Kereta terbang? Kereta api yang begitu berat dan panjang bisa terbang?
Apa mungkin?
Kenapa tidak? Pesawat saja bisa terbang, bahkan mobil-mobil terbang pun
kini sedang dikembangkan teknologinya. Sekarang giliran alat transportasi lain
yang ikut-ikutan bosan menyentuh daratan sebagai landasannya. Tetapi kereta api
yang bisa terbang ini memiliki konsep dan teknologi yang sangat jauh berbeda
dengan pesawat terbang dan mobil terbang. Ini karena pesawat terbang
menjelajahi angkasa pada ketinggian yang sangat besar dan melibatkan konsepkonsep
aerodinamika. Kereta api terbang yang dikenal sebagai Magnetically
Levitated Train (Maglev Train) ini hanya akan melayang setinggi beberapa
sentimeter di atas rel kereta. Hanya beberapa sentimeter, tetapi kereta itu benarbenar
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). Dan selain bisa terbang,
kereta ini juga bisa meluncur dengan kecepatan sangat tinggi. Tapi bagaimana
caranya? Coba deh buka-buka lagi buku Fisika yang membahas tentang magnet
dan listrik. Ternyata konsep fisika ini sangat menarik dan menyimpan banyak
‘keajaiban’!
Kita mulai dari namanya: Magnetically Levitated Train. Ini berarti kereta
bisa terangkat karena adanya gaya-gaya magnet. Kita tahu bahwa magnet itu
memiliki dua kutub, Utara (U) dan Selatan (S). Kita juga tahu bahwa kutub Utara
dan kutub Selatan selalu tarik-menarik, sedangkan kutub-kutub sejenis (Utara
dengan Utara atau Selatan dengan Selatan) selalu tolak-menolak. Prinsip dasar
yang sederhana inilah yang diaplikasikan untuk menjalankan dan ‘menerbangkan’
Maglev Train.
Kereta api ini memiliki rel (lintasan) kereta yang berbeda dengan rel kereta
yang sudah kita kenal selama ini. Pada kedua sisi lintasan Rel kereta terbang ini
terdapat dinding-dinding yang dilengkapi dengan kumparan-kumparan kawat.
Oleh prinsip induksi elektromagnet, kumparan-kumparan kawat ini dapat menjadi
magnet. Kereta bisa bergerak maju karena adanya interaksi antara magnet-magnet
pada dinding-dinding itu dengan magnet-magnet pada kereta (Gambar 2).
Pada Gambar 2-A kita bisa melihat jajaran magnet di sepanjang dinding
dan di sepanjang kereta (huruf-huruf U menunjukkan kutub Utara, dan S
menunjukkan kutub Selatan). Jajaran magnet di sepanjang dinding ini 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, panah berwarna hijau menunjukkan gaya tarik antara kutub Utara dan
Gambar 2
Selatan yang menarik maju kereta. Panah kecil berwarna biru menunjukkan gaya
tolak antar kutub sejenis (Utara dengan Utara, Selatan dengan Selatan). Gaya tarik
dan gaya tolak yang bekerja bersamaan ini membuat kereta bergerak maju dengan
mulus. Tetapi ini baru prinsip yang digunakan untuk bergerak maju. Apa prinsip
yang digunakan untuk mengangkat kereta sehingga bisa ‘terbang’?
Prinsipnya tetap sama! Gaya tarik dan gaya tolak kutub-kutub magnet!
Pada Gambar 1-B kita melihat adanya magnet pada dinding lintasan. Magnet ini
dihasilkan oleh induksi elektromagnet akibat gerakan kereta. Ketika posisi kereta
beberapa sentimeter 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.
Dinding yang memagari lintasan kereta ini tidak hanya berfungsi untuk
menarik dan mendorong kereta supaya bergerak maju dan mengangkat kereta
sehingga bisa melayang. Ada satu fungsi lainnya yang tidak kalah pentingnya,
yaitu sebagai pengendali arah laju kereta (guidance). Maksudnya adalah supaya
kereta tidak pernah keluar jalur dan tetap berada di tengah-tengah lintasan setiap
saat. Prinsip magnet kembali digunakan sebagai pengendali. Ketika kereta oleng
ke kiri, gerakan kereta ini mengakibatkan kumparan kawat dinding kiri dan kanan
menjadi magnet. Magnet pada dinding kiri dan dinding kanan diusahakan
memiliki kutub yang sama, misalnya kutub Utara. Misalnya gerbong kereta yang
berhadapan dengan dinding di sisi kiri memiliki kutub Utara juga, dan gerbong
kereta yang berhadapan dengan dinding di sisi kanan memiliki kutub Selatan.
Pada sisi kiri akan terjadi tolak-menolak antara kutub Utara dari dinding dan
kutub Utara gerbong kereta. Pada sisi kanan terjadi tarik-menarik antara kutub
Utara dinding dan kutub Selatan kereta. Gaya-gaya ini akan mengembalikan
kereta pada posisi sebelum oleng. Demikian juga jika kereta oleng ke kanan,
kereta akan dikembalikan ke posisi semula oleh gaya magnet ini. Jadi gaya
magnet ini akan mempertahankan kereta supaya tetap berada di lintasannya (stabil
di tengah-tengah lintasan), tidak akan keluar jalur.
Wow! Betapa sederhananya prinsip yang digunakan untuk menerbangkan
kereta api ini! Tetapi tunggu dulu, ini semua masih belum bisa menjawab satu
pertanyaan terakhir: Bagaimana caranya kereta ini bisa meluncur dengan
kecepatan sangat tinggi melebihi kereta api biasa? Gampang saja! Kan keretanya
tidak menyentuh lintasan, berarti tidak pernah terjadi gesekan antara kereta
dengan rel! Gesekan itulah yang menjadi hambatan kereta api yang selama ini kita
gunakan. Kalau tidak ada gesekan berarti tidak ada hambatannya (hanya perlu
mengatasi hambatan udara) sehingga kereta bisa meluncur mulus dengan
kecepatan sangat tinggi! Untuk mengurangi hambatan udara rancangan kereta
sengaja dibuat supaya bagian depannya berbentuk seperti moncong lumba-lumba
(Gambar 3).
Lumba-lumba dan ikan-ikan bisa berenang sangat cepat dalam air karena
mereka memiliki bentuk tubuh yang streamline (ramping) sehingga bisa
mengurangi drag (gaya hambat) air. Bentuk ramping mirip moncong lumbalumba
dari maglev ini akan mengurangi drag udara, sehingga maglev dapat
meluncur cepat seperti peluru. Pada tanggal 2 Desember 2004 kemarin, Maglev
Train buatan Jepang berhasil mencetak rekor terbaru saat mencapai kecepatan 542
km per jam.
Kereta api Maglev yang super cepat ini juga memiliki kelebihan lain yang
sudah pasti tidak dimiliki oleh kereta api lainnya. Satu hal yang selalu menjadi ciri
khas kereta api adalah suaranya. Kereta api selalu menghasilkan suara ribut dan
bising yang mengganggu telinga. Kereta Maglev justru hampir tidak bersuara
sama sekali! Ini karena kereta tidak bersentuhan (tidak mengalami gesekan)
dengan permukaan apa pun sehingga tidak ada suara yang tercipta akibat gesekan.
Teknologi kereta terbang ini semakin maju dengan aplikasi konsep
superkonduktor. Superkonduktor merupakan konduktor yang tidak memiliki
hambatan listrik pada temperatur yang sangat rendah. Bahan superkonduktor ini
dapat menolak medan magnet. Ini berarti magnet yang diletakkan di atas bahan
superkonduktor akan melayang (terbang) karena tidak bisa mendekati bahan
superkonduktor itu (mengalami gaya tolak). ( Yohanes Surya).
0 komentar:
Posting Komentar