Tahukah Anda, Kereta Maglev Berjalan Menggunakan Gaya Magnet?

Artikel untuk soal nomor 1 dan 2.

Tahukah Anda, Kereta Maglev Berjalan Menggunakan Gaya Magnet?

Pada 20 Juli 2021, Cina meluncurkan kereta maglev (magnetic levitation) di Qingdao, yang disebut sebagai kereta tercepat di dunia. Dengan kecepatan maksimum hingga 600 km/jam, kereta ini menjadi kendaraan darat tercepat yang pernah ada. Keunikan utama kereta maglev adalah kemampuannya melayang di atas rel tanpa menyentuh permukaannya. Teknologi ini memanfaatkan gaya magnet yang dihasilkan oleh superkonduktor pada bagian bawah kereta. Superkonduktor ini menciptakan medan magnet yang 10 kali lebih kuat dibandingkan konduktor biasa. Magnet pada kereta dan rel memiliki kutub yang sama, menciptakan gaya tolak yang membuat kereta melayang dan melaju dengan kecepatan tinggi tanpa gesekan. Teknologi ini memungkinkan perjalanan yang lebih mulus dan efisien.

Kereta maglev beroperasi dengan memanfaatkan prinsip gaya magnet tolak-menolak dan tarik-menarik. Gaya tolak-menolak antara magnet kereta dan rel menghasilkan gaya levitasi yang membual kereta mengapung, menghilangkan kontak langsung dengan rel. Kestabilan kereta terjaga berkat konstruksi rel khusus yang dilengkapi dinding beton di sisi kanan dan kiri, berisi kumparan konduktif yang dialiri arus listrik. Kumparan ini menciptakan medan magnet yang berinteraksi dengan magnet pada kereta. Proses pengubahan polaritas magnet secara bergantian dilakukan oleh kumparan dinding. Polaritas berbeda antara kereta dan dinding di depannya menciptakan gaya tarik yang menggerakkan kereta maju, sedangkan polaritas berbeda di bagian belakang menghasilkan gaya tolak yang mempercepat gerakannya. Kombinasi gaya tarik-menarik dan tolak-menolak ini memastikan kereta melaju cepat, stabil, dan efisien.

Kereta maglev bergerak dengan memanfaatkan mekanisme tolak-menolak dan tarik-menarik magnet yang terus-menerus, mengubah polaritas magnet melalui arus listrik. Tanpa gesekan antara kereta dan rel, hambatan utamanya hanyalah gesekan udara yang diminimalkan dengan desain aerodinamis. Hal ini memungkinkan kereta mencapai kecepatan hingga 600 km/jam. Stabilitasnya meningkat seiring dengan kecepatan. Kereta maglev dilengkapi sistem pengereman canggih, seperti pengereman regeneratif, rem cakram roda, dan rem aerodinamis untuk kondisi darurat. Jika listrik padam, kereta tetap aman karena gaya levitasi menjaga kereta mengambang hingga berhenti perlahan. Koneksi ke beberapa gardu listrik memastikan pasokan tetap terjaga.

1. Apa prinsip utama yang membuat kereta maglev dapat melayang di atas rel tanpa menyentuh permukaannya?

   A. Menggunakan roda khusus yang dapat bergerak tanpa gesekan.

   B. Menggunakan superkonduktor yang menciptakan medan magnet kuat.

   C. Menggunakan rel berbahan logam khusus yang mencegah gesekan.

   D. Menggunakan baling-baling udara untuk mengangkat kereta.

   E. Menggunakan bantalan udara di bawah kereta untuk mengurangi gesekan.

Pembahasan:

Kereta maglev bekerja dengan memanfaatkan medan magnet yang dihasilkan oleh superkonduktor. Super-konduktor ini menciptakan medan magnet yang sangat kuat sehingga magnet pada rel dan kereta saling tolak-menolak, menyebabkan kereta melayang di atas rel tanpa menyentuh permukaannya. Hal ini menghilangkan gesekan mekanis yang biasanya terjadi pada kereta konvensional.

2. Kereta maglev bekerja dengan prinsip gaya Lorentz yang dihasilkan dari interaksi antara medan magnet dan arus listrik. Jika sebuah segmen rel kereta maglev memiliki medan magnet sebesar 0,05 T dan arus listrik yang mengalir pada kumparan rel adalah 500 A, dengan panjang segmen rel yang berinteraksi adalah 2 meter, hitunglah gaya Lorentz yang bekerja pada kereta!

Pembahasan:

Diketahui:

    B = 0,05 T

    I = 500 A

    ℓ = 2 m

Ditanya:

     F = …. ?

Dijawab:

Kita bisa gunakan rumus gaya Lorentz berikut:

    F = B I ℓ

       = 0,05 × 500 × 2

    F = 50 N

Jadi gaya Lorentz yang bekerja pada kereta adalah 50 N.

++++++++++++++++++++++++++

Semoga Bermanfaat dan Berkah

Jangan Lupa Belajar Terus

Ingat Cita-Cita, Orang Tua, dan Keluarga

Share :