Penyusunan alat digunakan untuk mengamati adanya peristiwa redaman serta mengetahui pengaruh besarnya medan magnet terhadap koefisien redaman magnetik dan gaya redaman magnetik. Dalam penyusunan alat terdapat beberapa bagian yang harus disusun seperti gambar (3.1) yaitu :
22 a. Kamera
Kamera yang digunakan dalam perekaman adalah kamera Canon 600D.
b. Tripod
Digunakan untuk memposisikan kamera saat perekaman dilakukan. c. Glider, magnet dan pemberat
Glider yang dimaksud digunakan sebagai kereta untuk tempat magnet dan juga pemberat. Magnet yang digunakan adalah magnet NdFeB dan pemberat yang digunakan merupakan plastisin..
d. Air track
Air track digunakan sebagai lintasan gerak magnet dan sebagai konduktor yang bersifat nonferomagnetik. Bahan air track terbuat dari alumunium yang bersifat sebagai konduktor.
e. Blower
Blower untuk memompa angin masuk ke dalam air track.
Air track yang digunakan sulit untuk dimiringkan maka digunakan engsel yang berasal dari kayu untuk mengatur kemiringan sudut. Kemiringan sudut pada air track diberikan dengan menggunakan balok pengganjal. Sudut kemiringan diukur dengan menggunakan metode perbandingan. Balok pengganjal yang digunakan memiliki tinggi 4,1 cm. Untuk berbagai nilai sudut dilakukan dengan cara menggeser balok pengganjal sesuai dengan kemiringan sudut yang akan diberikan pada air track.
23 B. Pengukuran Medan Magnet
Pengukuran medan magnet menggunakan sensor medan magnet dari Vernier yang dihubungkan ke PC atau laptop yang sudah memilki software logger pro. Pengukuran medan magnet dilakukan dengan menempatkan sensor sejarak 1 cm dari magnet. Sensor medan magnet diletakkan 1 cm di atas permukaan magnet dengan posisi tegak lurus terhadap permukaan magnet. sensor diletakkan sejarak 1 cm dari magnet karena jarak antara magnet dengan konduktor adalah 1cm. Jarak 1 cm ini merupakan ketebalan dari glider yang menjadi tempat magnet.
Magnet yang digunakan dalam penelitian merupakan magnet NdFeB. Pengukuran medan magnet dilakukan untuk 1 magnet, 2 magnet, 3 magnet dan 4 magnet. Hasil pengukuran akan didapatkan berbagai nilai medan magnet. C. Pengukuran sudut kemiringan air track menggunakan software logger pro
Langkah-langkah yang dilakukan untuk mengukur sudut menggunakan software logger pro adalah :
a. Membuka software logger pro kemudian memilih menu insert kemudian memilih menu picture dan pilih file gambar yang hendak dianalisa terlihat pada gambar 3.2:
24
Gambar 3.2 Tampilan awal pada logger pro sebelum gambar dimasukkan b. Memilih ikon set scale, digunakan untuk memberikan skala pada
panjang lintasan air track yang digunakan dan kemudian tarik dari ujung lintasan air track ke ujung yang lain. Kemudian memasukkan nilai distance 1,479 m karena sebelumnya telah diukur panjang lintasan air track yang ditandai pada bulatan merah pada gambar 3.3:
25
c. Pilih set origin terlihat pada lingkaran merah gambar 3.4, digunakan sebagai garis acuan tegak lurus.
Gambar 3.4 Tampilan menu set origin untuk memberikan acuan pada gambar yang hendak di analisa
d. Kemudian pilih add point yang ditunjukkan oleh tanda berwarna merah untuk memberi tanda. Dan memilih set origin yang ditunjukkan oleh tanda berwarna biru untuk memberikan acuan supaya tegak lurus dalam mengukur sisi tegaknya yang terlihat pada gambar 3.5:
26
Gambar 3.5 Tampilan add point (warna merah) set origin (warna biru) yang digunakan untuk pengukuran panjang
e. Setelah itu, kemudian pilih photo distance terlihat pada lingkaran merah gambar 3.6 untuk mengukur sisi depan sudut:
27
Setelah mengetahui panjang sisi masing-masing, kemudian sudut kemiringan air track diketahui dengan menggunakan aturan sin θ yang terlihat pada gambar 3.7:
Gambar 3.7 Panjang yang harus diukur guna mendapatkan sudut kemiringan air track
sin θ =
Sehingga
θ = arc sin
Karena b merupakan panjang air track yang sudah diketahui nilainya yaitu 1,479 m maka dapat dilakukan perhitungan guna mengukur sudut kemiringan air track. Pengukuran sudut kemiringan air track dilakukan dengan mengukur sudut pada air track menggunakan bantuan analisa foto menggunakan software logger pro.
28 D. Pengamatan Gerak Magnet
Saat pengamatan gerak magnet, kamera harus diposisikan sejajar dengan bidang yang akan direkam. Oleh sebab itu, air track diletakkan sejarak tertentu dari dinding. Lensa kamera sejajar dengan permukaan dinding yang digunakan sebagai bidang acuan. Hal ini diatur dengan memposisikan garis-garis grid kamera supaya segaris-garis dengan acuan dan hasil perekaman akan menjadi terlihat sebidang.
Eksperimen yang dilakukan terbagi dalam 3 percobaan, yaitu percobaan gerak glider bermagnet untuk berbagai nilai sudut kemiringan air track, gerak glider tanpa magnet dan percobaan glider bermagnet untuk berbagai nilai medan magnet. Percobaan gerak glider untuk berbagai nilai sudut dilakukan untuk mendapatkan nilai sudut yang baik untuk melakukan percobaan. Pengamatan glider tanpa magnet dilakukan dengan menggerakkan glider di atas lintasan air track. untuk melihat peristiwa redaman magnetik, gerak glider tanpa magnet dibandingkan dengan gerak glider yang diberi tambahan magnet. glider yang diberi tambahan magnet di atasnya selanjutnya akan disebut dengan glider bermagnet.
1. Percobaan berbagai sudut kemiringan air track
Percobaan berbagai nilai sudut kemiringan air track dlikaukan dengan menggerakkan glider bermagnet di atas air track. percobaan ini dilakukan
29
beberapa kali dengan cara yang sama untuk berbegai nilai sudut kemiringan air track. langkah-langkah dalam percobaan ini adalah:
a. Mengatur posisi sudut kemiringan air track.
b. Mengatur posisi kamera supaya sejajar dengan permukaan dinding yang digunakan sebagai acuan.
c. Menempatkan glider bermagnet pada lintasan air track kemudian mengatur skala blower pada skala 10.
d. Menekan tombol video sehingga perekaman dimulai.
e. Menekan tombol on pada blower sehingga glider dapat bergerak. f. Setelah glider sampai di ujung air track maka perekaman dimatikan. g. Mengulangi langkah f-h 3 kali.
h. Melakukan langkah g untuk berbegai nilai sudut kemiringan air track.
2. Percobaan gerak glider tanpa magnet
Percobaan gerak glider tanpa magnet dilakukan dengan menggerakkan glider di atas air track. Massa glider yang digunakan sama dengan massa glider dengan tambahan 4 magnet yaitu 128,4 gram. Percobaan menggerakkan glider tanpa magnet digunakan sebagai pembanding untuk mengetahui pengaruh ada dan tidaknya tambahan magnet pada gerak glider. Langkah-langkah dalam percobaan ini adalah :
30
b. Mengatur posisi kamera supaya sejajar dengan permukaan dinding yang digunakan sebagai acuan.
c. Menambahkan pemberat sehingga massa magnet untuk tiap variasi medan magnet sama dengan massa dengan jumlah magnet terbanyak yaitu 4 magnet.
d. Menimbang massa glider dan pemberat. Pemberat digunakan supaya massanya tetap.
e. Menempatkan glider dan pemberat di atas air track dan mengatur skala blower pada skala 10.
f. Menekan tombol video sehingga perekaman dimulai.
g. Menekan tombol on pada blower sehingga glider dapat bergerak. h. Setelah glider sampai di ujung air track maka perekaman dimatikan. i. Mengulangi langkah f-h 3 kali.
3. Percobaan glider bermagnet untuk berbagai nilai medan magnet
Percobaan berbagai nilai medan magnet dilakukan untuk mengetahui pengaruh medan magnet tehadap gaya redaman yang terjadi. berbagai nilai medan magnet didapatkan dengan mengganti jumlah magnet yang ditambahkan pada glider. Langkah-langkah pada percobaan ini sama dengan percobaan menggerakkan glider. Namun ada bebrapa perbedaan yang harus ditambahkan dalam percobaan ini. Percobaan berbagai nilai medan magnet dilakukan dengan menambahkan magnet ke atas glider.
31
Massa total sistem haruslah sama dengan massa sistem dengan tambahan jumlah magnet yang paling banyak (4 magnet) yaitu 128,4 gram . Oleh sebab itu untuk glider dengan tambahan 1 magnet, 2 magnet dan 3 magnet perlu ditambahkan pemberat berupa plastisin supaya massa sistem tetap. E. Analisa Data Menggunakan Software logger pro
Video yang didapatkan dari hasil perekaman kemudian di analisa menggunakan software logger pro. Setelah di analisa akan didapatkan grafik posisi terhadap waktu kemudian di fit dengan persamaan:
[ ( )] Yang sesuai dengan persamaan (2.11) yaitu:
[ ( )]
Nilai A menunjukkan nilai posisi awal ( ) nilai B menunjukkan koefisien redaman magnetik ( ) dan nilai C menunjukkan kecepatan terminal ( ).
Untuk menentukkan nilai redaman magnetik dan kecepatan terminal maka langkah-langkah yang harus dilakukan adalah:
a. Membuka halaman awal logger pro lalu memillih menu insert kemudian memilih menu movie untuk menambahkan video yang akan dianalisa terlihat pada gambar 3.8:
32
Gambar 3.8 Tampilan logger pro saat memilih menu insert movie
b. Setelah video yang akan dinalisa telah di masukkan, kemudian memberikan acuan panjang yang sudah diketahui sebelumnya. memilih ikon set scale, digunakan untuk memberikan skala pada panjang lintasan air track yang digunakan dan kemudian drag dari ujung lintasan air track ke ujung yang lain. Kemudian memasukkan nilai distance 1,479 m karena sebelumnya telah diukur panjang lintasan air track yang ditandai pada bulatan merah pada gambar 3.9:
33
Gambar 3.9 Tampilan set scale untuk memberikan nilai acuan
c. Sebagai acuan untuk memberi titik-titik untuk posisi gerak magnet supaya searah sumbu x maka pilih set origin terlihat pada lingkaran merah pada gambar 3.10.
Gambar 3.10 Tampilan set origin
d. Kemudian memilih add point terlihat pada lingkaran merah pada gambar 3.11, dan kemudian pilih selama pergerakan magnet tiap saat dari awal bergerak sampai magnet berada di posisi ujung air
34
track yang lain. Kemudian didapatkan grafik posisi (x) terhadap waktu (t).
Gambar 3.11 Tampilan add point untuk memberikan titik pada posisi gerak terhadap waktu
Setelah didapatkan grafik posisi magnet terhadap waktu, maka grafik ini perlu kita fit dengan persamaan (2.12) untuk mendapatkan nilai kecepatan terminal dan koefisien redaman magnetik. Maka langkah-langkah untuk memfiting data adalah :
i. Pilih menu analyze kemudian pilih menu curve fit terlihat pada gambar 3.12:
35
Gambar 3.12 Tampilan awal menu curve fit untuk mem-fit grafik
ii. Kemudian akan muncul halaman baru, kemudian pilih define function, setelah itu masukkan persamaan (2.11) dan kemudian pilih ok terlihat pada gambar 3.13.
Gambar 3.13 Tampilan untuk define function
iii. Pilih try fit terlihat pada lingkaran merah pada gambar 3.14 dan tunggu beberapa saat.
36
Gambar 3.14 Tampilan untuk memasukkan persamaan yang akan digunakan untuk fitting
iv. Setelah itu masukan ok maka akan muncul hasil fitting terlihat pada gambar 3.15.
Gambar 3.15 Tampilan akhir hasil fitting
Dari fit grafik posisi gerak magnet terhadap waktu akan di dapatkan nilai koefisien redaman magnetik ( ) dan kecepatan terminal ( ).
37 BAB IV