LAPORAN FISIKA
PEMBUATAN ROKET
AIR
Untuk memenuhi
tugas penerapan hukum Kekekalan Momentum
Disusun oleh :
KELOMPOK 6
1. ALFINA
2. BARA P
3. DEWI HAPSARI
4. UKY CHESYA VIRTANYA
KELAS : X MIA 4
SMAN 1 JOGOROGO
Tahun Pelajaran
2016/2017
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Alloh Swt. yang
selalu melimpahkan taufik, hidayah ,dan karunia-Nya. Sejalan dengan
perkembangan sains saat ini, kami melakukan serangkaian uji coba dan membuat
karya Roket Air Sederhana yang bahan-bahannya ada di sekitar kita. Kami
berharap, karya kami yang tak seberapa dapat digunakan untuk meningkatkan,
mengembangkan, dan menerapkannya dalam kehidupan sehari-hari, serta untuk
menumbuhkan semangat belajar dan cinta ilmu pengetahuan dengan tidak
meninggalkan akhlakul karimah. Untuk itulah isi laporan ini kami susun dengan
sederhana, menyenangkan, dan mudah dimengerti.
Terima kasih kami haturkan kepada Bapak guru,
teman-teman di SMAN 1 JOGOROGO dan semua pihak yang telah membantu kami dalam menyelesaikan tugas
kinerja IPA ini. Kami sadar bahwa laporan ini masih memiliki banyak kekurangan.
Oleh karena itu, kritik dan saran dari berbagai pihak untuk perbaikan isi
laporan ini kami terimah dengan senang hati.
Jogorogo,07 mei 2017
Penyusun
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL i
KATA PENGANTAR ii
DAFTAR ISI iii
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar belakang 1
B. Alasan pemilihan judul 2
C. Tujuan 2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
A. Landasan teori 3
B. Cara membuat roket
air 4
C. Cara kerja roket
air 5
D. Faktor yang
mempengaruhi kerja roket air 6
E.
Konsep ipa yang berhubungan dengan roket
air 7
BAB III PENUTUP
A. Kesimpulan 9
B. Saran lampiran 9
DAFTAR PUSTAKA 10
LAMPIRAN 11
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Fisika
adalah sains atau ilmu tentang alam dalam makna yang terluas. Fisika mempelajari
gejala alam yang tidak hidup atau materi dalam
lingkup ruang dan waktu. Para fisikawan atau ahli fisika mempelajari perilaku dan
sifat materi dalam bidang yang sangat beragam, mulai dari partikel submikroskopis
yang membentuk segala materi (fisika partikel) hingga perilaku materi alam
semesta sebagai satu kesatuan kosmos.
Beberapa sifat yang dipelajari dalam fisika
merupakan sifat yang ada dalam semua sistem materi yang ada. Sifat semacam ini
sering disebut sebagai hukum fisika. Dan
salah satu hukum dasar yang ada dalam ilmu Fisika adalah hukum kekekalan
momentum.
Hukum kekekalan momentum
menyatakan bahwa “jika tidak ada gaya luar yang bekerja pada sistem, maka
momentum total sesaat sebelum sama dengan momentum total sesudah tumbukan”.
Pernyataan ini mengisyaratkan bahwa nilai momentum total ketika benda
bertumbukan adalah konstan atau tidak berubah. Untuk memahami hukum ini, dapat
kita mulai dengan memahami Hukum ketiga Newton tentang Aksi-Reaksi. Salah satu
penerapan dalam hukum kekekalan momentum adalah sistem Roket.
Roket diperoleh dengan cara yang mirip dengan
bagaimana senapan memperoleh percepatan. Percepatan roket berasal dari tolakan
gas yang disemburkan roket. Tiap molekul gas dapat dianggap sebagai peluru
kecil yang ditembakkan roket. Jika gaya gravitasi diabaikan, maka peristiwa
peluncuran roket memenuhi hukum kekekalan momentum.
Mula-mula sistem roket diam, sehingga momentumnya nol.
Sesudah gas menyembur keluar dari ekor roket, momentum sistem tetap. Artinya
momentum sebelum dan sesudah gas keluar sama. Berdasarkan hukum kekekalan
momentum, besarnya kelajuan roket tergantung banyaknya bahan bakar yang
digunakan dan besar kelajuan semburan gas. Hal inilah yang menyebabkan wahana
roket dibuat bertahap banyak.
Atas dasar tersebut, kami melakukan sebuah praktikum
mengenai hukum kekekalan momentum dalam penerapannya untuk mengetahui bagaimana
prinsip penerapan hukum kekekalan momentum dengan menggunakan roket air sebagai
objek praktikum.
B. Rumusan Masalah
1. Apakah
itu roket air?
2. Bagaimana
membuat roket air?
3. Apa
yang menyebabkan roket dapat terbang?
C. 1.3 Tujuan Penulisan
1. Untuk
mengetahui definisi roket air.
2. Untuk
mengetahui cara membuat roket air.
3. Untuk
memahami penyebab roket air dapat terbang.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Landasan
Teori
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.
Teori
dasar peluncuran roket air, sama dengan percobaan balon yang meluncur ke atas.
Roket air memberikan gaya aksi yang sangat besar kepada gas, dengan mendorong
gas keluar, dan gas tersebut memberikan gaya reaksi yang sama besar, dengan
mendorong roket air ke atas. Gaya dorong yang diberikan gas kepada roket air
sama besar dengan gaya yang diberikan roket air kepada gas, hanya arahnya
berlawanan. Roket air mendorong gas ke bawah, gas mendorong roket air ke atas.
Inilah yang disebut hukum aksi-reaksi / hukum newton 3.
Udara yang dimanfaatkan pada roket air akan mendorong
air keluar, karena lubang untuk keluarnya air yang terdorong oleh udara kecil
maka mempunyai kecepatan dan energi yang cukup besar. Hal ini sesuai dengan
rumus debit air. Air yang terdorong keluar akan mendorong udara bebas sehingga
roket bisa meluncur. Komposisi air dan udara juga mempunyai perbandingan
tertentu agar menghasilkan dorongan yang maksimal. Karena besarnya tekanan
udara yang dimanfaatkan harus sesuai dengan air yang diisi, sehingga pada
akhirnya udara yang dimanfaatkan cukup untuk mendorong air yang diisikan ke
dalam badan roket.
B. CARA MEMBUAT ROKET AIR
ALAT DAN BAHAN :
· 2 botol bekas coca-cola 1 liter
· Pipa Paralon ½ inch 2 meter.
· Kertas karton (dipakai untuk atap atap kanopi)
· 7-10 cable teast.
· 2 penutup pipa paralon ( Dop tanpa ulir) ukuran ½ inc.
· Pompa
· Air
· Cincin untuk gas
· Sambungan pipa berbentuk T.
· Sambungan pipa paralon 1 inc.
· Gunting, gergaji, lakban bening, lakban hitam, cutter, dan double
tape.
Cara Membuat Roket Air :
1. Ambil satu botol kemudian potong bagian bawahnya. Masukan alas botol
yang belum dipotong ke dalam botol yang sudah berlubang dan rekatkan dengan
lakban bening.
2. Buatlah sayap menggunakan kertas karton dengan bentuk sesuai selera
dan ukurannya sama. Bisa bentuk segitiga siku-siku , bujur sangkar, atau
setengah bulan sabit. Kemudian rekatkan pada ujung botol yang tidak dipotong
menggunakan lakban bening.
3. Buatlah bagian nosecone menggunakan kertas karton. Caranya buatlah
lingkaran dengan diameter yang diinginkan. Tergantung dari ujung botol lancip
atau tumpul. Apabila ujung botol semakin lancip maka diameter lingkarannya
harus semakin lebih lebar. Kemudian buatlah bentuk kerucut. Rekatkan sisinya
menggunakan doubletape. Masukan pemberat ke dalam kerucut dan rekatkan di ujung
kerucut dengan double tape agar posisinya tetap saat meluncur. Kemudian satukan
nosecone dengan botol mengunakan lakban bening.
Cara Membuat Peluncur (Launcher) :
1.
Ambilah tutup botol yang akan
dimodifikasi, lubangi bagian tengahnya menggunakan gergaji, lubang
seukuran pipa peluncur.
2.
Setelah dilubangi, tutup
botol tersebut diberi ring karet atau karet ban bekas yang diatur menjadi
seperti cincin.
3.
Potong pipa peluncur dengan
panjang 60 cm.
4.
Pasang pipa penyangga pada
pipa peluncur menggunakan klem.
5.
Lalu, atur secara berurutan
tutup botol hasil modifikasi dan cincin karet pada pipa peluncur yang nantinya
akan dimasukkan ke dalam mulut roket botol.
6.
Masukan pipa pemantik
yang telah diberi tali penarik pada ujung bawah ke dalam pipa peluncur.
7. Usahakan di setiap sambungan jangan sampai ada lubang supaya udara
tidak dapat keluar ataupun masuk.
C. CARA KERJA ROKET AIR
1. Dimasukkan air secukupnya ke dalam badan roket air melalui mulut
botol (Untuk gaya dorong maksimum, volume air sepertiga volume botol). Air
digunakan sebagai medium pendorong roket air (massa jenis air lebih besar dari
pada massa jenis udara).
Sesuai dengan hukum Tekanan Hidrostatis:
FA = ρ . g . h
Semakin besar massa jenisnya (ρ) maka semakin besar gaya
dorong roket (FA). Na
2. Katup roket air dipasang dengan badan roket air. Katup Roket air
memiliki luas penampang yang jauh lebih kecil dibandingkan mulut botol,
Sesuai dengan Hukum Pascal :
Semakin kecil luas penampang (A₁), semakin besar gaya dorong yang dihasilkannya (F₂).
3. Sudut peluncuran roket diatur sedemikian rupa (Untuk menempuh jarak
terjauh digunakan sudut 45° terhadap garis horizontal).
Sesuai dengan rumus Gerak Vertikal Ke
atas lintasan parabola
4. Dilakukan pemompaan, pemompaan bertujuan untuk memampatkan volume,
volume berbanding terbalik dengan tekanan. Semakin kecil volum semakin besar
tekanan. (Semakin besar frekuensi pemompaan atau semakin banyak dipompa,
semakin jauh jarak yang ditempuh roket, namun pemompaan yang berlebihan dapat
merusak pompa itu sendiri dan juga merusak roket).
Sesuai dengan hukum Tekanan Hidrostatis:
P≈F
(P berbanding lurus dengan F)
Semakin besar tekanan, gaya dorongnya juga akan semakin
besar.
5. Pada saat pemompaan dirasa cukup,paralon penyangga ditarik. sehingga
katup akan terdorong keluar, dan roket air dapat mengangkasa ke udara.
D. 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 air minum bekas baik yang bersoda maupun air minum biasa. Tetapi botol
yang bagus di gunakan untuk membuat roket adalah botol bersoda ukuran besar (1
liter). Alasannya karena mampu menampung lebih banyak udara dan air serta
mempunyai tekanan yang lebih kuat, sehingga roket akan meluncur lebih jauh.
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 1/3 volume botol. Apabila
volumenya terlalu banyak maka akan membutuhkan waktu pemompaan yang lama dan
roket biasanya menjadi tidak stabil. Sebaliknya jika volumenya kurang dari 1/3
maka roket akan meluncur sebelum waktunya sehingga jarak tempuh roket kurang
maksimal.
5. Cara Memompa
Pompa yang digunakan adalah pompa
sepeda yang memiliki tekanan udara yang kuat. Teknik memompa diawali dengan
pelan-pelan kemudian cepat, hingga botol terlepas dari peluncurnya. Apabila
proses memompa berhenti dan botol belum terlepas atau tidak segera diluncurkan
maka udara dalam botol akan habis, sehingga roket tidak dapat meluncur secara maksimal.
6. Sudut Peluncuran
Sudut peluncuran yang mampu membuat
roket mencapai jarak maksimal adalah 45°. Apabila sudutnya lebih dari itu maka
roket akan meluncur ke atas dan jarak yang di tempuh jadi kurang maksimal.
Begitu juga sebaliknya apabila sudutnya kurang dari itu, roket akan jatuh dalam
jarak yang masih lumayan dekat.
E.KONSEP IPA YANG BERHUBUNGAN
DENGAN ROKET AIR
Beberapa konsep IPA 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. Ketika udara
dilepaskan melalui mulut botol, energi potensial ini diubah menjadi energi
gerak, sehingga roket meluncur ke atas. Energi gerak ini akan diubah lagi
menjadi energi potensial grafitasi sehingga roket mencapai tempat paling
tinggi. Ketika roket turun, energi potensial grafitasi diubah lagi menjadi
energi gerak.
4. Gaya Gesek
Ujung roket dibuat runcing atau kerucut adalah untuk memperkecil gaya gesek
dengan udara ketika meluncur. Karena dengan gaya gesek yang besar akan
menghambat laju roket, sebaliknya dengan gaya gesek yang lebih kecil menjadikan
roket meluncur dengan mudah.
5. Gaya Grafitasi Bumi
Gaya grafitasi dapat kita lihat ketika roket meluncur ke bawah karena
adanya gaya grafitasi bumi.
6. Sifat Bahan dan Kegunaannya
Sirip roket dibuat dari bahan kertas karton. Karton memiliki sifat ringan
dan agak kaku tetapi tidak mudah robek sehingga tidak membebani roket serta
dapat menjaga keseimbangan roket ketika meluncur di udara. Badan roket memakai
botol dari bahan plastik. Plastik memiliki sifat ringan dan sedikit lentur
serta tahan terhadap tekanan udara yang terdapat dalam botol.
BAB III
PENUTUP
A. KESIMPULAN
Roket air adalah roket yang berbahan bakar atau lebih
tepatnya berbahan pendorong air dan udara bertekanan. Seperti kita ketahui
bersama bahwa udara dalam suatu ruangan akan menekan ke segala arah dan akan
mengalir menuju tekanan yang lebih rendah. Dengan dasar tersebut jika suatu
botol diisi dengan udara dengan tekanan tertentu maka udara dalam botol akan
menekan ke segala arah dan jika botol dilubangi pada suatu titik maka udara
akan keluar dari lubang tersebut dan akan menyebabkan gaya yang berlawanan arah
dari keluarnya udara.
Roket bekerja karena ada aksi dan reaksi (hukum Newton ketiga).
Perubahan momentum pada lubang pengeluaran sama dengan perubahan momentum yang
dialami roket, jadi air dan udara yang keluar dari dalam botol menyebabkan
botol terdorong berlawanan arah dari keluarnya air dan udara.
B. SARAN
Tak ada
gading yang tak retak, kami menyadari sepenuhnya bahwa makalah ini masih jauh
dari sempurna.
Ada beberapa saran yang perlu disampaikan,
antara lain dalam penggunaan bahan-bahan untuk membuat Roket Air Sederhana
sebaiknya menggunakan bahan yang bervariasi sehingga akan didapat hasil yang
lebih baik lagi.
Semoga isi dalam makalah ini bermanfaat
bagi kita semua. Dan pada akhirnya terwujudnya cita-cita dan tujuan yang kita
harapkan.
LAMPIRAN
