ROKET AIRBy :Kelompok 6

A. DEFINISI

Roket air atau aquajet adalah sejenis roket yang menggunakan air sebagai reaksi massa. Wahana tekan yang berfungsi sebagai mesin roket biasanya terbuat dari botol plastik bekas minuman ringan. Air dipaksa keluar oleh udara yang bertekanan, biasanya udara yang telah terkompresi.

B. KOMPONEN ROKET AIR

 

1. botol minuman bekas berfungsi sebagai badan roket,2. sebuah bola tenis,plastisin, Koran bekas sebagai

pemberat3. kertas sebagai penutup4. karton untuk sirip roket.5. Pipa paralon kecil sebagai system peluncur6. Kabel tis berguna untuk menahan roket botol agar tidak

segera meluncur ketika diberi karet ban7. Pipa paralon besar untuk system peluncuran 8. Tutup botol yang dimodifikasi, (nozzle) berfungsi sbg out

take bahan bajar roket9. Karet ban yang dimodifikasi sebagai cincin nozle10. Lembaran kayu sebagai dudukan11. Pentil Ban bekas

C. CARA KERJACara kerja pada sebuah roket air

adalah :1.udara tekan ditambahkan yang

menciptakan sebuah gelembung yang mengambang diatas air dan kemudian menekan volume udara di bagian atas botol.

2.Botol dilepaskan dari pompa.3.Air didorong keluar nossel oleh udara

terkompresi.4.Botol bergerak menjauh ke atas.

D. TEORI FISIKA PENDUKUNG1. Hukum Kekekalan MomentumHukum kekekalan momentum diterapkan pada prosestumbukan semua jenis, dimana prinsip impuls mendasari proses tumbukan dua benda, yaitu I1 = -I2.

Jika dua benda A dan B dengan massa masing-masing MA dan MB serta kecepatannya masing-masing VA dan VB saling bertumbukan, maka :

MA VA + MB VB = MA ‘ VA ‘ + MB ‘ VB ‘

Dimana :VA dan VB = kecepatan benda A dan B pada saat tumbukan

VA ‘dan VB ‘= kecepatan benda A den B setelah tumbukan.

Contoh Soal

1. Dua buah bola A dan B, massanya masing-masing 0,2 kg dan 0,4 kg kedua bola bergerak berlawanan arah dan segaris. Kedua bola bertumbukan, sesaat setelah tumbukan kelajuan bola A adalah 10 m/s berlawanan dengan arah semula. Kelajuan A dan B sebelum tumbukan masing-masing 80 m/s dan 12 m/s. Berapa kelajuan benda B sesudah tumbukan ?

Penyelesaian :Jwb : mA VA + mB VB = mA VA‘ + mB VB‘

0,2 . 80 + 0,4 . (- 12) = 0,2 . (- 10) + 0,4 . VB‘

16 - 4,8 = - 2 + 0,4 . VB‘

11,2 + 2 = 0,4 . VB‘

VB‘ = 13,2/0,4

VB‘ = 33 m/s

2. Hukum II NewtonBunyi Hukum II Newton:“Percepatan yang dialami oleh sebuah benda

sebanding dgnjumlah gaya yang bekerja pada benda itu dan

berbandingTerbalik dengan massanya,”

Rumus: F = m.aKeterangan:F = resultan gaya (N)m = massa benda (kg)a = percepatan benda (m/s2)Arah percepatan (a) sama dengan arah resultan

gaya F

Contoh Soal

Gaya F sebesar 12 N bekerja pada sebuah benda yang massanya m1 menyebabkan percepatan sebesar 8 m/s2. Jika F bekerja pada benda yang massanya m2 menyebabkan kecepatan 2m/s2. Jika F bekerja pada benda yang bermassa m1 + m2, maka percepatan benda ini adalah . . . .

jawaban :F = m1a1 F = m2a2

12 = 8m1 12 = 2m2

m1 = 1,5 kg m2 = 6 kg

maka percepatan benda bermassa m1 + m2:

a12 = 1,6 m/s2

3. Hukum Newton III

DEFINISI HUKUM NEWTON III:Jika suatu benda mengerjakan gaya pada benda keduamaka benda kedua tersebut mengerjakan juga gayapada benda pertama, yang besar gayanya = gaya yangditerima tetapi berlawanan arah. Perlu diperhatikanbahwa kedua gaya tersebut harus bekerja pada duabenda yang berlainan.

F aksi = - F reaksi

Contoh Soal :Gaya F sebesar 12 N bekerja pada sebuah benda yang massanya m1 menyebabkan percepatan sebesar 8 m/s2. Jika F bekerja padabenda yang massanya m2 menyebabkan kecepatan

2m/s2. Jika Fbekerja pada benda yang bermassa m1 + m2, maka

percepatanbenda ini adalah . . . .

jawaban : F = m1a1 F = m2a2

12 = 8m1 12 = 2m2

m1 = 1,5 kg m2 = 6 kg

maka percepatan benda bermassa m1 + m2:

a12 = = = 1,6 m/s2

4. Gerak Parabola

“Gerak parabola adalah resultan perpindahansuatu benda yang serentak melakukan geraklurus beraturan pada arah horizontal dan geraklurus berubah beraturan pada arah vertikal.”

Tinggi maksimum

Jarak terjauh =

5. Fluida Dinamis

Fluida yang mengalir (bergerak) di sebut Fluida Dinamis.Debit adalah besaran yang menyatakan volum fluida yang mengalir melalui suatu penampang tertentu dalam satuan waktu tertentu.Debit = Volum Fluida

Selang waktu Atau Q= V t

keterangan: V= Volum ( m³ )t = Selang waktu ( s )

Q = Debit ( m³/s )

Tekanan Hidrostatis : P air = g h

Perbandingan Kecepatan Fluida dengan luas dan diameter penampang.

V1 = A2 V2 A1

Kelajuan aliran fluida tak termampatkan berbanding terbalik dengan luas penampang yang di laluinya.v1 = [ r2 ]² = [ D2 ]²V2 [ r1 ]² [ D1 ]² Daya oleh debit fluida :Ep = mgh

D. STUDI KASUS1. Persiapan roket Misal :Sebuah roket air memiliki massa 1,5 kg, luas badan 282,6 x 10-4 m2. Luas nozzlenya 7,065 x 10-4 m2. Ketinggian dari roket air 30 cm. Volume airnya 0,375 liter. Tekanan udara yang diberikan sebesar 2,1 x 105 N/m.

Pertama, kita mencari tekanan yang ada pada roket air

Pair = x g x h

= 1 N/m3 x 10 m/s2 x 0,3 m= 3 N/m

Pudara yang diberikan = 2,1 x 105 N/m

Ptotal = 2,1 x 105 N/m

a. Dimasukkan air (fluida cair) secukupnya ke dalam badan

roket air melalui mulut botol b. Colokan roket air dipasang dengan badan roket air. c. Sudut peluncuran roket diatur sedemikian rupa d. Dilakukan pemompaan, pemompaan bertujuan untuk

memampatkan volume,

Sesuai dengan hukum Tekanan Hidrostatis: P ≈ FSemakin besar tekanan, gaya dorongnya juga akan semakin

besar.missal :F = P x A = 2,1 x 105 N/m x 7,065 x 10-4 m2

= 14,8 x 101 N = 148 N

2. Peluncuran roket

Agar roket bisa meluncur, Fdorong nya harus lebih besar dari gaya berat

W = m x g = 1,5 kg x 10 m/s2

= 15 N

F sudah lebih besar dari W, maka roket bisa melucur ke atas.Selanjutnya cari percepatan dari roket tersebutF = m x aF – W = m x a148 N – 15 N = 1,5 kg x a133 N = 1,5aa =

a = 88,67 m/s2

kecepatan roket air sangat dipengaruhi oleh dari debit air yakni banyaknya air yang keluar akibat tekanan yang diberikan

kecepatan roket air sangat dipengaruhi oleh dari debit air yakni banyaknya air yang keluar akibat tekanan yang diberikanQ = , Q = A x vQ1 = Q2

A x v = Anozzle x v x t = V

Anozzle x at x t = V

t =

=

= = = 0,07 sekon

Pada saat pemompaan dirasa cukup, maka colokan ditekan sehingga roket air dapat mengangkasa ke udara.Selanjutnya bisa dicari kecepatan awal dari roketvo = a x t

= 88,67 m/s2 x 0,07 sekon = 6,20 m/s

3. Ketinggian maksimum roket air ketika di udaraSesuai dengan rumus gerak parabola maka ketinggianmaksimum roket air dapat di cari dengan rumus berikut : Setelah diketahui kecepatannya, kita bisa mengetahuiketinggian dari roket air tersebut.

h max

=

=0,95 m

3. Jarak maksimum roket airSesuai dengan rumus gerak parabola maka jarakmaksimum roket air dapat di cari dengan rumus

berikut : Jarak max

=

=1,92 m

Tabel 01. Data Hasil Analisa Berbagai Sudut Dan Volume Air

SELESAI