita dibahas dengan Ilmu Fisika

Lalu Bagaimanakah Proses terjadinya Pelangi ?

Apa saja Ilmu/Konsep Fisika dalam Proses Terjadinya Pelangi ?

Proses terjadinya Pelangi dapat kita tinjau dari materi fisika yaitu Optik atau cahaya. Beberapa konsep fisika yang berhubungan dengan proses terjadinya pelangi antara lain pembiasan, pemantulan, dispersi cahaya dan spektrum gelombang elektromagnetik yang diwujudkan berupa warna cahaya pada pelangi.

Pelangi merupakan satu-satunya gelombang elektromagnetik yang dapat oleh lihat mata manusia. Pelangi adalah gejala optik dan meteorologi yang terjadi sacara alamiah dalam atmosfir bumi serta melibatkan cahaya matahari, pengamat dan tetesan air hujan.

Jika ada cahaya matahari yang bersinar setelah hujan berhenti, maka cahaya tersebut akan menembus tetesan air hujan di udara. Udara dan tetesan air hujan memiliki kerapatan yang berbeda, sehingga ketika cahaya matahari merambat dari udara ke tetesan air hujan akan mengalami pembelokkan arah rambat cahaya (pembiasan cahaya). 

Cahaya matahari merupakan sinar polikromatik, saat masuk ke dalam tetesan air hujan akan diuraikan menjadi warna-warna monokromatik yang memiliki panjang gelombang yang berbeda-beda. Cahaya matahari yang telah terurai menjadi warna monokromatik sebagian akan mengalami pemantulan saat mengenai dinding tetesan air hujan dan sebagian lainnya akan menembus ke luar tetesan air hujan.

Masing-masing gelombang cahaya monokromatik tersebut akan mengalami pembiasan cahaya saat keluar dari tetesan air hujan dan arah pembiasannya akan berbeda-beda, tergantung pada warnanya. Pembiasan ini terjadi karena cahaya mengalami perubahan indeks media dari udara ke air. Ketika sinar dihantarkan kembali ke permukaan belakang tetesan air,hampir seluruhnya dibiaskan dan keluar dari tetesan air  

Gambar Pembiasan Pelangi

Warna-warna monokromatik yang keluar dari tetesan air hujan mempunyai panjang gelombang yang berada dalam rentang 400 – 700 nm. Pada rentang 400 – 700 nm, gelombang cahaya yang dapat dilihat oleh mata manusia ialah gelombang yang mempunyai gradasi warna merah sampai ungu. Gradasi warna tersebut diasumsikan sebagai warna merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu.

Susunan gradasi warna tersebut kita namakan sebagai pelangi. 

Ketika kita melihat warna-warna ini pada pelangi, kita akan melihatnya tersusun dengan dengan merah di paling atas dan warna ungu di paling bawah. Skema terjadinya pelangi lihat pada gambar dibawah ini !  

Gambar Proses Fisis Pelangi Pertama Secara Keseluruhan

Saat kita melihat pelangi, daerah di bawah pelangi akan terlihat lebih terang jika dibandingkan dengan daerah lainnya di sekitar pelangi. Daerah yang terlihat lebih terang tersebut dinamakan daerah terang pelangi. 

Ada dua hal yang menyebabkan daerah terang pelangi terlihat lebih terang dibandingkan daerah lainnya, yaitu;

• Cahaya matahari yang masuk ke tetesan air hujan yang menimbulkan pelangi pertama mempunyai intensitas cahaya matahari yang paling besar.
• Pada proses pembentukan pelangi pertama, saat berada dalam tetesan air hujan, cahaya matahari hanya mengalami satu kali proses pemantulan cahaya, sehingga energi yang terserap oleh tetesan air hujan masih cukup banyak.

Proses terjadinya pelangi melalui pembiasan, pemantulan dan dispersi cahaya secara matematis dapat dijelaskan sebagai berikut

 

Gambar Ilustrasi sudut Pelangi

Hitungan Matematis Pembentukan Pelangi dan Perhitungan sudut pelangi masing masing Spektrum Warna, bisa kalian lihat pada Lampiran disini

Bentuk Pelangi
Bentuk Pelangi itu sebenarnya seperti apa sih ??

Jika kita melihatnya dengan mata telanjang saat fenomena tersebut terjadi maka bentuk pelangi adalah Setengah lingkaran atau melengkung (bagian lingkaran), namun sebenarnya bentuk pelangi adalah Lingkaran penuh. Hal tersebut disebabkan karena pelangi terpotong oleh horison bumi, atau objek lain yang menghalangi cahaya, misalkan gunung dan bukit.

Pelangi terjadi akibat pembiasan cahaya pada sudut 40-42 derajat. Karena sudut pembiasan tetap, maka letak terjadinya warna pelangi selalu tetap dari pusat cahaya, sehingga jari-jarinya juga tetap, kalau jari-jari nya tetap konstan dari satu pusat atau titik, kita akan mendapatkan lingkaran. Kalau lingkarannya kita potong, kita selalu dapat bagian lingkaran yang melengkung.

Saat memandang sebuah objek, mata manusia bersifat konvergen atau mengumpul. Pandangan mata kita saat melihat sebuah objek dapat diilustrasikan sebagai sebuah kerucut yang memiliki titik puncak pada mata kita.

Gambar Sifat Konvergen Mata Manusia

Kemiringan kerucut yang terbentuk dipengaruhi oleh posisi matahari. Sebagian alas kerucut tidak dapat kita lihat karena berada di bawah garis horizontal bumi, sedangkan sebagian lainnya terlihat sebagai busur atau biasa kita sebut sebagai pelangi. Selain itu,bila dilihat dari gambar dibawah ini, grafik tersebut menunjukkan bahwa setiap sudut dari pembiasan dan pemantulan sinar memiliki frekuensi berbeda terhadap warna dan panjangnya, sehingga membentuk kurva.

Sedangkan, posisi relatif pelangi terhadap pengamat dan matahari dapat juga dijelaskan. Posisi matahari pengamat dan pelangi akan selalu dalam satu axis, di mana matahari akan selalu berada di belakang pengamat. Kita tidak dapat melihat pelangi jika posisi matahari tegak lurus dengan garis horizontal bumi.

Gambar Posisi Matahari, Pengamat dan Pelangi

Bagaimana ?
sudah jelas dengan penjelasan diatas ?

Saya rasa pembahasan diatas sudah cukup mendalam, silahkan kembali pelajari lagi materi pembiasan, pemantulan, dispersi cahaya dan spektrum gelombang elektromagnetik agar lebih mudah mengerti dengan penjelasan diatas.

Sekian, semoga bermanfaat

 Download File (PDF), KLIK DISINI

Referensi :

Zarkasi,Taqiudin (2014), Fisika dalam Pelangi

Fisika Itu mudah Edisi ketiga , Yohannes Surya

Serway, Raymond A.dan John W. Jewett. (2010). Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid 3 (6th Edition).Terj.Chriswan Sungkono.Jakarta:Salemba Teknika.