LAPORAN CARA KERJA ROKET PENERAPAN MOMENTUM DAN IMPULS

TUGAS KELOMPOK

LAPORAN CARA KERJA ROKET PENERAPAN MOMENTUM DAN IMPULS

BAB I PENDAHULUAN

A.   LATAR BELAKANG

Fisika merupakan salah satu mata pelajaran yang memuat banyak teori yang telah diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari. Tentunya, dalam berkehidupan sehari-hari kita tidak pernah lepas dari teori fisika. Misalnya hukum gravitasi pada peristiwa jatuhnya buah apel dari pohonnya. Selain itu, dalam ilmu pengetahuan juga memanfaatkan fisika, seperti pembuatan pesawat ulang-alik, roket, pesawat terbang, balon udara dan masih banyak lagi. Nah, untuk mengetahui salah satu penerapan teori fisika, dalam karya tulis ini akan disajikan mengenai roket air dengan judul “ROKET AIR”. Perkembangan teknologi sekarang ini sangat pesat, salah satunya teknologi roket yang saat ini terus berkembang. Roket adalah sejenis sistem propulsi yang membawa bahan bakar dan oksigennya sendiri. Dorongan pada roket merupakan penerapan yang menarik dari hukum III Newton dan Hukum kekekalan momentum yaitu dengan memancarkan aliran massa hasil pembakaran propelan.

Roket adalah sebuah contoh dari sekian banyak peralatan yang dipergunakan penerapan hukum kekekalan momentum, bagaimana gerak roket dapat menggunakan hukum kekekalan momentum dalam geraknya. Gerak roket dapat membantu memahami konsep hukum kekekalan momentum. Jika ditinjau dari hukum ketiga Newton tersebut ketika suatu benda mengerjakan gaya pada benda lain, maka benda yang dikerjakan gaya akan mengerjakan gaya pada benda yang mengerjakan gaya padanya, gaya ini disebut gaya aksi-reaksi yang besarnya sama, namun arahnya berlawanan, dan juga impuls dan momentum, dikatakan bahwa gaya eksternal yang bekerja pada suatu benda atau sistem akan mengakibatkan laju perubahan momentum benda tersebut.

B.   TUJUAN

1.      Untuk mengetahui hubungan antara beberapa konsep Fisika dengan Roket Air Sederhana.

2.      Untuk membuktikan kebenaran beberapa konsep Fisika dalam Roket Air Sederhana.

3.      Untuk membahas konsep dasar perkembangan roket, prinsip kerja roket dan hukum kekekalan momentum.

C.   MANFAAT

1. Untuk memperkaya pengetahuan tentang kinerja Fisika khususnya dan ilmu yang lain pada umumnya.

2. Sebagai alat kinerja atau alat peraga dalam pembelajaran Fisika

3. Dapat mengetahui cara membuat roket air

4. Dapat mengetahui cara kerja roket air

5. Dapat mengetahui faktor yang menentukan keberhasilan roket air

6. Dapat mengetahui konsep Fisika yang berhubungan roket air

BAB II LANDASAN TEORI

II.1 Roket Air

Roket adalah sebuah benda yang digerakkan oleh media tertentu yang memberikan dorongan, bisa berupa Zat cair, gas, maupun benda padat. Roket sering digunakan untuk kembang api, persenjataan militer, kendaraan peluncur untuk satelit buatan seperti palapa, eksplorasi ke planet lain, dll. Nama Roket berasal dari italia, Rocchetta (yaitu sekering kecil), nama petasan kecil yang diciptakan oleh artificer Italia Muratori di 1379. Salah satu jenis roket adalah roket air.Roket air adalah salah satu jenis roket yang menggunakan air sebagai bahan bakarnya. Wahana tekan yang berfungsi sebagai mesin roket biasanya terbuat dari botol plastik bekas minuman ringan. Jika dimanfaatkan pada tekanan tertentu udara mempunyai energi untuk mendorong sesuatu

II.2 Ilmu Fisika

Fisika adalah salah satu disiplin akademik paling tua, mungkin salah jadi yang tertua melalui astronomi yang juga termasuk di dalamnya.Over the last two millennia, physics was a part of filsafat alam bersama dengan kimia, biologi, dan cabang tertentumatematika, namun ketika munculnya revolusi sains di abad ke-17, sains alam berkembang sebagai program penelitian sendiri. Ilmu baru dalam fisika terkadang digunakan untuk menjelaskan mekanisme dasar sains lainnya^[3] serta membuka jalan area penelitian lainnya seperti matematika dan filsafat.

II.3 Momentum

Momentum adalah hasil kali besaran skalar massa dengan besaran vektor kecepatan. Menurut Serway (2009:284) “Momentum linear sebuah partikel atau benda yang dapat dimodelkan sebagai partikel dengan massa m dan bergerak dengan kecepatan v didefinisikan sebagai hasil kali masa dan kecepatan”. Energi kinetik juga merupakan besaran yang bergantung pada massa dan kecepatan, namun energi kinetik merupakan besaran skalar yang tidak dapat memberikan gambaran arah dari suatu benda”. Secara sistematis dapat ditulis

P = m.v

Dimana :

p = momentum (kg.m/s)

m = massa (kg)

v = Kecepatan(m/s)

II.4 Impuls

Untuk membuat benda yang diam menjadi bergerak, maka perlu dikerjakan gaya pada benda tersebut selama selang waktu tertentu. Hasil kali gaya dengan selang waktu singkat bekerjanya gaya terhadap benda yang menyebabkan perubahan momentum disebut impuls yang secara sistematis dapat ditulis I = F. Δt

Hubungan Impuls dan Momentum secara matematis dapat ditulis

I=Δp

Keterangan:

I = Impuls (Kg.m/s)

F = Gaya Impuls (Newton)

Δt= Selang Waktu (Sekon)

Δp= Perubahan Meomentum

2.5 Hukum Kekekalan Momentum

Hukum kekekalan momentum dapat ditinjau dari sistem dua partikel yang bergerak pada suatu garis lurus dengan arah berlawanan. Kedua partikel ini pada suatu saat akan bertumbukan. Menurut Sutrisno (1986 : 148), “Pada saat kedua benda bertumbukan, kedua benda ini saling menolak. Pada partikel pertama bekerja gaya oleh partikel pertama. Kedua gaya ini adalah pasangan aksi-reaksi”. Hukum ini dikenal dengan hukum Newton III.Berdasarkan pendapat tentang hukum Newton III dapat diartikan bahwa gaya terhadap partikel yang selalu sama besarnya dan berlawanan arah dengan gaya pada partikel yang satu lagi, maka impuls gaya-gaya itu sama besarnya dan berlawanan arahnya. Karena itu perubahan vektor momentum salah satu partikel dalam sembarang selang waktu sama besarnya dan berlawanan arahnya dengan percobaan vektor momentum partikel lainnya.
Pada peristiwa tumbukan antara dua benda yang tidak melibatkan gaya luar berlaku hukum kekekalan momentum yang berbunyi, “jumlah momentum benda-benda sebelum dan sesudah tumbukan sama dengan jumlah momentum benda-benda setelah tumbukan” (Kanginan, 1999 : 140).

Berdasarkan pendapat diatas maka dapat diartikan bahwa bila tidak ada gaya luar yang bekerja pada suatu sistem, maka besar dan arah momentum total sistem itu akan tetap konstan sehingga dapat ditulis :

P1 + P2 = P1’ + P2’

M1V1 + M2V2 = M1V1’ + M1V2’

BAB III METODE PERCOBAAN

A.  ALAT DAN BAHAN :

ü    Karton 

ü    Kertas origami

ü    Botol cdr bekas beserta vitamin cdr

ü    Double tip

ü    Kertas bufallo

ü    Gunting

ü    Pensil warna

B.  CARA MEMBUAT ROKET SEDERHANA:

1.  Bungkus botol cdr dengan kertas origami, lalu tempel kertas ke botol menggunakan double tip

2.  Buat kerucut dari kertas bufallo untuk bagian atas roket, lalu hias meggunakan kertas origami

3.  Buat sayap roket dari kertas karton sejumlah 4 buah dan beri warna

4.  Tempel bagian sayap dan ujung roket ke badan roket

5. Roket siap diluncurkan

C. CARA KERJA ROKET SEDERHANA

1. Masukkan vitamin cdr kedalam botol cdr bekas

2. Lalu tuangkan air ¼ dari botol dan tutup roket

3. Taruh roket ditanah dengan segera

BAB IV HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

A. HASIL PENGAMATAN

No.	Percobaan ke-	Terbang atau tidak	Keterangan
1.	Pertama	Tidak	Berisi air ½ dari botol dan 1 biji cdr
2.	Kedua	Terbang	Berisi air ¼ dari botol dan 1 biji cdr
3.	Ketiga	Tidak	Berisi air ¼ dari botol dan sedikit cdr

B. PEMBAHASAN

Pada roket yang kami buat kami menggunakan cdr, dimana cdr tersebut bereaksi dengan air yang berjumlah ¼ dari botol bekas cdr.

Cdr dan air bereaksi dan mengeluarkan gas, saat gas keluar terjadi perubahan momentum gas selama waktu tertentu sehingga menghasilkan gaya yang dikerjakan roket pada gas. Gaya inilah yang menyebabkan roket bergerak keatas dengan kecepatan tinggi untuk mengembangkan momentum totalnya.

Po = P1      MT.Vo = MR.VR + MG. (-VG)          (Tanda negatif pada VG menunujukan arah)   0 = MR.VR - MG.VG      MG.VG = MR.VR KETERANGAN : Po =  Momentum Awal (Kg m/s) P1 = Momentum Akhir (Kg m/s) MT = Massa Total (m) MR = Massa Roket (m) MG = Massa Gas (m) VO = Percepatan Awal (m/s2) VR = Percepatan Roket (m/s2) VG = Percepatan Gas (m/s2)

Prinsip terdorongnya roket memenuhi hukum kekekalan momentum. Ketik roket diam momentumnya = 0

Kecepatan akhir yang dicapai roket tergantung pada kecepatan semburan gas dan jumlah bahan bakar yang dibawahnya.

 PRINSIP KERJA ROKET

Prinsip kerja roket mirip dengan prinsip terdorongnya balon mainan. Sebuah roket mengandung tangki yang berisi bahan hidrogen cair dan oksigen cair. Kedua bahan bakar ini dicampur dalam ruang pembakaran sehinga terjadi pembakaran yang menghasilkan gas panas yang akan menyembur keluar melalui mulut pipa yang terletak pada ekor roket. Terjadi perubahan momentum gas dari nol (0) menjadi mvselama selang waktu tertentu (∆t). Ini menghasilkan gaya yang dikerjakan roket pada gas (sesuai dengan persamaan F=∆p/∆t,gaya yang bekerja pada suatu benda sama dengan perubahan momentum benda per satuan waktu ) dengan arah kebawah. sesuai hukum III Newton, timbul reaksi gaya yang dikerjakan gas pada roket, yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan yaitu ke atas. Jadi, gas akan mengerjakan gaya ke atas pada roket sehingga roket akan terdorong ke atas.

Jika gaya berat kita abaikan sehingga tidak ada gaya luar yang bekerja pada sistem roket, maka prinsip terdorongnya roket memenuhi hukum Kekekalan Momentum. Oleh karena mula-mula sistem (roket dan bahan bakar) diam, maka momentumnya sama dengan nol. sesudah gas menyembur keluar dari roket, momentum sistem tetap, atau dengan kata lain momentum sebelum dan sesudah keluar adalah sama.

m1 v1+m2 v2 = 0

m1 v1 = -m2 v2

Berdasarkan kekekalan momentum,

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KERJA ROKET AIR

1.      Wings (sayap)

Ukuran wings yang bagus adalah yang tidak terlalu lebar atau tidak terlalu sempit, karena dapat berpengaruh pada kestabilan roket saat meluncur. Makin lebar sayap maka makin lebar pula luas penampang roket. Makin lebar luas penampang roket, makin mudah bagi roket untuk mengalirkan udara tetapi juga makian besar hambatan yang diterima roket. Bahannya bisa dari kertas karton (dipakai untuk pintu kanopi),  atau bisa juga menggunakan sterofoam. Tetapi apabila kita menggunakan sterofoam, bisa cepat rusak karena tidak kuat.

Jumlah sayap dapat tiga atau empat buah tetapi yang bagus adalah tiga buah. Apabila roket meluncur di udara berbelok atau berputar-putar seperti baling-baling, mungkin terjadi kesalahan pada jumlah sayap, bentuk dan ukuran yang tidak sama, sehingga akan menyebabkan roket jatuh sebelum mencapai jarak yang maksimal. Fungsi dari wings adalah sebagai pengarah aliran udara dari ujung roket menuju belakang. Selain itu juga, sebagai penyeimbang ketika roket meluncur di udara agar tetap stabil.

2.      Body ( Botol)

Body roket terdiri dari satu atau dua botol cdr baik. Dalam pembuatan roket seringnya ruang kompresi digunakan sebagai body roket pula. Alur pada permukaan botol juga berpengaruh pada hambatan angin yang diterima roket.

3.      Nose cone

Nose cone adalah bagian paling ujung dari roket. Bentuknya bermacam-macam, mulai dari bentuk kerucut, kerucut tumpul, sampai yang tidak mempunyai nose cone (hanya ujung botol saja). Bentuk Nose cone yang bagus adalah bentuk kerucut, karena lebih mudah membelah udara saat roket meluncur. Bahan untuk membuat nose cone hendaknya lebih lunak dari pada bahan untuk membuat wings supaya lebih mudah untuk dibentuk, seperti bahan karton.

4.      Volume Air

Bahan bakar dari roket air adalah air. Volume air dalam botol yang paling ideal adalah 1/4 volume botol. Apabila volumenya terlalu banyak maka akan membutuhkan waktu pemompaan yang lama dan roket biasanya menjadi tidak stabil. Sebaliknya jika volumenya kurang dari 1/4 maka roket akan meluncur sebelum waktunya sehingga jarak tempuh roket kurang maksimal.

KONSEP FISIKA YANG BERHUBUNGAN DENGAN ROKET AIR

Beberapa konsep Fisika yang ada dalam Roket Air Sederhana adalah sebagai berikut :

1.     Udara memiliki tekanan

Udara yang dipompakan ke dalam botol mengakibatkan botol semakin  keras. Hal ini berarti udara memiliki tekanan. Semakin banyak udara yang kita pompakan ke dalam botol semakin besar pula  tekanan yang diterima botol tersebut, sebaliknya semakin sedikit udara semakin kecil pula tekanan yang diterimanya.

2.     Udara menempati ruang

Seperti hal tersebut di atas udara yang dipompakan ke dalam botol membuat botol sedikit mengembang dan menjadi keras. Hal ini berarti  udara mengisi seluruh ruangan yang ditempatinya.

3.     Perubahan Energi

Energi potensial → energi gerak → energi potensial grafitasi → energi gerak.

Udara yang dipompakan ke dalam botol disimpan menjadi energi potensial. K

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

    Jadi, roket tersebut dapat terbang akibat dari reaksi yang disebabkan oleh cdr dan air. Adapun faktor yang menyebabkan roket dapat terbang yaitu  reaksi yang terjadi antara cdr dan air yang menghasilkan udara yang menyebabkan tekanan pada botol cdr yang tertutup , menyebabkan adanya tekanan udara yang menyebabkan roket naik.

B. Saran

    Dalam menerbangkan roket ada beberapa hal yang perlu diperhatikan :

1. Jumlah air , jangan melebihi dari 1/3 badan roket

2. Jumlah CDR , gunakan secukupnya

3. Lokasi peluncuran , luncurkan roket di ruangan terbuka seperti lapangan terbuka

   

DAFTAR ISI

Nurani Dahara , Abadi Nirawan.2017.PR FISIKA untuk SMA/MA Kelas X Semester 2. Klaten: Jawa Timur

https://id.wikipedia.org/wiki/Fisika

https://youtu.be/ueY9cx_myMM