Fisika Sekolah Dasar dan Menengah Pertama · Grades 1–9
25Magnet dan Kompas
Bertahun-tahun lalu kamu menemukan bahwa kedua ujung magnet berbeda: dengan satu cara dua magnet menempel rapat, dibalik keduanya saling menolak. Kita berjanji bahwa kedua ujung itu punya nama dan tugas yang termasyhur — menuntun para pengembara melintasi dunia. Hari ini janji itu ditepati: selamat datang pada kutub, dan pada alat kecil yang menemukan jalan bagi setiap penjelajah sebelum ada satelit.
25.1 Kedua kutub
Definisi 25.1 (Kutub)
Kedua ujung istimewa sebuah magnet — tempat tarikannya paling kuat, tempat penjepit kertas berkerumun — adalah kutub magnet itu. Keduanya dinamai kutub utara (yang sering dicat merah, bertanda U) dan kutub selatan (bertanda S). Setiap magnet punya keduanya: satu dari masing-masing, selalu.
Proposisi 25.2 (Aturan kutub)
Kutub yang berlawanan saling menarik: U menempel pada S. Kutub yang sejenis saling menolak: U mendorong U menjauh, S mendorong S menjauh. Satu aturan ini menjelaskan setiap tempelan dan setiap penolakan kenyal yang pernah kamu rasakan di antara dua magnet.
Contoh 25.3 (Membaca percobaan lama)
Ketika kedua magnetmu menempel rapat, U sedang berhadapan dengan S. Ketika keduanya menolak dengan kenyal, U berhadapan dengan U (atau S dengan S). Dan penjepit kertas selalu berkerumun di kedua ujungnya karena di kutublah kekuatan sebuah magnet bersemayam — bagian tengahnya adalah ketenangan di antara keduanya.
25.2 Bumi adalah sebuah magnet
Contoh 25.4 (Magnet terbesar dari semuanya)
Gantungkan sebuah magnet batang pada seutas benang sehingga ia dapat berputar bebas, tunggulah sampai ia tenang — dan sesuatu yang menakjubkan terjadi: ia selalu berhenti menunjuk ke arah yang sama, satu kutubnya ke ujung utara dunia, kutub yang lain ke ujung selatan. Pasti ada magnet raksasa yang tak terlihat yang menarik kutubnya sampai sejajar. Raksasa itu adalah Bumi sendiri: seluruh planet kita adalah sebuah magnet, dengan kutub magnetnya di dekat puncak dan dasar bola dunia.
Definisi 25.5 (Kompas)
Sebuah kompas adalah jarum magnet yang kecil dan ringan, diseimbangkan pada poros yang halus sehingga dapat berayun bebas. Kalau dibiarkan tenang, jarumnya menurut kepada magnet Bumi: ujungnya yang bertanda berhenti menunjuk ke utara. Di bawah jarumnya, sebuah piringan menunjukkan empat arah mata angin: Utara, Timur, Selatan, Barat.
Metode 25.6 (Memakai kompas)
- Peganglah kompas mendatar dan mantap, jauh dari magnet dan benda besi yang besar (pagar, mobil — semuanya mengganggu jarumnya);
- tunggulah sampai jarumnya berhenti berayun;
- putarlah piringan kompasnya pelan-pelan sampai huruf U-nya duduk di bawah ujung jarum yang bertanda;
- bacalah arahmu: Timur di sebelah kananmu ketika menghadap utara, Barat di sebelah kirimu, Selatan di punggungmu.
Periksalah dengan langit: di daerah ini, bayang-bayang tengah hari pada bab jam matahari menunjuk ke utara — bayang-bayang dan jarumnya seharusnya sependapat.
Contoh 25.7 (Buatlah sendiri)
Gosokkan sebatang jarum jahit baja dengan satu kutub magnet, dua puluh kali, selalu ke arah yang sama, dan angkatlah magnetnya di antara gosokan: jarum itu menjadi magnet kecil. Letakkan pelan-pelan di atas irisan gabus yang mengapung di baskom berisi air — lalu amati gabusnya berputar pelan sampai jarumnya menunjuk utara–selatan. Kamu sudah membuat kompas pelaut seribu tahun yang lalu.
Catatan 25.8 (Alat yang membuka samudra)
Sebelum ada kompas, pelaut merapat ke pantai dan berdoa agar malam cerah supaya dapat berkemudi dengan bintang. Dengan jarum yang mengapung, mereka dapat menjaga haluan menembus kabut, badai, dan gelap tanpa bulan — menyeberangi samudra yang utuh. Sedikit alat yang pernah menggambar ulang peta dunia sedemikian menyeluruh. Dan satu teka-teki tetap terbuka selama berabad-abad: mengapa Bumi berlaku sebagai magnet? Kisah lengkapnya menunggu di tahun sarjana pelajaran ini — ia layak ditunggu.
25.3 Latihan
Latihan 25.1 ★
Apa itu kutub sebuah magnet, dan apa namanya? Di bagian mana pada magnet batang penjepit kertas berkerumun?
Solusi
Solusi Latihan 25.1.
Kutub adalah kedua ujung magnet yang kuat: kutub utara (U, sering merah) dan kutub selatan (S). Penjepit kertas berkerumun di kutubnya — di kedua ujungnya — bukan di tengah.
Latihan 25.2 ★
Nyatakan aturan kutub. Dua magnet menempel rapat: kutub mana yang tadi berhadapan?
Latihan 25.3 ★
Kutub U sebuah magnet mendekati kutub U magnet yang lain. Apa yang terjadi? Dan U yang mendekati S?
Solusi
Solusi Latihan 25.3.
U terhadap U: keduanya terdorong menjauh (kutub sejenis saling menolak). U terhadap S: keduanya saling menarik lalu menempel.
Latihan 25.4 ★
Mengapa magnet batang yang tergantung bebas selalu berhenti menunjuk ke arah yang sama? Apa yang diungkapkan hal ini tentang Bumi?
Latihan 25.5 ★
Sebutkan keempat arah mata angin berurutan, mulai dari Utara dan berputar ke kanan. Menghadap utara, arah mana yang ada di sebelah kananmu?
Solusi
Solusi Latihan 25.5.
Utara, Timur, Selatan, Barat. Menghadap utara, Timur ada di sebelah kananmu.
Latihan 25.6 ★
Mengapa kompas harus dijauhkan dari magnet, pagar besi, dan mobil selagi kamu membacanya?
Latihan 25.7 ★
Ceritakan cara mengubah jarum jahit menjadi jarum kompas, dan cara membiarkannya berayun bebas tanpa poros.
Solusi
Solusi Latihan 25.7.
Gosokkan jarumnya dengan satu kutub magnet, dua puluh kali ke arah yang sama, sambil mengangkat magnetnya di antara gosokan — jarum itu menjadi magnet kecil. Letakkan di atas irisan gabus yang mengapung di baskom berisi air: gabus yang mengapung itu poros yang terbuat dari air, dan jarumnya berayun sampai menunjuk utara–selatan.
Latihan 25.8 ★
Dari bab jam matahari: ke arah mana bayang-bayang tengah hari menunjuk di daerah ini? Bagaimana hal itu dapat memeriksa sebuah kompas — atau menggantikan kompas yang hilang?
Solusi
Solusi Latihan 25.8.
Bayang-bayang itu menunjuk ke utara. Kompas yang jarumnya sependapat dengan bayang-bayang tengah hari sedang mengatakan kebenaran — dan pada hari yang cerah bayang-bayangnya saja sudah dapat menjadi kompas kasar.
Latihan 25.9 ★
Mengapa kompas menjadi harta yang begitu berharga bagi pelaut, dibandingkan dengan berkemudi mengikuti garis pantai atau bintang?
Solusi
Solusi Latihan 25.9.
Ia bekerja dalam kabut, di bawah awan, pada malam tanpa bulan, dan jauh dari pantai mana pun — jarumnya tidak meminta apa pun dari langit. Pelaut akhirnya dapat menjaga haluan menyeberangi samudra terbuka dalam cuaca apa pun.
Latihan 25.10 ★★
Seorang pendaki berjalan menuju pondok gunung yang terletak tepat di utara. Jarum kompasnya, yang dipegang dengan benar, menunjuk ke kepala ikat pinggang temannya alih-alih ke utara setiap kali temannya berdiri dekat di sebelah kirinya. Apa yang sedang terjadi, ke arah mana ia terancam melenceng, dan apa perbaikan satu langkahnya?
Solusi
Solusi Latihan 25.10.
Kepala ikat pinggang besi temannya mengalahkan magnet Bumi pada jarak dekat: jarumnya menunjuk ke kepala ikat pinggang itu, bukan ke utara. Kalau ia memercayainya, ia akan melenceng — “utara” yang palsu itu terletak ke arah kirinya, sehingga ia akan membelokkan jalannya ke kiri, ke barat. Perbaikannya: bacalah kompasnya jauh dari ikat pinggang itu (beberapa langkah terpisah), baru berjalan.
Latihan 25.11 ★★
Sebuah magnet digergaji menjadi dua di antara kedua kutubnya, dengan harapan mendapat U sendirian di satu tangan dan S sendirian di tangan yang lain. Cerita para pelaut — dan setiap percobaan yang pernah dilakukan — mengatakan bahwa tiap belahannya ternyata menjadi magnet kecil yang lengkap dengan kedua kutubnya. Ujilah pernyataan itu dalam pikiran dengan resep jarum kompas tadi: jarum jahit yang digosok itu pendek — apakah ia punya satu kutub atau dua? Apa yang disarankan hal ini tentang berburu kutub tunggal dengan cara memotong?
Solusi
Solusi Latihan 25.11.
Jarum pendek yang digosok itu punya dua kutub — kedua ujungnya berperilaku sebagai U dan S (apungkan dua jarum semacam itu dan keduanya menempel ujung ke ujung, ujung yang berlawanan saling menarik). Jadi memendekkan magnet tidak menghilangkan satu kutub, dan memotongnya menjadi dua hanya menghasilkan dua magnet pendek yang lengkap: berburu kutub tunggal dengan cara memotong tidak pernah berakhir — setiap potongan menyerahkan kedua kutubnya lagi kepadamu.